高强钢变厚板汽车B柱热成形数值模拟及主要参数分析

目的 研究热成形过程中冲压件温度场、应力场的变化规律,探究主要工艺参数对冲压件成形的影响规律。方法 利用Abaqus软件建立热力耦合模型,对汽车B柱的热冲压成形过程进行数值模拟,分析板料及模具的温度和应力变化,确定主要工艺参数对冲压件的影响规律,利用得到的规律指导B柱模具的设计与制造,最后对B柱进行冲压试验。结果 在热成形前的物料转移阶段,板材厚度差的存在使过渡区产生了温度梯度和内应力的变化;在热成形阶段,以减薄率为评判标准,确定了摩擦因数为0.35、冲压速度为100 mm/s时B柱的成形效果最好;对B柱的成形结果进行了分析,由局部减薄率的变化得到了模具缺陷的位置,由过渡区的偏移量得到了模具等厚区的长度,由板材温度变化确定了最佳保压时间为8 s。结论 基于Abaqus软件,构建了B柱的热冲压有限元模型,对板材出炉至成形结束阶段进行了数值模拟与分析,在此基础上对B柱制件进行了冲压试验,发现制件的质量缺陷明显减少,对制件的指定点进行了面检测,合格率达到了95.83%,表明了分析结果的可靠性,同时也验证了有限元分析的准确性。     

扭力梁热成形模拟仿真分析

目的研究扭力梁热成形工艺。方法利用有限元分析软件,对扭力梁热成形进行模拟仿真,分析管坯的初始温度、冲压速度和摩擦因数对扭力梁热成形质量的影响。结果当管坯的初始温度为800℃,冲压速度为100 mm/s,摩擦因数为0.45时,减薄率达到最低,马氏体含量达到最高,热成形质量最优。结论利用有限元进行热成形分析的结果符合热成形规律,对该工艺的实际生产具有一定的指导意义。     

可淬火硼钢板热冲压成形实验研究

为研究淬火加热温度、保温时间及冷却水流速等热冲压工艺参数对热冲压零件力学性能及微观组织的影响规律,通过在不同工艺参数条件下进行弯曲件热冲压工艺试验,测量弯曲件的力学性能并观察其金相组织.结果表明,在所设计的模具上可实现高强硼钢热成形零件的有效淬火,热冲压弯曲件的抗拉强度可达到1500MPa以上,主要形成均匀细小的马氏体组织.确定了热冲压工艺参数的选择范围.     

DP800 双相高强钢折弯及回弹研究

目的针对高强度钢板成形过程中的回弹问题,研究工艺参数对回弹的影响规律,优选工艺参数组合,以获得回弹较小的V形件。方法采用dynaform软件对V形件进行成形及回弹的数值模拟,以摩擦因数、模具间隙、冲压速度、凹模圆角半径等工艺参数为自变量,以回弹前后水平距离差最大值为因变量,设计了四因素三水平的正交试验方案,研究多个工艺参数对回弹影响的规律。结果实验结果表明,V形件回弹值大小随着摩擦因数的增大呈现减小趋势;随着模具间隙、凹模圆角半径的增大,回弹值呈现增大的趋势;而冲压速度对V形件回弹的影响较小,且工艺参数影响V形件回弹大小的主次顺序为模具间隙、摩擦因数、凹模圆角半径、冲压速度。结论优选工艺参数组合为:摩擦因数为0.2、模具间隙为2.6 mm、冲压速度为1200 mm/s、凹模圆角半径为12 mm,此时回弹水平距离差最大值为0.566 mm,最大减薄率为1.40%;实际生产可以忽略冲压速度对回弹的影响,仿真结果对实际生产具有指导意义。     

碳纤维机织物增强热塑性树脂复合材料热冲压叠层模型

针对碳纤维增强热塑性树脂复合材料(CFRTP)在热冲压成型过程中涉及到大变形、各向异性和多场耦合的现象,为了表征CFRTP在成型中的力学特征,基于有限元方法与连续介质力学理论提出了一种热塑性树脂基体与碳纤维机织物的叠层模型。与单独采用碳纤维机织物超弹性本构模型预测CFRTP成型性能的方法相比,提出的叠层模型能够表征成型温度、压边力和纤维取向对CFRTP成型缺陷的影响,并能优化热冲压成型工艺参数。这一叠层模型具有简单实用和材料参数容易确定的优点,为碳纤维机织物增强热塑性树脂复合材料成型的数值模拟和成型工艺优化奠定了理论基础。     

熔模精铸型壳预热转移过程温度场及换热规律研究

目的 为了获得不同工艺条件对高温合金熔模铸造型壳在预热及转移过程中温度分布的影响规律.方法 根据实际工况设计了测温实验方案,采用热电偶测温的方法研究型壳在无保温措施、外加保温棉、填砂以及保温棉复合填砂4种工艺条件下对型壳在预热及转移过程中温度分布的影响.获得了型壳升温、保温和转移过程中的温度场变化曲线,并根据实际测温曲...     

聚碳酸酯光学制品注塑成型的残余应力EI北大核心CSCD

采用单一变量实验考察了不同注射工艺参数对光学制品双折射的分布规律,通过应力-光弹定律计算了对称轴上残余应力值。用Moldflow软件对制品成型过程中型腔内流场进行模拟,分析了厚度方向应力的变化。结果表明,沿熔体流动方向上,制品残余应力是逐渐减小的,浇口附近有应力集中;在合理工艺范围内,适当提高成型温度和模具温度,延长保压时间和冷却时间有助于减小制品的残余应力,保压压力和注塑速度应适中才能改善制品的成型质量。     

聚碳酸酯光学制品注塑成型的残余应力

采用单一变量实验考察了不同注射工艺参数对光学制品双折射的分布规律,通过应力-光弹定律计算了对称轴上残余应力值。用Moldflow软件对制品成型过程中型腔内流场进行模拟,分析了厚度方向应力的变化。结果表明,沿熔体流动方向上,制品残余应力是逐渐减小的,浇口附近有应力集中;在合理工艺范围内,适当提高成型温度和模具温度,延长保压时间和冷却时间有助于减小制品的残余应力,保压压力和注塑速度应适中才能改善制品的成型质量。     

高强钢板热冲压成形热力耦合数值模拟

为研究高强钢板的热冲压成形性,采用ABAQUS软件对高温下22MnB5高强钢板沟槽形件冲压成形进行了数值模拟研究.建立了基于热力耦合的弹塑性有限元模型和热成形下的材料模型,通过对沟槽形件热成形进行数值模拟,考察了压边力、模具间隙和凹模圆角半径等工艺参数对热成形时温度分布和回弹的影响,给出了热成形中产生回弹的机理,确定了合适的工艺参数,通过热成形试验验证了数值结果的可靠性.     

20#钢连续驱动摩擦焊大变形及传热行为的有限元模拟研究

目的研究20~#钢连续驱动摩擦焊接过程工艺参数对焊接过程温度场和变形行为的变化规律。方法基于ABAQUS有限元软件二次开发环境,建立了20~#钢连续驱动摩擦焊接过程中的完全热-结构耦合模型。通过对比模拟和实验获得的焊接温度场、轴向缩短量和飞边形貌,对模型进行了验证。研究了工艺参数对摩擦焊接过程温度场与大变形行为和接头组织与性能的影响规律。结果在不稳定摩擦阶段,峰值温度出现在外表面附近。在稳定摩擦阶段,峰值温度稳定在距焊缝中心约2/3半径位置。接头温度的升高速度随着摩擦压力和转速的增大而增大,摩擦压力和转速对稳定阶段温度场的影响很有限;经过顶锻阶段之后摩擦面温度分布更加均匀,顶锻力越大在接头相同的位置温度越低,顶锻力越大轴向缩短量越大。结论所建立的完全热-结构耦合模型可以模拟20~#钢连续驱动摩擦焊接过程的塑性变形过程,在不稳定摩擦阶段,摩擦压力和转速对温度场和变形的影响较大。在稳定摩擦阶段,摩擦压力和转速对温度场的影响不显著。顶锻阶段轴向缩短量随着摩擦压力、转速和顶锻压力的增大而增加。     

镍基高温合金690的研究现状

690合金是一种面心立方结构的镍基高温合金,具有优异的高温力学性能和耐腐蚀性能,被广泛应用于核电、石油化工和航空航天等领域.文中对690合金的微观组织演化、热成形特性、高温失塑裂纹和耐应力腐蚀性能等方面的研究现状进行了总结分析.目前,部分合金元素对690合金组织性能的影响较为复杂,成形工艺参数对690合金高温变形行为和...     

颗粒增强铝基复合材料热等静压近净成形有限元模拟

目的 建立可靠的模拟方法,以更高效地预测颗粒增强铝基复合材料(PRAMC)粉末热等静压中的形状变化和不同部位致密度的差异,解决传统实验试错方法适用性差且费时费力的问题,满足批量应用的需求。方法 以45%(体积分数)SiCp/6092Al复合材料为研究对象,构建了能预测粉末热等静压成形过程的有限元模型。使用Gurson-Tvergard-Needleman(GTN)模型作为粉末本构模型,建立了粉末尺度的代表性体积单元(RVE)对GTN模型进行修正。结果 通过对比GTN模型计算结果与实验结果,发现修正后的GTN模型能更准确地预测模型的最终变形尺寸,与修正前相比,相对误差降低了1.6%~2.9%。使用修正后的GTN模型对杯形回转体零件的热等静压成形过程进行预测,最终形状的计算结果与实验结果的相对误差仅为0.2%~3.1%,致密度分布的相对误差在0.5%以内。在探究包套厚度对热等静压过程的影响时发现,随着包套厚度的增大,热等静压过程中的屏蔽作用增强,内部粉体致密度下降。结论 为PRAMC热等静压近终形制备的形状和致密度控制问题提供了有限元预测工具,辅助优化了热等静压工艺和包套设计,降低了颗粒增强铝基复合材料热等静压近净成形过程开发的试错成本。     

Finite Element Analysis of TV Panel Glass during Cooling

A finite element software has been used to determine the temperature history in forming a TV glass panel during hot pressing in a metal mold and the controlled cooling cycle. The temperature history is then used to calculate the stress and strain history in the glass panel. The goal of the simulation model is to predict the resulting stresses and strains due to forming and cooling that takes place during the manufacturing of the TV panel. DEFORM 3D software has been used to carry out the numeric simulation.     

固化温度对亚麻纤维及其增强复合材料力学性能的影响

研究热压成型过程中,不同固化温度对亚麻纤维及其增强复合材料力学性能的影响。结果表明:亚麻纤维在120,140℃和180℃分别处理2h后单纤维拉伸性能发生不同程度的下降。环氧树脂E-51在120,140℃和180℃下固化2h后拉伸性能未发生明显变化。基于环氧树脂的单向亚麻纱线增强复合材料分别在120℃和140℃固化成型时,拉伸强度和冲击强度变化不大。但当固化温度达到180℃时,由于亚麻纤维在高温环境下损伤较为严重,其增强复合材料的拉伸强度和冲击强度均发生明显的下降。然而复合材料的拉伸模量随着成型温度的升高有一定幅度的提升。     

Hot pressing of SiC-TiC composites

Sintering behaviour during hot pressing of SiC-TiC composite ceramics has been investigated with special emphasis on the effect of various processing parameters on the density and mechanical properties of the sintered body. At hot pressing temperatures greater than 2000° C, significant densification occurred in SiC-50 wt%TiC (–0.5 wt%B-1 wt%C) composites. The room temperature flexural strength of the sintered body increased with the hot pressing temperature up to 2000° C and reached a highest value of 710 MPa in accordance to the variation of density with temperature. In sintering of composites without additives, densification was enhanced with the addition of up to 25 wt%TiC, with relative densities higher than 98% observed when hot pressing at 2150° C for 2h.     

镁合金板料温冲压成形数值模拟技术

用板料成形的方法对变形镁合金进行加工可以制造更薄更轻的零件,符合轻质化的发展趋势.利用有限元数值模拟的方法可以对实际的冲压过程进行模拟,达到改进工艺与模具的目的.对于板料加热状态下的数值模拟,为了使结果准确,最重要的就是要建立正确的材料本构关系模型,这一材料模型需给出应变、应变率、应力与温度之间的关系.在经典的塑性成型计算中,材料模型包含两方面的内容:①初始屈服表面的确定,②流动法则和加工硬化模型的建立.总结了经典屈服模型和材料本构关系模型以及国内外学者在经典理论基础上建立起来的镁合金材料模型;探讨了板料成形有限元数值模拟技术以及目前常用的模拟软件;并在此基础上综述了镁合金冲压变形的热-机耦合的数值模拟的研究进展.     

基于模具补偿法的机械式胀形桥壳回弹控制

目的解决由回弹引起的机械式胀形桥壳形状尺寸不精确的问题。方法采用Marc软件平台和物理实验相结合的方法展开研究,运用补偿法对模具进行修正,补偿回弹量。结果机械式胀形过程中,桥壳回弹量较大,单侧回弹量达到6.06 mm,严重影响其形状尺寸精度。结论通过对模具进行适当修正,桥壳回弹量得到了很好补偿,成形效果较好,得到了符合要求的桥壳零件,进一步完善了该工艺的理论基础。     

核主泵转子屏蔽套真空热胀形原理及技术

目的 为保证真空热胀形工艺对屏蔽套的成形精度,进而保证后续的套装质量,研究真空热胀形工艺的矫形能力及成形原理.方法 利用有限元软件MSC.Marc,建立了核主泵转子屏蔽套热胀形过程的二维轴对称热力耦合有限元模型,通过对焊接后屏蔽套测量得到模型中屏蔽套尺寸,通过此模型计算了屏蔽套在热胀形过程中的温度场、应力场、应变场及径向位移场,预测了屏蔽套胀形后的形状,分析了热胀形对屏蔽套的矫形原理,并对屏蔽套进行了真空热胀形实验,从而对有限元模型的可靠性进行验证.结果 计算结果表明,热胀形过程中,屏蔽套上发生了较大的塑性应变和蠕变应变,热胀形后,屏蔽套的内径在276.879～276.883 mm之间.实验结果表明,热胀形实验后屏蔽套的半径分布与有限元模型计算结果符合良好.结论 热胀形工艺通过使屏蔽套发生塑性变形和蠕变变形,实现了对屏蔽套尺寸及形状的精确控制,其中,塑性变形是热胀形工艺可以对屏蔽套上的形状缺陷进行治理的原因.     

用废纸与木片制备复合包装材料的热压工艺研究

热压温度与热压时间是热压工艺的主要参数,是影响废纸－木材复合材料物理力学性能的重要因素.为了获得较好的热压工艺条件,以杨木刨花为原料,废纸为补充原料,异氰酸酯改性的脲醛树脂为胶黏剂,生产了废纸－木材复合材料,并测试了热压温度与热压时间对废纸－木材复合材料物理力学性能的影响.试验结果表明：随着热压时间的延长,废纸－木材复合材料的物理力学性能相应地提高;在140～170 ℃的热压温度范围内,升高热压温度有助于提高废纸－木材复合材料的物理力学性能.废纸－木材复合材料较适宜的热压工艺条件为：热压时间为每mm板厚30 s,热压温度为170 ℃.     

NOVEL PROCESSING APPROACHES TO INTERMETALLIC MATRIX COMPOSITES

Intermetallic compounds have been recognized as potentially useful structural materials. They form the basis for high temperature materials of the future. Intermetallic compounds based on aluminum have attractive characteristics of high strength at elevated temperatures, good corrosion and oxidation resistance, and low densities. This research focuses on the use of the nickel aluminide (Ni₃Al) intermetallic compound as a matrix for high temperature composites. The powder processing approach has been adopted for the consolidation of these composites. This paper describes research on powder injection molding (PIM) of an alumina fiber reinforced nickel aluminide intermetallic. Major problems are associated with the debinding process. They have been resolved and composite structures formed. Preliminary investigations on a reactive hot isostatic pressing approach for forming these nickel aluminide matrix composites, are briefly discussed.