转向球头一次成型工艺及仿真分析

针对球头销模锻成型时存在加工余量大、生产效率低以及材料浪费等问题,对球头销冷挤压成型工艺进行研究并利用有限元分析软件DEFORM-3D进行成形过程模拟仿真,通过对等效应力应变、速度矢量场、载荷-行程曲线的分析,明确了球头销在冷挤压成型过程中金属的流动规律,预测了在成型中可能出现的缺陷。结果表明,此工艺能够较好地解决球头销类零件的成型问题,并为企业实际生产提供理论依据。     

轿车等速万向节星形套冷挤压成型过程有限元模拟

采用大型有限元软件MSC.Marc对轿车等速万向节星形套冷挤压成型过程进行了有限元数值模拟,详细讨论了有关数值模拟技术问题,得出了挤压力在加载过程中的变化曲线、工件随时间变化的温度场分布云图、工件等效塑性应变云图及模具内圈的应力分布云图,较好地解释了模具疲劳破坏的原因.研究结果有助于对轿车等速万向节星形套成型工艺及模具结构进行优化设计.     

不对称万向节叉冷挤压成形有限元模拟和模具设计

基于DEFORM-3D软件对不对称万向节叉冷挤压成形过程进行有限元仿真,分析成形过程中行程载荷曲线、金属流动、温度场和等效应力分布,预测了模具设计中可能出现的问题。根据有限元分析结果指导设计了一套不对称万向节叉的模具,有效缩短了模具设计周期,降低了模具设计成本。     

圆柱直齿轮闭式锻造有限元分析

圆柱直齿轮切削加工生产效率低,能耗大,常温下闭式锻造可以有效地改善这些缺陷。本文利用三维有限元分析软件Deform-3D,模拟齿轮成形过程。通过对成形阶段等效应力、等效应变和行程载荷曲线的分析,归纳金属流动规律,为圆柱直齿轮的生产提供理论参考。     

弧齿锥齿轮小轮热滚轧成形工艺的数值模拟研究

采用有限元软件DEFORM-3D对弧齿锥齿轮小轮的热滚轧过程进行模拟,并对弧齿锥齿轮小轮热滚轧工艺进行了分析。模拟结果说明,该滚轧成形工艺可行。通过滚轧成形过程中等效应变场、等效应力场、温度场及载荷-行程曲线等物理量场的分析,获得了滚轧成形的工艺参数。     

自旋成型装置的设计与数值模拟

基于旋压和惯性自旋压原理,设计出精密成型装置,应用有限元分析方法,数值模拟了非均匀壁厚工件成型的工艺过程,重点分析了金属变形区的等效应力和等效应变的变化情况,结果表明,单次多道自旋成型工艺合理,精密成型装置设计可行,具有一定的推广价值。     

旋压引伸复合成型装置的设计与数值模拟

基于旋压和引伸复合成型原理,设计了大长径比回转件精密成型装置,应用有限元分析方法,数值模拟了非均匀壁厚工件成型的工艺过程,重点分析了金属变形区的等效应力和等效应变的变化情况,结果表明,旋压引伸复合成型工艺合理,成型装置设计可行,具有一定的推广价值。     

铝合金板料摆碾铆接与直压铆接比较分析

应用DEFORM软件对铝合金板料摆碾铆接和传统直压铆接两种工艺过程进行数值模拟,对比分析了摆碾铆接工艺过程中应力应变和行程载荷曲线的变化趋势,并对两种铆接方式分别进行了接头性能测试。分析结果表明,在相同行程下达到相同的成形效果时,摆碾铆接需要的载荷要远小于传统直压铆接需要的载荷;摆碾铆接接头的抗撕裂、抗剥离能力优于直压铆接,但抗剪切能力比直压铆接接头弱。     

汽车后桥壳弹塑性有限元分析

对我国生产的一种汽车后桥壳进行了大位移、大应变弹塑性有限元模拟分析，求得了加载点的载荷-位移变化曲线、最大应力点的弹塑性应变-载荷变化曲线、危险截面的弹塑性应力-载荷变化曲线、危险截面达到全面屈服时的屈服载荷等，为汽车后桥的强度评价及疲劳寿命估算提供了有关数据。     

消振棱参数对大应变挤出切削过程的影响

用消振棱刀刃刀具进行大应变挤出切削有限元模拟,改变相关参数,分别分析大应变挤出切削过程中的等效应变、等效应变率、等效应力、温度和切削力的变化规律。结果表明:其等效应变、等效应变率、等效应力和温度分布都呈带状;随着消振棱后角的增大,其最大等效应变先增大后减小;最大等效应变率的总体趋势为先略微增大后快速减小;最大等效应力和最高温度无明显变化;主切削力大小无明显变化;进给抗力曲线变化较复杂;在消振棱后角和棱边宽度相对较小时,会出现进给抗力曲线波动幅度较大的情况。     

A study on hot extrusion of Ti–6Al–4V using simulations and experiments

Hot extrusion of Ti–6Al–4V alloy has been studied using finite element simulation and the results are compared with those obtained experimentally. First, the constitutive behavior of the material and friction at the extrusion temperatures are established based on the results obtained through cylindrical and ring compression tests, respectively. While the flow stress below β transus temperature is expressed as a strain-dependent function, it is taken as strain-independent one at higher temperatures. The distribution of strain, temperature and effective stress has been simulated under different design and processing conditions. Simulation results show that heat generation due to deformation is significant (as much as 160°C) in the hot extrusion of Ti alloys, and it mainly occurs at the beginning of the extrusion process. This leads to reduction in flow stress which, in turn, leads to enlarged deformation zone. A fair agreement has been found between the experimental results and those obtained through simulations.     

Damage and failure characterization of 7075 aluminum alloy hot stamping

7000 series high strength aluminum alloys are increasingly used in manufacturing automobile body parts to meet the more stringent demands for automobile lightweight. Hot stamping of 7000 series high strength aluminum alloys is a complex thermal-mechanical coupling process and precise simulation is needed to predict material fracture. To obtain damage model of 7075 aluminum alloy in hot stamping, five different stress triaxiality specimens were designed. The fracture strain, critical strain and average stress triaxiality of different specimens were obtained by the hybrid finite element simulation and experiment (FE-EXP) method. GISSMO model of 7075 aluminum alloy at 400 °C was established. Compared with the experimental results of U-shaped part hot stamping under different lubrication conditions, the calibrated GISSMO model was demonstrated to predict the damage behavior of 7075 aluminum alloy during high temperature deformation accurately.

     

Microstructure analysis of aluminum extrusion: grain size distribution in AA6060, AA6082 and AA7075 alloys

Microstructure and material flow of aluminum alloys have a significant influence on the mechanical properties and surface quality. In extrusion of aluminum billets at high temperatures the microstructure is dependent on the alloy and the forming and temperature history. A prediction of grain size and precipitation is of increasing importance in order to design the process by adjustment of parameters such as punch speed, temperatures, and quenching. To give references for microstructure prediction based on material flow, and with it strain and strain rate history, this paper deals with the microstructure during the extrusion process of AA6060, AA6082, and AA7075 alloys. Billets have been partly extruded to axisymmetric round profiles and the microstructure of the press rests consisting of the billet rests in container and die has been considered. Furthermore, these rests have been analyzed to show the material flow, dynamic and static recrystallization based on macro etchings and visible microstructure under different conditions, e.g. as in the area of high strain rate near the container wall, or in dead zones [1]. To allow an accurate simulation of the extrusion process, punch force and temperature conditions during the tests have been measured and are presented in this paper, too.     

热变形参数对LC4铝合金流变应力的影响

在Gleeble-1500热模拟试验机上,以不同应变、应变速率和变形温度对LC4铝合金进行了高温压缩流变试验,得出了真实应力曲线,并采用神经网络的方法建立了该合金高温变形抗力与应变、应变速率和变形温度对应关系的预测模型。结果表明：变形温度和应变速率的变化强烈地影响合金流变应力的大小,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的提高而增大;神经网络能够比较精确地预测材料的流变应力。     

型材挤压过程工艺参数优化模型

提出了一种集数值仿真、人工神经网络和遗传算法为一体的工艺参数优化模型,用于型材挤压成形过程工艺参数优化,合理配置了非对称角铝型材模模孔位置。通过现场试验,验证了提出的工艺参数优化模型是行之有效和正确的。并在模孔位置优化配置结果基础上对其挤压成形过程进行数值仿真,分析了挤压成形过程中各阶段网格畸变情况,给出了挤压变形时应力和应变分布,对指导型材挤压工艺和模具优化设计具有重要意义。     

金属塑性成形过程再生核质点无网格方法数值模拟

应用微可压缩材料的流动法则,采用再生核函数无网格方法,自行开发了求解方棒压缩、圆棒压缩、反向挤压和轧制等金属塑性成形过程应用程序。应用再生核质点无网格方法计算得到纯铝和铝合金材料金属塑性成形过程的速度场和应力场解析结果,并与自行开发的I-Form有限元程序得到的计算结果以及试验数据进行了分析比较,结果符合良好。再生核质点无网格方法具有求解金属大变形特点,解决了有限元法中的网格重划问题,为复杂金属变形分析提供了良好的研究手段。     

Q235覆管对AA5052铝合金基管颗粒介质胀形行为的影响

采用AA5052铝合金挤压管作内层基管、Q235碳素结构钢卷焊管作外层覆管的钢铝复合管对复合管颗粒介质胀形行为进行研究。通过塑性理论分析胀形过程中管间切向摩擦力及法向压力对基管应力大小的影响;利用数值模拟分析管间摩擦因数和覆管各向异性对基管的应变成形极限的综合影响,并给出单管、复合管胀形时的壁厚减薄情况和基管的应力、应变分布;通过管材颗粒介质内高压胀形试验,对比单管和复合管胀形条件下铝合金管的极限胀形比,分析复合管的变形协调性。结果表明：通过施加Q235碳素结构钢覆管,减小了AA5052基管胀形区中间截面处的双向拉应力,基管胀形区壁厚减薄变小,胀形比提高了22%,复合管下基管最大减薄率为17.5 %,成形性能显著提高。     

铝合金阶梯形件粘性介质压力成形的研究

通过压缩试验得到了粘性介质的应力－－应变关系、压力衰减随冲头加载速率及时间变化的规律。采用有限元软件DEFORM分析了在不同压边力下分别用钢凸模和粘性介质成形铝合金阶梯形件的工艺过程。结果显示，采用VPF可以提高板料的成形性。根据模拟结果，采用VPF成功地制备了阶梯形件，这表明有限元法对VPF试验具有很好的指导意义。     

铝合金轴固定件热挤压成形的有限体积法模拟研究

由于变形剧烈，复杂铝型材挤压成形有限元模拟会因网格不断重划分而精度欠佳。文中基于可以有效避免网格重划分难题的有限体积法，对铝合金门轴固定产品的热挤压过程进行数值模拟，详细分析挤压成形中各个阶段金属流动情况以及应力、应变、温度、速度等场量的分布变化情况。棒料进人模口至完全流出工作带这段时间是型材挤压最为困难的阶段，材料在工作带处的应力、应变最大，温度最高，因而对模具工作带处造成的磨损也最为严重。进人到最终稳定挤压阶段时挤压方向金属流速计算值与理论挤出速度吻合很好。模拟结果表明所用有限体积法是有效的，可以为铝型材挤压的模具设计与工艺参数的选择提供理论指导。     

悬臂铝合金型材伪分流挤压模具结构设计及其强度分析

铝型材挤压工艺和模具设计不仅需要保障挤出型材质量,还要保障模具强度和寿命,但对于大而长的悬臂铝合金型材,常规平模或导流模结构设计往往导致模具悬臂部位损坏,即使将模具相应部位加厚,也很难达到提高模具强度的要求。以某大悬臂铝型材为例,研究伪分流模具结构设计方法及长悬臂梁分解技术,对比分析常规模具设计与伪分流模具设计对型材挤压速度分布、温度分布、材料粒子运动轨迹等的影响规律,研究不同结构的模具强度。研究表明,采用伪分流模具不仅能够大幅度降低模具应力,而且通过材料流动优化可获得良好的材料流动规律和型材质量。总结给出伪分流结构的设计原则。