振动加工时金属材料的本构关系的人工神经网络建立方法

在对金属材料进行振动拉伸时 ,材料的本构关系与静态拉伸明显不同 ,因而不能直接引用现有的弹塑性模型来描述。本文以常规频率下振动拉伸时实测的材料应力应变值为样本 ,利用 BP人工神经网络(BPANN)建立了振动加工过程中材料的应力应变关系。这种 BPANN本构模型可以方便地用于振动加工的理论分析和工程应用     

基于管材扭转试验确定材料弹塑性本构的方法

TC4钛合金扭力管一体成型工艺的塑性加工和多次热处理过程使得成型后材料的力学性能相对母材发生了变化。为获得准确的材料本构,该文推导出了一种基于管材扭转试验确定材料真实应力应变关系的方法。采用该方法对TC4管材扭转试验数据进行处理分析,获得TC4管材横截面切应力-切应变关系;通过管材的有限元模型的仿真分析及试验结果比较得出,仿真结果与试验结果高度吻合,证明了这种建立弹塑性本构方法的可行性和工程实用性。     

混合硬化弹塑性本构关系及其在环件冷辗扩模拟中的应用

采用数值模拟方法和混合硬化弹塑性本构关系,提出了基于弹性张量的应力补偿更新算法,引入等向强化系数,给出了有限元计算步骤,基于ABAQUS/Explicit平台开发了子程序VUMAT,并在单个单元模型中验证了其可靠性。将其应用于环件冷辗扩过程模拟中,着重研究了等向强化系数对环件冷辗扩成形的影响规律。结果表明,随着等向强化系数的增大,辗扩力、辗扩力矩增大,鱼尾形状系数减小,环件外圈金属受各向异性硬化影响较大,进而从理论上进行了解释。研究结论指出该研究对环件冷辗扩成形工艺具有指导意义。     

低频振动塑性成形粘弹塑性模型的体积效应分析

采用Kirchner对应变时间历程的基本假设,针对振动拉伸建立一个一维粘弹塑性模型;利用MATLAB中的符号计算,推导粘弹塑性本构方程的显式表达式.通过确立粘弹塑性边界并对本构方程进行数值求解,可以确定金属在振动加工过程中,其应力应变在粘弹性与粘塑性之间的变化情况.通过计算瞬时应变的大小与屈服限建立粘弹性变形和粘塑性变形的判断准则.在考虑粘弹塑性本构关系中的后继屈服情况、应变历程、应变率历程及弹性应变等因素后,可以确定单轴振动拉伸时材料变形的动态应力和平均应力.根据所给定的振型参数和材料力学性能参数,结合特定的振动拉伸实例,分别得出金属在准静态拉伸和振动拉伸时的动态应力-时间、动态应力-应变和平均应力-应变率的变化趋势等,实现基于粘弹塑性本构关系的低频振动塑性成形的体积效应机理分析.     

有机玻璃本构关系的试验研究

有机玻璃是比较典型的粘弹性材料,其力学性能依赖于时间和应力水平。本文对有机玻璃的本构关系进行试验研究。首先,对有机玻璃进行不同应力水平下的蠕变试验,得出了与初始应力水平相关的蠕变关系式。在此蠕变过程中,有机玻璃会出现银纹化现象。本文利用光学显微镜观测了银纹的生长过程,得到不同应力水平下的银纹损伤值。通过定义损伤区的有效应力,导出了银纹区的应力-应变关系式。本文采用宏观和细观相结合的方法,研究材料在破坏之前的缺陷演化对材料力学性能的影响。所定义的损伤区应力以及由此导出的本构关系避免了文献中对相关问题不确切的假设,具有一定的适用性。     

基于弹塑性形变理论的拼焊板平面应力状态本构关系研究

从拼焊板成形过程4个基本理论假设出发建立其平面应力状态力学模型,根据金属板料弹塑性形变理论、Hill48屈服准则及金属塑性变形功原理导出拼焊板成形过程中厚、薄两侧母材应变分布状态相互依赖关系的隐式方程,并结合弹塑性理论的3个关系式建立了拼焊板在平面应力状态下的本构关系;采用通过实验验证的差厚拼焊板单向拉伸有限元模型分析了沿焊缝两侧母材的应力应变分布,且将仿真结果中厚板侧母材的两个面主应变分量作为前述本构关系已知条件,用数值方法求解出薄板侧母材的面内主应变与主应力分量,将其与相应仿真结果进行对比.对比结果表明,理论计算数值与仿真结果较为吻合,从而证明了拼焊板平面应力状态本构关系的正确性,为深入研究拼焊板冲压成形机理奠定了理论基础.     

基于BCJ本构模型的高速切削过程数值模拟

在高速切削过程数值模拟中,材料本构模型影响着数值计算精度。基于有限元软件Abaqus平台,引入基于位错动力学的BCJ本构模型,实现铝合金高速切削过程更为精确计算。研究了BCJ本构模型嵌入Abaqus的关键技术及其高速切削过程有限元模型建立方法,完成了铝合金6061-T6直角高速切削过程模拟,对比分析了基于BCJ本构模型和JC本构模型的差异。结果表明,数值计算结果与文献数据具有良好的一致性,BCJ模型能够更全面准确地描述高速切削过程中材料的动态性能,进而说明文中基于BCJ本构模型的高速切削数值计算是可靠的。     

基于粘弹本构模型的注射成型充填过程模拟研究

为反映聚合物粘弹属性对注塑产品质量的影响,基于粘弹本构模型,对三维薄壁制件的注射成型充填过程进行了数值模拟研究。针对三维薄壁件,经合理简化假设,建立了其充填成型过程的数学模型,采用不可压缩Leonov粘弹本构模型。采用有限元/有限差分法来求解压力场和温度场,采用控制体积法来实现前沿界面跟踪,采用4阶龙格-库塔方法求解弹性应变张量。以一薄壁圆盘为例,对其注射充填过程中的充填时间及压力、剪切应力和第一法向应力差分布进行了数值模拟。模拟结果与前人的实验结果吻合较好,说明了本文建立的模型和数值方法的有效性及可靠性。     

压电陶瓷晶体迟滞特性的本构关系研究

从能量的角度出发,运用本构方法,以热力学唯象理论为基础,通过对压电陶瓷晶体Helmholtz自由能关系进行推导而得出压电晶体的电场强度E与极化强度P的本构关系。与实验结果的对比分析表明,所推导的E-P本构关系能够较为准确地在宏观上描述压电陶瓷晶体的迟滞特性。最后结合实验数据和E-P迟滞曲线对压电陶瓷晶体的Helmholtz自由能和电滞回线进行了分析和讨论。     

试验研究半固态AZ61合金的本构关系

采用Gleeble1500热模拟试验机，对用应变诱发熔体激活法（SIMA）制备的AZ61半固态镁合金坯料进行了半固态单向压缩试验，分析它们的应力-应变关系，研究了主要热力参数（应变速率εz、应变εz、变形温度θ、液相率fL）与AZ61半固态镁合金应力之间数值关系，应用多元非线性回归方法建立半固态AZ61合金的本构关系，为AZ61半固态镁合金加工过程的数值模拟和热力参数的合理制订与控制提供了基础。     

摆动辗压成形工艺过程的PLC控制

根据摆辗工艺要求,建立摆动辗压工艺过程的控制模型,应用PLC控制技术实现摆动辗压工艺过程控制,并介绍了相关的控制方式以及控制程序的特点。     

基于ls-dyna的振动旋耕三维数值模拟

为了改善小农机前进阻力及扭矩,对振动旋耕切削进行了力学分析,并采用显示动力学软件Ls-dyna求解器,运用ANSYS进行了仿真设置,结合MAT147材料模型就松土刀具对土壤的切割过程进行了三维动态仿真.初步分析结果表明,数值模拟结果是合理的,较精准地模拟了松土刀具对土壤的切割过程.仿真结果表明,振动旋耕切削对前进阻力及...     

一种新型Al-Zn-Mg-Cu合金杯形件摆辗成形数值模拟及实验研究

为了研究摆辗成形工艺对一种新型Al-Zn-Mg-Cu合金杯形件力学性能的影响,对初始高径比分别为0.4、0.8和1.2的坯料摆辗成形进行数值模拟和实验研究。通过有限元法模拟摆辗成形过程中坯料的金属流动、等效应变分布和温度分布,并在此基础上进行摆辗成形实验,分别测试杯形件底盘弦向和径向的强度。有限元研究发现,与摆头接触的变形区域网格畸变量大,并且变形过程热效应明显。研究结果表明,当坯料高径比为0.8时,杯形件的底盘弦向强度可达到507MPa,比母材提高了64.4%;摆辗成形可以提高该新型Al-Zn-Mg-Cu合金杯形件的底盘强度,同时初始坯料的高径比对杯形件底盘的强度分布影响较大。     

销类件摆辗精密成形及三维有限元模拟

介绍销类件冷拔摆辗精密成形工艺,对工艺参数的确定、产品质量和变形机理的有限元模拟等问题进行了研究。实验表明采用摆辗工艺生产销类件,金属流线不被破坏,表面硬度略有升高,尺寸精度和表面粗糙度达到有关标准要求,综合机械性能有所提高,是一种先进的销类件精密成形工艺。采用三维有限元模拟摆辗变形过程,可以获得接触区和工件内部应力应力场等信息,为控制变形过程,保证产品质量提供理论依据。     

多轨迹摆辗机运动轨迹的分析

首先介绍了多轨迹摆辗机摆头的结构和工作原理,然后提出了一种分析多轨迹摆辗机摆头运动轨迹的方法。这种方法简单、有效。利用这种方法可获得最有利于锻件成形的摆头轨迹。     

基于Ansys与iSIGHT的橡胶减震器迟滞回线仿真研究

简谐载荷下橡胶减震器在不同的频率和位移作用下得到的迟滞回线不同,通过试验获取迟滞回线比较复杂。根据橡胶的超弹性和粘弹性理论,通过Ansys软件仿真分析可以便捷地获取迟滞回线。首先对橡胶减震器进行Ansys瞬态分析,然后利用i SIGHT软件来优化模型参数,拟合获取迟滞回线。通过橡胶减震器试验对拟合的迟滞回线进行验证和预测,仿真结果和试验结果具有较好的一致性,说明仿真分析方法比较准确。通过仿真分析得到橡胶材料模型参数,可以快速获得橡胶减震器不同的频率和位移作用下的迟滞回线。     

准双曲面齿轮冷摆辗加工新方法及其数值模拟

针对目前准双曲面齿轮冷摆辗技术存在模具结构复杂、摆辗力相对较大等问题,提出了一种新型的冷摆辗方法。该方法简化了模具结构,采用局部线接触连续塑性成形。基于刚塑性有限元法基本理论,借助通用三维有限元软件DEFORM-3D对准双曲齿轮摆辗成形全过程进行了三维动态分析,研究了速度场量、接触区以及模具受力的分布和变化规律。研究结果揭示了准双曲面齿轮冷摆辗的变形规律。     

磁滞回线测量方法与Simulink仿真分析研究

针对变压器磁滞回线间接测量存在的电路参数复杂和测量结果准确性难以评价等问题,通过对RC积分器测量方法的电路时域微分方程求解和Simulink仿真结果的分析,提出了一种确定电路参数的方法。借助Simulink饱和变压器的模型,仿真测量了在不同电压下饱和变压器磁滞回线图像,进一步画出了基本磁化曲线;通过对比基本磁化曲线测量值与Simulink中模型值的差异,结果显示利用该方法能仿真得到饱和变压器的磁滞回线,其测量误差可用电路参数估算和控制。根据该方法设计了测量电路,得到了实际变压器的磁滞回线,验证了该方法的正确性。研究结果表明,该方法揭示了RC积分法测量的电路参数,并能预测测量误差,具有准确性高的特点,为非线性饱和变压器磁滞回线测量电路参数设计提供了参考依据。     

利用CAE技术改进汽车转向节锻造工艺

本文针对汽车转向节的外形特点，以Surperforge软件为工具，从既能满足产品精度要求，又能最大限度地节约原材料的角度出发，通过数值模拟，改进了模锻工艺，使其趋向合理化，以此为根据确定了主要成形工艺参数，并成功地应用于进行实际生产。