薄壁叉形环轴向辗压成形塑性变形规律

研究了薄壁叉形环轴向辗压成形过程中等效应力、等效应变等变形场量与成形载荷的分布与演变规律。基于Deform-3D软件平台建立了薄壁叉形环轴向辗压成形的有限元仿真模型,提取了成形过程中的等效应力、等效应变等变形场量与成形载荷数据。结果表明,在薄壁叉形环轴向辗压成形过程中,随着变形量的增加,等效应力值与等效应变值逐渐增加,上筋与侧筋的等效应力值明显比下筋大,变形程度更高,锥模主要承受z向载荷,且随着变形量的增加逐渐增大,最大值为134 kN。通过揭示薄壁叉形环轴向辗压成形过程中的塑性变形规律,为实现薄壁叉形环轴向辗压成形提供了理论依据。     

不同温度下AZ31镁合金等通道转角挤压工艺模拟分析

采用Deform-3D有限元软件,在挤压温度为250~400℃条件下,对AZ31镁合金等径角挤压工艺进行了数值模拟,主要分析塑形成型过程中的挤压载荷、等效应力和等效应变的变化规律。结果表明,AZ31镁合金塑形成型过程中挤压载荷分为3个阶段:无明显变形阶段、快速增长阶段和稳定变形阶段。挤压载荷随着挤压温度的增加显著下降,试样的等效应力分布不均,模具转角处等效应力较大,存在应力集中现象,等效应变逐渐增加,在转角剪切区最大。试样经过ECAP变形后,心部等效应变大,从内向外应变呈减小的趋势,试样上部等效应变较大,下部等效应变相对较小,组织均匀性较好。     

7075铝合金室温等通道转角拉伸模拟与试验

采用有限元软件Deform-3D对7075铝合金室温等通道转角拉伸过程进行了数值模拟，分析了室温条件下金属流动、最大主应力、等效应力以及等效应变的分布规律，揭示了材料的变形机理。利用等通道转角拉伸试验，验证了7075铝合金变形模拟结果的准确性。结果表明：模具出、入口的金属流动速度差使试样在大变形区出现缩颈，试样横截面的断面收缩率为17.97%;内、外模角区域的剪切力分布不均引起横截面呈椭圆形；在金属流动速度差和剪切力分布不均的共同作用下，大变形区出现明显弯曲。变形开始阶段，内、外模角区域的应力状态复杂，同时转角区域所产生的拉应力最大，导致试样在难变形区与大变形区交界处最容易产生裂纹并发生断裂，同时在大变形区靠近内模角的表面容易产生损伤。变形过程中，试样的等效应力和等效应变分布呈现不均匀现象，其横截面表面处的等效应变高于内部的数值，其大变形区等效应变不均匀度系数为0.85,优于同参数的等通道转角挤压的1.46。等通道转角拉伸试验后，试样无明显的飞边与毛刺，横截面的断面收缩率为17.49%,与模拟的结果相吻合。     

钼粉体包套热挤压成形过程的数值模拟

针对钼粉末热挤压过程中的受力状态,着重研究了包套热挤压三维压应力特征。利用Deform-3D软件建立了有限元模拟模型,计算获得了挤压过程中载荷-行程曲线以及温度、相对密度、等效应力、等效应变等的分布特征。结果表明:包套热挤压可以显著提高粉体的致密度;挤压载荷在挤压稳定阶段呈缓慢增长趋势;最大温度和最大等效应变出现在模口下方;最大等效应力出现在模口处。     

环形件摆动辗压变形机理三维刚塑性有限元分析

本文从摆动辗压过程中坯料螺旋式送进的事实出发, 建立了符合摆动辗压实际变形条件的力学模型, 利用自行开发的刚塑性有限元软件对环形件摆动辗压变形进行了分析, 得出了环形件摆辗变形时接触区域的速度场和应力应变场, 给出了接触区域金属的流动规律, 揭示了环形件摆动辗压的变形机理。光塑性实验与模拟结果吻合较好。     

基于数值模拟的TC4钛合金航空叶片精锻过程的金属流动规律

利用Simufact. Forming软件对TC4钛合金叶片的精锻过程进行了数值模拟研究,分析了叶片成形后其等效应力场、等效应变场、温度场的分布情况,研究了不同坯料温度、模具温度、上模速度、摩擦系数等工艺参数对叶片表层金属流动的影响。研究结果表明:叶片周围的毛边区域等效应力较小、等效应变较大、温度较高;最大等效应力点易出现在靠近叶尖的叶身头部、榫头与叶身的连接处、榫头头部及尾部区域;榫头区域的等效应变和温度最低,叶身中部区域的等效应变和温度较高;叶片各区域的Z方向速度方向一致,而叶尖与叶身中部之间区域的X、Y方向速度则出现正、反两个方向的变化,易导致折叠缺陷。叶片榫头区域的金属流动速度受工艺参数影响较小,其流动速度较为缓慢,接近于0;而叶身与榫头连接处附近区域的金属流动速度受工艺参数影响较大,提高坯料温度、上模速度、摩擦系数,都可使其金属流动速度增大,而模具温度的升高则会导致金属流动速度的减小。     

螺旋伞齿轮摆动辗压成形三维有限元模拟

螺旋伞齿轮高径比小,适合摆动辗压工艺成形。采用刚粘塑性有限元对螺旋伞齿轮摆动辗压工艺进行了模拟,获得了螺旋伞齿轮的摆动辗压变形规律、金属流动规律和载荷曲线。就螺旋伞齿轮锻件脱模问题,设计出轴承式凹模,当锻件被顶出时,凹模沿齿轮轴线做同步旋转,锻件被旋出凹模。     

TC4钛合金环件径轴向轧制数值模拟

基于Deform-3D平台建立了环件径轴向轧制三维有限元模型,模拟分析了TC4钛合金环件径轴向轧制过程。结果表明:金属流动曲线呈现上下波动变化,外层金属流动速度大于内层金属;等效应变曲线呈阶梯状上升趋势,金属进入径向轧制区后塑性变形程度加强,致使等效应变逐渐上升,而在轴向及其余非轧制区等效应变变化不大,环件外圈等效应变最大,中层最小;内、外层环面金属温度曲线呈周期性波浪式下降趋势,中间层金属温度曲线呈阶梯状上升趋势。     

工艺参数对2017铝合金ECAP变形影响的数值模拟研究

运用刚塑性有限元法对不同工艺参数下2017铝合金的等通道转角挤压(ECAP)过程进行了热力耦合的数值模拟,研究了不同挤压温度、挤压速度和摩擦因子对ECAP过程中挤压载荷、等效应力和等效应变分布的影响。结果表明:在ECAP过程中,提高挤压速度、降低挤压温度均会导致载荷峰值和等效应力峰值增大。挤压速度和挤压温度对等效应变的影响不大。减小摩擦因子可以有效降低挤压载荷峰值和平均等效应变,而等效应力峰值基本不受摩擦因子的影响。     

304奥氏体不锈钢在新型挤压模具下的仿真分析

通过运用设计的3种新型等通道转角挤压模具,结合现有关于等通道转角挤压的研究,对304奥氏体不锈钢材料进行三维有限元模拟,研究了挤压过程中的载荷曲线变化、等效应力以及等效应变分布。结果表明,挤压方式的改变不会影响凸模载荷的大小;同时,对比了3种不同挤压方式下模具的等效应力、等效应变后发现,旋转90°工艺的等通道转角挤压模具的等效应力值最小,使其在转角处发生拉毛的概率最小,对模具损伤也最小,并且其等效应变值最大,对试样的细化效果最好。最后,通过采取点跟踪的方式绘制应变点循迹图,更直观地论述了旋转90°工艺的等通道转角挤压模具更具有实用价值,也为今后开发实用型的等通道转角挤压模具的设计提供了理论支撑。     

基于有限元软件的锻造工艺参数对牵引拉杆成形的影响分析

运用有限元软件对高铁转向架牵引拉杆锻造过程进行了模拟,研究了不同坯料加热温度、模具预热温度、上模运动速度及摩擦系数对牵引拉杆锻造成形的载荷、等效应力及金属流动特性的影响。结果表明:牵引拉杆最大成形载荷、最大等效应力和最小等效应力均随着坯料加热温度的增加而减小。模具预热温度越高,最大成形载荷越小。随着上模运动速度增加,牵引拉杆最大等效应力、最小等效应力和金属最大流动速度逐渐增加。牵引拉杆最大成形载荷、最大和最小等效应力随着摩擦系数增加而增加。结合模拟结果优化了工艺参数,并进行了试验验证,模拟结果与试验结果基本吻合。     

汽车轮毂轴承单元摆辗铆接技术及有限元模拟分析

运用专业Simufact有限元模拟软件,建立轮毂轴承单元摆辗铆接有限元分析模型,设定工艺过程参数,运算得到铆接后的法兰轴末端材料流动及等效应变和等效应力等。模拟结果表明:法兰末端材料流动顺畅、无折叠;等效应变和等效应力分布大致相同;随着轴向进给的增加,等效应变和等效应力值逐渐变大,且在接触上模圆角区域靠近凸缘处最大。摆辗铆接成形工艺可实现轮毂轴承单元的铆接,将法兰末端材料扩展辗压形成凸缘,实现轴承内圈的锁紧,也可为其他环形组件的连接装配提供参考。     

数值模拟模具内角对6082铝合金ECAP的影响

基于有限元分析,以6082铝合金为研究对象,采用DEFORM-3D分析了90~150°模具内角范围时等通道转角挤压(ECAP)过程中的载荷-行程曲线与应力及应变分布。结果表明,当模具内角为90°时,试样获得的等效应力和等效应变最大,塑性变形程度最强;随着模具内角增大,试样挤压过程中载荷值明显下降,试样中等效应力和等效应变减小,等效应变分布均匀性提高。     

等通道转角挤压工艺有限元分析

用SOLIDWORKS建立等通道转角挤压(ECAP)的几何模型，用有限元软件DEFORM-3D划不同摩擦系数、不同冲头速度时的挤压过程进行了模拟、获得了相应的应变场以及载荷行程曲线，得到了模具的应力分布。模拟结果表明：变形区域集中在两个通道的相交部分；等效应变速率与冲头的运动速度成正比：摩擦系数对应变的分布和变形载荷有较大影响：在一定的摩擦条件下，完成ECAP所需的变形抗力与材料流动应力成线性关系；当通道表面粗糙度Ra为1.6μm时，模具危险点工作应力不会超过变形体流动应力的4.5倍。     

凸模形状对杯形构件转模反挤压成形过程的影响规律

通过刚塑性有限元法对AZ80镁合金杯形构件四种不同结构形式的凸模旋转反挤压成形过程进行了数值模拟,分析了凸模形状对成形载荷—行程曲线、应力场和应变场的影响规律;并且研究了不同凸模沟槽锥角对成形过程的影响。结果表明:挤压凸模端面开槽数目越多,轴向载荷就越小、等效应力和等效应变越大;小角度的沟槽锥角的构件等效应变较大。     

等通道转角挤压中摩擦影响的数值模拟

采用大型商用有限元软件ANSYS对等通道转角挤压(Equal Channel Angular Pressing, ECAP)过程进行数值模拟,得到了ECAP变形过程中的等效应变和等效应力分布规律,分析了摩擦对ECAP变形的影响.结果表明,当模具转角φ＝90°、ψ＝0°时,与无摩擦情况相比,摩擦的存在使与模具接触的试样底部金属发生较大的变形,使等效应变和等效应力分布不均;最大等效应变主要分布在试样的底部,最大等效应力主要分布在转角处且比无摩擦时的分布区域有所扩张.同时,无摩擦时,试样与模具外转角处产生"间隙";存在摩擦时,随着摩擦的增大这种"间隙"逐渐减小甚至会消失.     

基于Simufact的连杆热锻成形数值模拟

基于Simufact热锻模块对连杆热锻过程进行了数值模拟,分析了连杆锻造中的应力应变分布规律。结果表明:随着锻造的进行,锻件材料缓慢流动并逐渐充满腔体;锻造过程中飞边导致锻件在分模面产生应力集中;锻件折弯区域应变变化比较明显;锻件主体等效应力、应变等分布均匀且相对稳定。该研究结果能为连杆锻造成形及热锻工艺优化提供参考。     

TC4合金空心构件等温成形过程的数值模拟

利用刚粘塑性有限元法,对TC4合金空心构件等温成形过程进行了数值模拟.获得了不同变形条件对变形区等效应变、等效应力和温升的影响.结果表明:变形温度和上模速度对构件的等效应力、温升和载荷的影响显著;摩擦因子对构件的等效应力、温升和载荷的影响较小.     

基于Deform的齿轮支架锻造成形仿真分析

以某型齿轮传动装置中的齿轮支架为研究对象,运用SolidWorks软件建立其三维模型,并导入Deform有限元分析软件中生成锻压成形仿真模型,对其等效应力、等效应变、金属流动速度、温度、工件损伤进行了仿真分析。结果表明:随着锻造过程的进行,等效应力、等效应变、金属流动速度、温度、工件损伤都增加,但其分布区域不同;在相同的锻造工况下,不同点的等效应力、等效应变、金属流动速度、温度、工件损伤不同。     

AZ80镁合金锥形件内环筋挤压成形工艺参数研究

镁合金锥形件内环筋通过旋压无法形成高筋。因此,提出斜楔加载整体成形工艺。通过DEFORM-3D软件模拟了AZ80镁合金锥形件内环筋成形过程,采用正交试验法分析了反挤成形过程中挤压温度、挤压速度、分瓣凸模圆角半径对成形过程中最大载荷和平均应变的影响,并对金属流动和等效应变规律进行了分析。结果表明:AZ80镁合金锥形件内环筋的最佳成形温度为410℃,最佳挤压速度为2 mm/s,最佳分瓣凸模圆角半径为55 mm。通过实验,环筋部位填充饱满,零件达到使用要求。