CuNi90/10承插焊三通成形过程数值模拟与工艺优化

基于Deform-3D,建立了CuNi90/10承插焊三通成形热力耦合有限元模型,对比分析了冲头形状、推制速度、初始温度、摩擦系数等因素对水平载荷的影响,结果表明,柱状凸面冲头成形质量最好,最优的推制速度为40 mm/s,初始温度950~1 000℃,摩擦系数越小越有利于成形。      

环模制粒机粉体辊轧过程的有限元模拟

建立粉体辊轧过程的简化模型,采用Abaqus软件内置的Drucker-Prager Cap本构模型,通过有限元模拟技术分析粉体物料特性、摩擦系数、模辊间隙等对辊轧过程的影响。结果表明,随着粉体物料的不同,颗粒压制成型所需的挤压力差异较大;摩擦系数越大,模辊间隙越小,都将使粉体物料所受应力增大,使物料更易挤出模孔和提高挤压成型颗粒的质量。     

不锈钢/铝/不锈钢复合板拉深工艺及有限元数值模拟

目的研究各工艺参数对复合板拉深成形工艺的影响,以指导实际生产。方法以不锈钢/铝/不锈钢三层复合板为研究对象,探究了复合板拉深工艺数值模拟的关键技术;结合有限元数值模拟和试验验证,预测了复合板在拉深成形中的缺陷,研究了凹模圆角半径、凸凹模间隙、压边力、拉深速度对最大减薄率的影响规律,并利用正交试验对这4种工艺参数进行了优化。结果有限元模拟中,分层复合板模型比整体模型准确度高。最大减薄率随凹模圆角半径的增大而减小,随着凸凹模间隙的增大而先减小后增大,随拉深速度的增大而增大,随着压边力的增大而增大。各成形工艺参数影响最大减薄率的主次顺序是:凹模圆角半径压边力模具间隙拉深速度。结论有利于减小最大减薄率的工艺参数优化组合为:凹模圆角半径为21 mm,模具间隙为3.2 mm,压边力为50 k N,拉深速度为10 mm/s。     

管材无模成形温度场的数值模拟及分析

采用有限单元法并结合有限元分析软件,对管材无模成形时管材温度场进行数值模拟研究,得到管材无模拉伸变形过程中温度场分布规律,并对影响温度场的因素加以分析,如冷热源间距、冷热源移动速度、加载时间分别对温度场分布的影响,该模拟结果与实验结果相吻合.     

芯轴摩擦系数对推压-拉拔复合缩径的影响

推压-拉拔复合缩径工艺是管坯减径的新方法,芯轴外表面与管坯内表面之间摩擦系数对工艺有重要的影响。通过建立推压-拉拔复合缩径变形过程中变形管坯的力学模型,分析了芯轴外表面与管坯内表面之间摩擦系数对成形的影响规律。针对某载重6.5 t胀压成形汽车桥壳管件的第一道次推压-拉拔复合缩径,设定不同的芯轴摩擦系数,进行了有限元仿真,得到了芯轴摩擦系数对管坯变形的影响规律,并基于管坯传力区不失稳以及变形所需凹模推力和芯轴拉拔力较小,给出了芯轴摩擦系数的设定范围。进行了缩径实验,实验和有限元模拟的结果接近。较小的芯轴摩擦系数可能造成管坯起皱失稳,而较大的芯轴摩擦系数,有利于降低管坯轴向压应力、凹模推力和芯轴拉拔力,但可能造成管坯表面划伤。     

弯模间隙对5A06管弯曲横截面畸变及壁厚变化的影响

通过对5A06管材的弯曲实验和不同弯模间隙下的有限元模拟发现:弯管横截面长、短轴变化率和外侧壁厚减薄均随弯曲模间隙的增大而增大,弯管内侧壁厚增厚随弯曲模间隙的增大而减小。采用弯模实际装配间隙进行建模,可获取与实际弯曲更为接近的仿真效果并提高计算精度。     

6061铝合金飞机溢油口拉深成形研究

目的 掌握深腔薄壁溢油口拉深成形工艺,解决拉深成形过程中起皱和破裂问题,研究各参数对拉深成形的影响规律,最终成形出合格产品。方法 以6061铝合金飞机溢油口为主要研究对象,采用Dynaform有限元数值模拟软件建立有限元模型,分析成对拉深成形对材料流动的影响并与单一拉深成形进行对比,通过改变毛坯外形尺寸、凹凸模间隙和压边力等参数进行拉深成形模拟试验研究,最终通过拉深成形试验验证成形方法及各参数设置的合理性。结果 成对拉深成形能限制单一拉深成形圆弧开口位置材料收缩,改善开口处起皱和变形缺料的现象。随着凹凸模间隙的增大,最大减薄率逐渐降低而后升高,最佳成形凹凸模间隙为1.05t;随着压边力的增大,最大减薄率逐渐升高,最大增厚率逐渐降低,最佳成形压边力为50 kN;凹模圆角半径小于7 mm 时,板料最大减薄率逐渐减小,半径为4 mm时,最大减薄率下降最快,半径在7~8 mm范围内,板料最大减薄率趋于平稳,最佳成形凹模圆角半径为7 mm。结论 模拟得到了毛坯外形尺寸、凹凸模间隙和压边力等参数对拉深成形的影响规律,最终制造出了满足设计要求的产品,验证了各参数设置的合理性。     

工艺参数对汽车轮毂内径与壁厚偏差的影响

目的研究铝合金轮毂旋压成形工艺参数对成形质量的影响。方法运用有限元软件建立数值模型;以减薄率、摩擦因数、旋轮圆角半径、进给比和芯模转速为自变量,以内径偏差和壁厚偏差为目标函数,建立四因素四水平正交试验。结果极差分析得到第一道次强力旋压对壁厚偏差的影响主次关系为:旋轮圆弧半径ρ进给比f摩擦因数μ芯模转速nM,对内径偏差的影响主次关系为:旋轮圆弧半径ρ进给比f芯模转速nM摩擦因数μ。结论通过有限元分析得到了旋压工艺参数对轮毂内径与壁厚偏差的影响规律,为实际生产中工艺参数的选择提供了指导作用。     

汽车侧围前连接板冲压成形质量优化研究

针对汽车侧围前连接板的成形质量缺陷问题,本文通过有限元软件分析工艺参数对成形质量的影响,并完成拉延模面的回弹补偿。首先,以最大减薄率和最大回弹量为评价目标,采用正交实验对压边力、模具间隙、冲压速度和摩擦系数4个工艺参数进行分析,获得影响成形质量最大的因素为压边力,冲压速度次之,确定最优工艺参数为:压边力300 kN、模具间隙1.20 mm、冲压速度90 mm/s、摩擦系数0.11;其次,采用节点位移法对拉延模面进行2次回弹补偿,将零件的回弹量控制在允许范围内;最后,将最优工艺参数和回弹补偿面应用于现场实验,测得试模件的最大减薄率为14.64%,最大正负回弹量为1.254 4 mm/-1.327 0 mm,试模件的最大减薄率和最大回弹量均在允许范围内,实验结果与仿真分析结果相近,验证了本实验方案的可行性。研究表明:通过优化工艺参数能够有效控制减薄、起皱和拉延不足等缺陷,并能够在一定程度上减少回弹量;通过对拉延模进行回弹补偿可以有效地控制回弹量。     

焊管冷弯回弹曲线方程构建及工艺优化

目的 研究316L奥氏体不锈钢板材JCOE弯曲卸载回弹和应力分布特征,对预弯曲量实施相应补偿,以提高弯曲成形精度。方法 基于弹塑性变形理论,利用有限元模拟研究各关键成形参数对板材弯曲卸载回弹的影响规律,将影响指标线性/非线性拟合叠加,构建回弹曲线方程。结果 板料回弹量与上模下压量、下模开口量呈线性关系,与上模下行速度、摩擦因数呈指数关系。结论 优化后的最佳冷弯成形工艺参数如下:上模下压量为12 mm,下模开口量为150 mm,上模下行速度为4 mm/s,摩擦因数为0.15。对于径壁比值≤10的板料成形,理论计算得到的弯曲回弹量与实测平均值吻合较好,构建的模型可以为实际生产奠定理论基础。     

汽车转向节臂端部冷精整工艺优化

目的 得到单向压缩冷精整的精整量与预变形孔半径和深度之间的变化规律,以及摩擦因数大小同回弹量之间的关系。方法 对转向节臂端部锻件上下表面进行预变形凹槽孔处理,并建立锻件单向压缩冷精整的弹塑性有限元模型,利用ABAQUS有限元软件进行数值模拟仿真,分析摩擦因数对表面质量的影响,得到优化后的工艺参数,并进行实验验证模拟结果的准确性。结果 摩擦因数越大,冷精整后的转向节臂端部锻件的鼓形越明显。在精整量为1 mm的情况下,当预变形凹槽孔的半径为4 mm、深度为0.3 mm、单向压缩量为1.1 mm、摩擦因数为0.2时,能够得到最好的表面质量。结论 当摩擦因数相同时,预变形凹槽孔的半径越大,径向位移越小,而回弹量基本保持不变。     

Role of Friction in Cold Ring Rolling

1. Introduction Cold ring rolling is a main technology used to manu- facture various precise seamless ring shape parts. It has been increasingly used in many industrial fields such as bearing, machine, automobile, petrochemicals, aeronau- tics, astronautics and atomic energy because of its many technical superiorities such as considerable saving in en- ergy and material cost, high quality, high efficiency, and low noise, etc. To research and develop advanced precise cold ring rolling technolog…     

基于混合网格方法的VARTM工艺充模仿真与实验验证

针对VARTM工艺的特点,建立了充模过程树脂流动和预成型体变形行为数学模型。提出了基于混合网格方法的VARTM充模仿真算法,在该算法中,模具型腔几何模型进行二维或三维网格划分,在每个真空袋表面单元上增加一个一维附属单元,用于在仿真过程中实时地吸收或挤出因真空袋变形而产生的局部树脂体积变化,形成混合网格仿真模型;求解过程中,对树脂流动和预成型体变形分别进行求解后,基于上述混合网格模型进行两者耦合操作,实现了仿真精度和速度的统一。搭建了VARTM充模实验平台,进行了一维充模实验,通过仿真结果与实验测量结果对比,验证了本文算法的正确性。最后,通过三维仿真算例,验证了算法对三维复杂结构和顺序浇口策略仿真的可行性。     

典型战斗部水下爆炸侵彻仿真

为了研究典型战斗部水下侵彻情况,采用ANSYS-LS/DYNA 3D有限元仿真软件,对圆柱形装药和半球形空穴装药水中爆炸情况进行数值模拟,并分析了两者冲击波压力、气泡直径的变化。结果表明:25μs时,半球形空穴装药近距离产生的冲击波压力是圆柱形装药的3倍多,但随着距离的增大,不同装药的影响逐渐减小;500μs时,半球形空穴装药水中爆炸形成的气泡轴向直径是圆柱形装药的1.5倍。采用ANSYS-LS/DYNA 3D有限元仿真软件,对圆锥形装药战斗部和半球形装药战斗部爆炸成型和水中侵彻情况进行数值模拟,结果表明:半球形装药战斗部形成的射流外形良好,侵彻水层的速度降较小,更适合水中侵彻破坏。     

大型厚壁筒体斜插弯管结构焊接变形及其演变数值模拟

基于ANSYS有限元软件,建立了大型厚壁结构焊接变形有限元计算模型,分析了壁厚125mm的筒体斜插弯管接头焊接时小弯管与厚壁筒体间相对距离、筒体圆度变化及接头的位移演变过程.结果表明:小弯管位移以及厚壁筒体两侧圆周上的圆度改变在焊接与冷却过程中呈相反状态,而厚壁筒体两端的圆度变化率也有着明显差异;坡口下端最终会产生相对...     

双凸模冷径向挤压十字轴的模拟

针对十字轴零件特征,设计了十字轴零件的一次性冷挤压成形工艺,基于有限元分析软件Deform-3D平台,对十字轴冷挤压成形过程进行模拟。通过有限元数值模拟,对十字轴挤压过程中金属径向流动、加载载荷变化、内部的等效应力分布等做了分析,为汽车十字轴零件的单道次挤压成形生产提供数值参考。     

Experimentation and modeling of inclined ballistic impact in thick polycarbonate plates

The penetration and perforation of a thick polycarbonate (PC) plate (one and 3 stacked) by an armor piercing 7.62 mm projectile is investigated experimentally and numerically. The characteristic structure of the projectile’s trajectory in the PC plates is studied. It is observed that the trajectory consist of a cavity and a circumferential cracked zone attached to it, which is fully embedded within a cylindrical plastic zone. The size of the plastic zone is approximately twice that of the cavity zone and can be clearly observed due to the change of the refractive properties of the material. Strong local recovery of the PC is shown as well.A 3D transient non-linear adiabatic finite element simulation is performed using the commercial software Abaqus 6.9-EF1. The numerical analyses include two combined failure criteria: “Ductile failure with damage evolution”, and tensile failure. The material properties are strain rate and temperature dependent. The numerical simulations are tested by comparing the numerical trajectory prediction to actual trajectories of inclined impacts of projectiles. It is found that the projectile perforates the plate at angles of inclinations of 30° and higher. The observed agreement between experiments and numerical modeling indicates that the combined effect of the two failure criteria (tensile vs. ductile failure) can reasonably well predict the projectile’s trajectory within a thick PC plate.The numerical analyses are further used to study the effect of the projectile impact velocity on the depth of penetration (DOP). It is found that the DOP scales slightly non-linear with the impact velocity. The core velocity during the penetration process is also slightly non-linear. The deceleration during penetration is almost a linear function of the penetration velocity and it is higher for higher penetration velocities.     

复杂空间弯管三维自由弯曲成形有限元模拟及试验

目的以一复杂空间弯管为例,开展三维自由弯曲成形实验研究。方法首先提出三维自由弯曲成形工艺解析方法,然后通过有限元模拟与实际试验相结合的方法进行研究。结果有限元模拟所得到的弯管与CAD模型相比,弯曲半径偏差值不超过2%,吻合度较高。实际成形出的弯管与CAD模型对比显示,第1个弯曲段的实际弯曲半径为118 mm,设计值为120 mm,实际值与设计值偏差1.67%;第2个弯曲段的实际弯曲半径为133 mm,设计值为130 mm,实际值与设计值偏差2.30%,2个弯曲半径的偏差值均不超过3%。结论验证了三维自由弯曲成形工艺解析方法的可靠性,有限元模拟较好地指导了实际成形试验。     

基于有限元的三辊行星轧制力预测及分析

为预测三辊行星轧制力,建立了三维热力耦合有限元模型,用均匀设计法安排有限元模拟样本,采用基于LM算法的BP神经网络学习有限元轧制力结果,确定了轧制参数与轧制力的映射关系,并根据训练后的神经网络分析了摩擦系数、轧辊偏转角和轧辊转速对轧制力影响．预测结果表明：摩擦系数和轧辊偏转角对轧制力影响是多方面的,在高轧辊转速时,较大的摩擦系数有利于降低轧制力．     

连续挤压铜扁排扩展腔及模具的结构优化设计

为了研究扩展腔结构和定径带长度对模具出口处金属流动的影响,从而优化扩展腔及模具的结构,采用有限元数值模拟方法对扩展腔结构参数以及定径带长度进行正交实验,并对挤压过程中模具入口处的金属流速、应变场和温度场进行有限元分析.结果表明:当扩展腔采用中间宽、边部窄的结构时,其模具出口处的金属流速比扩展腔厚度方向更均匀;影响模具出口处金属流速的扩展腔结构参数中,扩展腔中间厚度(H)最为显著,扩展腔中间宽度(l)的影响次之,其两边厚度h的影响较不明显.本实验条件下生产3 mm×100 mm的扁排,扩展腔组合结构的最佳方案如下:扩展腔中间宽度(l)为62 mm,中间出口厚度(H)为38 mm,两侧厚度(h)为24 mm.在其他条件不变的情况下,选择7 mm的定径带不仅有利于金属成形,还有利于提高扁排质量.