基于三场耦合的轮毂轴承淬火残余应力场建模

汽车轮毂轴承淬火冷却过程, 轴承套圈内部温度、组织和应力在短时间内发生了剧烈变化, 对 于变化过程中温度、组织、应力的定量分析, 可借助有限元软件ABAQUS 进行.采用顺序耦合热应 力法, 先进行非线性热传导分析, 求出淬火过程各阶段的瞬态温度场、组织场.然后根据求得的瞬态 温度场, 进行淬火过程的热力耦合分析, 求解淬火冷却后的应力场分布.在分析过程中, 充分考虑了 相变潜热对温度场和相变场的影响.为了验证模拟结果, 采用X 射线应力测定仪测量了轴承外表 面特殊点的残余奥氏体含量和残余应力值, 把模拟值和试验结果进行比较, 发现模拟值和测量结果 比较吻合.     

7A04铝合金锥形壳体三维淬火残余应力场的建模

为了建立7A04铝合金锥形壳体三维淬火残余应力场的预测模型,采用ABAQUS 6.5有限元软件模拟了7A04铝合金锥形壳体的淬火过程.首先,基于随温度变化的材料物性参数以及材料表面与淬火介质的换热系数,进行了淬火过程的非线性热传导分析;其次,根据已求得的瞬态温度场,进行淬火过程的热力耦合分析;最后,采用X射线应力方法测定了锥形壳体表面若干点的残余应力,其测定结果与模拟数值比较吻合.笔者的研究对于分析锥形壳体内部残余应力对尺寸不稳定性的影响具有重要意义.     

铝型材挤压在线淬火系统喷嘴流速的仿真优化

为制定最优的在线淬火系统喷嘴流速方案,基于Fluent和Workbench软件平台建立了π字形大断面铝型材挤压在线淬火过程的有限元模型.为了准确确定仿真模型中的热边界条件,采用末端淬火实验和反热传导相结合的方法,获得了不同喷水流量下的界面换热系数.系统分析了3种不同喷嘴流速方案铝型材实际挤压在线淬火冷却过程中的流速场、温度场、应力场和残余变形.结果表明:随着喷水流量的增大,淬火介质与型材的界面换热系数增加且到达峰值的时刻越晚.有限元模拟的特征点温度与试验测量的温度变化趋势一致,相对误差范围为-1.1%～7.8%,验证了所建立的淬火有限元模型是准确的.初始方案一型材挤压在线淬火过程中各部位冷却不均匀,在接头处产生较大的热应力,使型材上端面发生内凹. 3种不同的喷嘴流速方案中,方案三中型材表面和中间截面位置淬火冷却过程能得到更为均匀的温度场,残余应力和变形最小.研究方法和结果可为复杂铝合金型材挤压在线淬火系统喷嘴流速的制定和优化提供理论指导.     

淬火过程有限元模拟技术的研究现状及其关键技术

淬火是一个温度、应力、相变相互影响的高度非线性问题 .根据淬火过程的特点 ,结合有限元技术 ,介绍了用于淬火过程模拟的温度场求解技术、组织转变量的计算方法、应力应变场的计算方法及相变塑性等 ,给出了淬火过程中弹塑性系数的计算方法 ,并指出了未来淬火模拟的几个重点研究方向 .     

薄壁结构点焊组装回弹分析

采用初始应力法预测点焊组装薄壁构件的释放回弹和残余应力.组装件分析模型为无翘曲偏差理想设计模型,施加等值位移获得夹具校正组件初始翘曲产生的初始应力场.基于理想设计模型和初始应力场,使用耦合节点位移法等效模拟组装件的点焊连接,释放回弹分析得到点焊完毕夹具释放后组装件的回弹变形和残余应力.采用Ansys有限元软件,以某汽车后围裙板为例进行分析,预测组合件的回弹量,通过实验测量数据和模拟结果的对比,验证模拟方法的可靠性.     

利用不同焊接热源模型对结构件进行焊接模拟

基于ANSYS,分别使用高斯热源模型和分段热源模型对金属结构件的焊接过程进行了有限元模拟,使用单元生死技术模拟焊接材料的生成,并考虑了相变潜热对温度场的影响.本文先计算温度场,然后把温度场作为载荷来计算结构场,得到残余变形和应力的分布,从而实现焊接过程的温度场、残余应力和残余变形的三维动态模拟.结果表明:利用分段热源模型能够在保证计算精度的前提下,大大提高计算效率,明显缩短计算时间.     

淬火工件/介质边界换热条件研究

在试验的基础上，开发了淬火工件／介质边界换热条件程序，该程序通过反算法计算边界换热系数．利用该程序与ＡＢＡＱＵＳ非线性有限元程序对淬火过程温度场进行数值模拟，模拟结果与实测值比较，误差在１０％以内．     

26Cr2Ni4MoV钢淬火过程的三场耦合数值模拟

为定量分析大型锻件淬火加工过程中工艺参数的影响，应用非线性有限元，建立了淬火过程数值模拟的三场耦合模型，模型考虑了温度场、应力场、组织场及其耦合关系；热膨胀、塑性功生热、变温相变、相变潜热、应力诱导相变和相变膨胀及相变塑性等的效应，模拟了由锻件金属材料26Cr2Ni4MoV制成的空心圆筒工件在不同尺寸和工艺下的淬火过程，计算得到的冷却曲线及残余应力分布与实验结果一致，数值实验表明只有考虑应力诱导相变和相变塑性的作用，才能得到合理准确的结果。     

重轨淬火风冷温度场的模拟

以60kg/m重轨和喷风头作为研究对象,通过有限元软件Fluent,对重轨轨端的风冷过程进行数值模拟。将实测换热系数曲线用最小二乘法进行拟合,得到不同温度下的重轨换热系数,模拟出重轨在风冷过程中的温度场。模拟结果与相关试验结果吻合良好,表明整个模拟结果是准确的。生产中可以通过此方法来对喷风头的尺寸参数进行研究并预测重轨的淬火组织,以便更好地指导工艺改进和现场生产。     

淬火过程有限元模拟技术的研究现状及其关键技术

淬火是一个温度、应力、相变相互影响的高度非线性问题．根据淬火过程的特点，结合有限元技术，介绍了用于淬火过程模拟的温度场求解技术、组织转变量的计算方法、应力应变场的计算方法及相变塑性等，给出了淬火过程中弹塑性系数的计算方法，并指出了未来淬火模拟的几个重点研究方向。