列车车轴表层和内部淬火残余应力的有限元模拟

对盐水淬火35CrMo钢车轴的组织场和应力场进行了有限元模拟,然后采用X射线衍射法和剥层法分别对车轴表层和内部的残余应力进行了测试,用以验证模拟结果。结果表明:车轴表层轴向残余应力有限元模拟结果与试验值误差约为15%,表层环向残余应力误差约为20%,符合欧洲EN 13261-2003标准;轴向和环向残余应力均随着距表层深度的增加逐渐减小。     

喷丸工艺对18Cr2Ni4WA钢残余应力影响的有限元模拟

采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件模拟了在不同弹丸速度和半径下喷丸强化后18Cr2Ni4WA钢的表层残余应力分布,并进行了试验验证。结果表明:18Cr2Ni4WA钢表层中最大残余压应力随着弹丸速度或弹丸半径的增加均先增大后减小,当弹丸速度为120m·s-1、弹丸半径为0.6mm时喷丸强化效果较佳;喷丸后钢表层残余应力分布的模拟结果和试验结果相吻合,证明了模型的准确性。     

表层改性对齿轮时变啮合刚度的影响

时变啮合刚度是影响齿轮传动平稳性以及振动噪声的主要因素,现代表面处理工艺在提高齿轮服役寿命的同时,改变了轮齿表面组织性态。为研究表层改性工艺对齿轮啮合时变刚度的影响,建立轮齿功能梯度有限元模型,模拟改性工艺对齿轮表层的影响,提出基于势能原理的时变啮合刚度计算方法。结果表明,表层改性工艺显著提高了齿轮的啮合刚度,强化了齿轮的使用性能。     

磨削速度对工件磨削淬硬层表面残余应力分布的影响

磨削加工广泛运用于精密零件的生产及加工,然而磨削加工所带来的一些危害仍然是无法避免的而残余应力是主要的危害之一。通过磨削淬硬加工试验得出了不同磨削速度下残余应力的分布并且通过有限元软件ANSYS对工件表层热应力进行数值模拟从而推导出不同磨削速度下工件表层相变应力的分布情况。     

车轮滑动时钢轨热弹塑性有限元分析

利用有限元分析软件ABAQUS建立轮轨接触热弹塑性平面应变热机耦合有限元模型。模型中,材料本构采用的是双线性塑性模型,考虑轮轨自由表面与环境的热对流的影响和温度对材料参数的影响,通过移动边界条件模拟轮轨接触区的移动。分析车轮滑动时不同摩擦因数和轴重对钢轨温度场和残余应力分布的影响。计算结果表明,钢轨表面最高接触温升发生在接触斑中心后半轴靠近边缘处,温升主要分布在接触表面大约1.6mm的深度范围,钢轨表层最大VonMises等效应力发生在离钢轨表面大约0.2mm的次表面;残余应力应变的影响主要在钢轨表面大约10mm范围内,在钢轨表面考虑热影响时残余应力比不考虑热影响的大;考虑热影响时钢轨表层的温度随摩擦因数和轴重的增大而增大,钢轨表层残余应力也随着摩擦因数的增大而增大,而轴重对钢轨表面残余应力影响不明显,而在次表层影响很大。     

U71Mn钢重轨轧制全过程中轧件温度场的有限元模拟

采用抽取中间截面网格拉伸的建模方法,同时根据前后节点的位置对应关系加载温度数据,对U71Mn钢重轨轧制全过程中轧件的温度场进行了三维热力耦合有限元模拟;另外,利用红外线测温仪对不同阶段轧件表层的温度进行在线测量,并与模拟结果进行对比。结果表明:形状不规则的重轨截面使得其横截面在轧制过程中的温度分布十分复杂;随着轧制的进行,轧件表面尤其是圆角处温度下降剧烈,心部温度先升高后下降,最终在轨底和轨头的心部形成两个高温区;温度的测量结果与模拟结果比较吻合,验证了有限元模型的有效性。     

水射流喷丸强化残余应力场的有限元模拟

针对水射流的高湍动特性与受喷靶体材料复杂的弹塑性形变行为,提供一种水射流喷丸强化残余应力场的有限元分析方法.基于准静态压力分布和非线性轴对称面分布载荷,采用多线性各向同性强化的Mises率不相关弹塑性模型,应用Prandtl-Reuss塑性增量理论及增量初应力法,利用线性斜坡载荷加载制度,运用ANSYS有限元软件模拟不同压力作用下水射流喷丸在2A11铝合金材料表层产生的残余应力场,获得残余应力场的分布规律及残余应力沿层深和径向的变化规律,指出残余应力沿层深分为残余压应力区和残余拉应力区,沿径向分为第Ⅰ残余压应力区、残余拉应力区和第Ⅱ残余压应力区,得到表面残余压应力、表层最大残余压应力、残余压应力层深度随着喷丸压力的增加而增大.为验证有限元模拟的正确性,对喷丸表面残余压应力进行试验验证,结果表明,有限元法计算的表面残余压应力值与试验数据近似吻合.     

7050铝合金切削参数对表面残余应力影响的仿真分析

运用有限元软件AdvantEdge对7050铝合金材料进行了切削加工仿真模拟,采用单一变量法得到了工件表面残余应力与切削温度随切削参数改变而发生变化的规律。结果表明:工件表层为残余压应力,亚表层为残余拉应力,切削参数对最大残余应力所在深度影响较小,进给量对工件表面的残余应力影响最大,切削速度次之,背吃刀量最小,切削温度随着切削参数的改变也呈现出一定的规律。     

柴油机连杆疲劳失效的影响因素分析

运用有限元方法与疲劳寿命预测理论,对柴油机连杆在疲劳耐久性试验条件下的三维应力分布和疲劳寿命进行了数值模拟。通过对比连杆疲劳试验与寿命预估结果,结合连杆疲劳断口的微观分析,表明残余压应力使疲劳裂纹源的位置向连杆次表层推移,对高强度连杆的疲劳寿命具有重要影响。     

喷丸齿轮残余应力数值分析与仿真

对比齿轮表层经喷丸处理和未喷丸处理效果,运用X射线应力测定仪进行齿轮表面残余应力测试实验,分析喷丸强化与齿轮表面残余应力之间的关系;基于有限元方法开展齿轮喷丸残余应力场数值模拟分析与仿真,建立基础撞击简化模型,分析揭示喷丸强化处理后齿面表层应力分布规律;讨论弹丸速度和直径大小对表面残余压应力变化的影响,相关结论对于工程实践具有一定的指导意义和参考价值。     

Simulation of the plastic torsion-compression of an elongated-shaped billet

As a result of the computer simulation of the torsion-compression of an elongated billet with annular grooves, conducted using the software package DEFORM 3D, the specific features of changes in the stress state of the billet have been determined and the initial shaped form of the billet, which provides an acceptable longitudinal nonuniformity of deformation, has been found.     

Multi-field coupling finite element analysis for determining the influence of temperature field on die service life during precision-forming process of steel synchronizer ring

Failure analysis shows that increased die temperature caused by severe plastic deformation of material and heat conduction between hot billet and cavity significantly affects the distortion of gear cavity in steel synchronizer ring forging process. The forging process of steel synchronizer ring and die temperature distribution under different forging conditions are analyzed through finite element method. Simulation results show that severe plastic deformation occurs in the gear cavity. The improvement of lubrication condition results in decreased die temperature. When the initial billet temperature is high, the die temperature is also high. Increasing forging speed in a certain range facilitates the die temperature decrease. The distribution of die temperature in synthetic forming technology is more reasonable than that of one step forging. The synthetic forming technology is adopted in production to reduce the effects of severe plastic deformation caused by die temperature. The ejection mechanism and control system of the double disc friction press are improved to reduce the contact time between the hot billet and cavity. Experimental results show that synthetic forming technology is reasonable, and that the die service life is prolonged.     

非稳定热塑性成型模拟中的时间差分耦合法

提出了时间差分耦合求解非稳定热塑性成型问题的方法——通过温度场和力能场的交替遗传计算来模拟变形与传热之间的互相影响，同时采用空间离散方法对毛坯性能不均匀现象进行描述。以圆柱坯热镦粗和方条料热拔长问题为例，论述了该方法在刚塑性变形分析中的应用。     

基于集磁器的电磁冲裁工艺的设计与模拟

基于LS-DYNA R8.0有限元软件,建立了航天领域中运载火箭用膜片的基于集磁器的电磁冲裁成形工艺有限元模型,揭示了集磁器作用下电流、磁场、磁场力和板料应力状态等的变化规律,并优化了放电电压和坯料直径等工艺参数。结果表明：集磁器的应用使得断面质量得到优化,强化剪切变形;基于集磁器的电磁冲裁工艺中,板料呈撕裂式断裂模式;随放电电压增大,板料的变形剧烈程度增大,断口圆角带减小,落料件直径呈先减小后增大趋势;随坯料直径增大,板料的变形剧烈程度先增大后减小,断口圆角呈先减小后增大趋势,落料件直径呈先增大后减小趋势;放电电压和坯料直径优化值分别为12 kV和130 mm。     

Modeling of plastic torsion of a long-length cylindrical billet

As a result of the computer modeling performed with the use of a DEFORM 3D software package, the effect of a method for torsion and deformation time on the deformation nonuniformity during the torsion of a cylindrical billet of Pb-40% Bi alloy is determined.     

Analysis of billet rolling in a continuous mill using idle vertical stands

Journal of Mechanical Science and Technology - An analytical approach is presented to investigate the deformation characteristics of billets in a continuous billet mill using power driven...     

冷挤压制造圆柱体形孔内侧表面的矩形螺旋单元时的变形力计算

采用功平衡法,给出了塑性变形法制造圆柱体金属毛坯中形孔内侧表面的矩形螺旋单元时变形力的计算公式。试验研究结果表明,该计算公式在工程实践中满足工程实际要求。     

基于数值模拟的叶片毛坯径向锻造成型分析

基于Simufact.Forming径向锻造模块对某叶片毛坯锻造成形过程进行数值模拟分析,研究了径向锻坯到叶片模锻的成型过程,获得了叶片锻坯在径向锻造过程中等效应变以及锻流线分布规律。深入分析锻坯锻透性,并对径锻成形过程进行理论计算和试验验证。结果表明:适当提高相对压下率能使锻坯变形均匀,采用拉打径向锻造方式能够有效保证锻坯成型的尺寸精度,得到的叶片锻坯模锻充型效果较好,飞边分布均匀,锻坯心部等效应力在锻打时有规律地发生波动,旋转锻打使金属材料沿周向流动,锻流线的扭转角与旋转角相一致,锻坯质量较好,无明显缺陷。     

A study on precision forging of spur gear forms and spline by the upper bound method

Precision forging is an important manufacturing procedure of spline and spur gear forms. It has advantages of improved strength, good tolerance, saving billet material, dispensing with the cutting, etc. In this paper, a mathematical model using an upper bound method is proposed for forging of spur gear forms and spline to investigate the plastic deformation behavior of billet within the die cavity. The material of solid billet was assumed as rigid–plastic and the shape of the tooth profile was accounted for the mathematical modeling of the kinematically admissible velocity field assumed for the plastic zone. The non-uniform velocity was employed for simulating the inhomogeneous deformation and the effect of barreling during the forging. Using the present model, various effects of forming parameter such as the friction factor, reduction, number of teeth, etc. upon the non-dimensional forging pressure, forging force and barreling of the spur gear forms and spline were analyzed systematically and the results compared with those of other researcher's analytical and experimental work. It is shown that the present modeling of the process improves knowledge of the process design performance for the precision forging of spur gear form and spline.     

单榫头叶片精锻三维热力耦合有限元模拟

叶片是航空发动机中一类量大面广的重要零件,精锻是叶片锻造的发展趋势。叶片精锻过程属于高温大变 形过程,坯料与模具和环境之间存在着热交换,同时塑性变形功以及坯料和模具间的摩擦功不断转化为热能,其结 果促使坯料内的温度场不断发生变化,进而影响到坯料的变形行为,并进一步影响锻件的微观组织及机械性能。因 此,本文采用三维热力耦合有限元数值模拟技术,利用自行开发的叶片锻造过程三维刚粘塑性热力耦合有限元模拟 系统对单榫头叶片精锻过程进行了模拟分析,研究了叶片精锻成形规律。该研究对制定叶片精锻工艺以及发展叶 片精锻技术具有重要的理论意义和实用价值。