Numerical simulation and experimental investigation of incremental sheet forming process

In order to investigate the process of incremental sheet forming （ISF） through both experimental and numerical approaches, a three-dimensional elasto-plastic finite element model （FEM） was developed to simulate the process and the simulated results were compared with those of experiment. The results of numerical simulations, such as the strain history and distribution, the stress state and distribution, sheet thickness distribution, etc, were discussed in details, and the influences of process parameters on these results were also analyzed. The simulated results of the radial strain and the thickness distribution are in good agreement with experimental results. The simulations reveal that the deformation is localized around the tool and constantly remains close to a plane strain state. With decreasing depth step, increasing tool diameter and wall inclination angle, the axial stress reduces, leading to less thinning and more homogeneous plastic strain and thickness distribution. During ISF, the plastic strain increases stepwise under the action of the tool. Each increase in plastic strain is accompanied by hydrostatic pressure, which explains why obtainable deformation using ISF exceeds the forming limits of conventional sheet forming.     

Analysis and optimization of variable depth increments in sheet metal incremental forming

A method utilizing variable depth increments during incremental forming was proposed and then optimized based on numerical simulation and intelligent algorithm.Initially,a finite element method（FEM） model was set up and then experimentally verified.And the relation between depth increment and the minimum thickness tmin as well as its location was analyzed through the FEM model.Afterwards,the variation of depth increments was defined.The designed part was divided into three areas according to the main deformation mechanism,with Di（i=1,2） representing the two dividing locations.And three different values of depth increment,Δzi（i=1,2,3） were utilized for the three areas,respectively.Additionally,an orthogonal test was established to research the relation between the five process parameters（D and Δz） and tmin as well as its location.The result shows that Δz2 has the most significant influence on the thickness distribution for the corresponding area is the largest one.Finally,a single evaluating indicator,taking into account of both tmin and its location,was formatted with a linear weighted model.And the process parameters were optimized through a genetic algorithm integrated with an artificial neural network based on the evaluating index.The result shows that the proposed algorithm is satisfactory for the optimization of variable depth increment.     

Method of closed loop springback compensation for incremental sheet forming process

The closed loop control model was built up for compensating the springback and enhancing the work piece precision. A coupled closed loop algorithm and a finite element method were developed to simulate and correct the springback of incremental sheet forming. A three-dimensional finite element model was established for simulation of springback in incremental sheet forming process. The closed loop algorithm of trajectory profile for the incremental sheet forming based on the wavelet transform combined with fast Fourier transform was constructed. The profile of processing tool path of shallow dishing with spherical surface was designed on the basis of the profile correction algorithm. The result shows that the algorithm can predict an ideal profile of processing track, and the springback error of incremental sheet forming is eliminated effectively. It has good convergence efficiency, and can improve the workpiece dimensional accuracy greatly.     

抗抖型增量编码器转角与转速测量仪的设计

设计了基于抗抖动鉴相电路和PCI-1780数据采集卡的增量式光电编码器转角与转速测量仪,避免了由于抖动产生的测量误差。采用Lab VIEW软件编程,配合数据采集卡,实现了转角及转速的实时采集、处理与存储功能,提高了旋转角度与转速的检测精度和效率。通过分析编码器工作原理以及抖动产生过程,设计了测量仪的抗抖鉴相电路,避免了增量式光电编码器误码的产生。利用Multisim软件进行了仿真分析,验证了设计的有效性。分析结果表明测量仪的测量精度、软硬件便捷性和可靠性高,可广泛应用于各类转角与转速测试系统中。     

入射角和射流孔位置对气膜冷却的影响

采用标准k-ε两方程湍流模型对前缘上游不同入射角、不同位置孔排的涡轮叶栅通道的温度场进行了数值模拟,结果表明:对于不同入射角,90°入射角时冷却效果最差;对于不同孔排位置,孔排1的冷却效果差于孔排2和孔排3,但是差别不大;对于双排射流孔,在X/D=9之前的区域,2、3排孔的冷却效果最好,1、3排孔的冷却效果最差,在X/D=9之后的区域,1、3排孔的冷却效果最好,2、3排孔的冷却效果最差。     

BEB算法的不同退避阶段站点分布概率模型

在采用二进制指数退避(BEB)算法的CSMA/CA协议中,针对网络性能随网络规模变化的特性,提出了一种新的网络冲突率分析模型.该模型将网络中的传输站点建立成一个整体的排队网络服务模式,考虑了退避算法中退避次数限制、延时侦测等机制.基于该模型详细地分析了站点在退避计时器结束后,争夺传输时隙的访问方式,推导出网络冲突率的表...     

单点渐进成形工艺参数对表面质量的影响

在数控加工中心机床上,对2Al2铝合金进行单点渐进成形实验.将表面粗糙度作为衡量单点渐进成形时表面质量好坏的重要指标,通过改变加工步长、成形工具头半径、成形角3个工艺参数,采用正交试验法对板料单点渐进成形表面粗糙度进行分析研究.实验结果与分析表明:在单点渐进成形过程中,成形工艺参数对表面质量影响最大的是加工步长,影响最小的是成形角.     

基于响应曲面法的板料渐进成形最大减薄率预测与分析

以典型方锥台件为成形对象,考虑了层间步距、板材厚度和工具头直径3个工艺参数,首先,使用Box-Behnken方法设计了15组实验,并使用超声波测厚仪获得成形件侧壁上沿深度方向的厚度变化趋势。测得的数据表明,在渐进成形过程中厚度变化并不是一直遵循正弦定律的,而是出现了过度减薄的现象。然后,应用响应曲面法建立了3个工艺参数与制件的最大减薄率之间的二阶响应曲面模型,分析了3个工艺参数独自及其相互作用对最大减薄率的影响。研究结果表明,最大减薄率随工具头直径的减小和步距的增大而增加,但受板材厚度影响较小。最后,以获得最大减薄率的最小值为目标优化工艺参数,得到了最优工艺参数组合:层间步距为2mm,板材厚度为1.27mm,工具头直径为10mm。研究结果对避免渐进成形件过度减薄及提高成形质量具有指导意义。     

Q450冷弯成型角钢有限元数值模拟

采用非线性有限元法对冷弯成型过程中角钢各部位的应力、应变分布情况进行分析,并揭示了角钢在成型过程中金属的变形规律。结果表明,有限元模拟得出的板材应力、应变分布规律与实际情况相符舍,冷弯回弹模拟结果与实测回弹值存在一定的误差,模拟结果中回弹角随着成型角增加时的变化规律与实测结果一致。采用非线性有限元法对冷弯成型过程进行数值模拟是可行的。     

不同定义下的带角圆回转铣刀的优劣

回转铣恨是加工复杂曲面的重要工具,目前流行多种刃口曲线设计方法,因此比较其优劣具有工程价值,通过介绍不同定义下的螺旋角对应的带角圆的柱状回转铣刀在刃口曲线、二轴联动NC加工中的进给速度等问题的不同之处,指出了与经线成等角的定义下这种铣刀设计、NC加工及使用均具有明显优点。     

不同煤级煤低温氮的多段吸附特征

基于不同煤级煤的低温液氮吸附性能测试,采用毛细管凝聚理论(BJH法)和密度泛函理论(DFT法),对煤的低温氮吸附曲线进行解析,结合Kakei的多段吸附理论,探讨不同煤级煤的吸附量、吸附曲线形态的差异,以及多段吸附特征及其机理。结果表明,随着煤化作用的加深,煤中纳米级孔隙呈现先减少后增加的趋势,孔隙的孔径分布更加均一;煤的液氮吸附量主要与BET比表面积有一定的关系,但中、微孔孔隙含量是造成液氮吸附量差异的主因;煤级的增加,液氮吸附曲线呈现由简单→复杂→简单的变化规律,表现为多段性吸附特征,暗示着吸附机理的变化,存在着单分子层吸附、多层吸附、毛细孔凝聚及微孔填充等多种吸附模式。     

多导弹攻击时间与攻击角度两阶段制导

提出了一种新的多导弹攻击时间与攻击角度制导,其制导过程分为精确时间及粗略角度控制阶段和精确角度控制阶段。第一阶段:先将攻击时间控制问题转化为攻击距离跟踪问题,并将导弹导引模型转换为以弹目距离为输出的二阶非线性模型;然后估计各枚导弹到达时间,并据此指定攻击时间,再由指定攻击时间来设计期望的弹目距离;最后对此攻击距离跟踪系统采用时标分离的方法设计慢子系统和快子系统,针对这两个子系统分别进行动态逆设计,同时考虑对攻击角度进行粗略控制。第二阶段:在第一阶段控制的基础上,进一步采用变结构制导律,实现对攻击角度精确控制。另外,本文给出了一种考虑攻击角度的攻击时间确定方法。仿真结果验证了本文给出方法的有效性。     

钢铝异质无铆钉粘铆复合连接胶层厚度分布

为了研究粘铆复合接头的胶层厚度对接头的成形质量和服役性能的影响,建立了无铆钉粘铆成形有限元模型,并通过实验验证有限元模型的有效性。利用有限元模型分析了接头成形后胶层的分布规律及接头成形过程中胶层的变化趋势,研究胶层厚度对接头成形的影响。结果表明:胶层厚度从接头底部中心到自锁处呈先增大后减小的趋势,其中底部圆角处胶层厚度最大;铆接过程中胶层厚度随冲头行程增加而变化;胶层厚度影响接头的自锁值与颈厚值。     

Contact pressure distribution and support angle optimization of kiln tyre

Rotary kiln is the key equipment in many in-dustrial depart ments ,such as metallurgical indus-try ,building materialsindustry ,etc . Kilntyreis aloose ferrule on the shell ,supported by two roll-ers . The angle between the vertical line and theline linking roller center and tyre center is definedas tyre support angle . Accordingtothe postulationthat kiln load was transformed to the shell at thestation of tyre as uniformly distributed verticalforces ,and Alan et al[1 3]deduced the formula ofty…     

加装涡流发生器S形进气道迎角特性数值研究

为了研究加装涡流发生器后S形进气道在不同来流迎角下的内流特性,利用CFD方法对加装涡流发生器前后的S形进气道迎角特性进行了数值仿真,首先通过在已有的S形进气道内部安装涡流发生器来改善出口流场分布,给出了涡流发生器的设计参数,包括导流叶片的高度、弦长、攻角和安装站位(轴向站位和横向站位),其次,分析了不同迎角下,加装涡流发生器前后S形进气道内流特性的变化．分析结果表明,在正负10°迎角范围内,加装涡流发生器都能够改善S形进气道出口流场品质,周向畸变指数平均下降0.1,但对出口总压恢复系数没有改善．在大迎角情况下,由于进口气流产生分离,涡流发生器已无法对来流进行有效的导向作用,从而导致出口流场变得异常紊乱,周向畸变指数陡增．这些分析结果对涡流发生器的设计有一定的指导意义．     

不同大变形等级下层理角度对层状软岩隧道的影响

为探究不同大变形等级下层理角度对层状软岩隧道的影响,依托九绵高速全线软岩大变形隧道,通过岩石力学试验确定遍布节理模型参数,基于数值模拟,探究不同软岩大变形等级（轻微、中等、强烈）下层理角度对层状软岩大变形隧道围岩及支护体系受力变形的影响,并通过现场统计的层理角度与大变形情况对数值模拟结果进行验证。结果表明：1）层理小角度（0°、15°）与大角度（90°）围岩变形、支护结构受力变形较大,随着大变形等级的增大,层理角度引起的围岩支护变化效果越明显。2）随着层理角度的增大,围岩变形从拱底逐渐转移到右拱腰。围岩变形主要发生在隧道轮廓与层理面相切位置,其中拱底及左拱脚对层理角度变化较敏感。3）初支应力偏向及节理塑性区大致与层理弱面法向一致,随着层理角度的增大,节理的剪切塑性区由拱顶、拱底转移到左拱脚、右拱肩,最终偏移到左右拱腰上下位置;相比初支压应力,初支拉应力对层理角度更敏感,垂直节理增大了张拉剪切破坏塑性区贯通的风险,但剪切破坏塑性区半径反而有可能减小。4）现场的统计规律表现为小角度与大角度大变形等级较高,层理角度为60°以下时,岩层破坏发生在拱腰及拱肩处,随着层理角度的增大,有向拱肩发展的...     

全厚度与标准厚度车辙试验的对比分析

根据不同厚度车辙试验的结果，分析了厚度对车辙深度和动稳定度的影响。依据全厚度车辙试验和标准厚度车辙试验结果，对比了动稳定度和辙槽深度差异，并分析了其形成的原因，为全厚度车辙试验提供了理论支持。     

开闭口角不等的综框组合运动规律的探讨

探讨了开闭口角不等的踏盘开口综框运动规律，利用综框常用的规律推导出适宜开口工艺要求的三种开口角与闭口角不等的组合式曲线方程，并对各规律作了特性分析和比较。     

控制厚度分布的变摩擦正反向超塑成形

为研究摩擦力在超塑成形中对工件厚度分布的影响规律,以正反向超塑成形侧壁厚度均匀的TC4深筒形件为背景,采用MARC有限元数值模拟分析了预成形模和终成形模的表面摩擦系数在正反向超塑成形时对成形件壁厚分布的影响.结果表明:合理地增大预成形模的表面摩擦力能显著增加预成形的局部减薄作用,对于提高零件最终壁厚分布均匀性有利.同时,终成形模摩擦力的减小,可以使板料趋于整体变形,壁厚分布趋于均匀.根据数值模拟结果进行了变摩擦正反向超塑成形试验,制得了厚度分布在1.50～1.78mm范围内的航天用TC4钛合金深筒形件,比普通正反向超塑成形件厚度分布(1.18～2.24mm)有了很大改善.     

孟州市和温县地下水高氟区的分布与成因分析

盂州市和温县地下水高氟区的分布面积达486km^2，受影响村庄85个，受影响人口达8．69万人。土壤中较高的水溶性氟为地下水提供了充足的氟源，是形成地下水高氟区的主要原因，特殊的地理、地貌有利于含氟水的汇集，构成其外部条件，地表水也对其产生间接影响。