钨铜复合粉末成形过程的颗粒尺度数值模拟

采用多粒子有限元方法对钨铜复合粉末的二维模压成形过程进行数值模拟。系统研究和分析了铜粉含量和压力对成形过程中压坯相对密度及分布、应力及分布、颗粒变形、孔隙填充行为以及力链结构的影响规律。结果表明：成形过程中应力主要集中在钨颗粒内部,并形成力链阻碍致密化的进程。孔隙的填充主要通过铜颗粒的变形来实现,相互接触的钨颗粒形成了难以填充的细小孔隙。钨铜颗粒边缘部位的应力都高于中心应力。随着压制压力的增加,铜颗粒比钨颗粒中心部位应力增长缓慢,沿压制方向上钨颗粒边缘应力值远大于颗粒中心部位。综合分析,钨颗粒的变形特性是阻碍成形致密化进程的关键因素,需要优化钨颗粒的排列结构,从而实现高性能压坯。     

金属材料工程多尺度数值模拟课程案例库建设

针对材料工程专业学位研究生金属材料工程多尺度数值模拟课程内容和特点,提出课程教学案例库的建设意义、原则和方案。基于案例选择的真实性、典型性、客观性、时效性和创新性原则,选择了来源于科研项目和工程实践的10个案例。结合“5010型精密滚珠丝杠热处理工艺”教学案例,分析了案例设计中应包含的案例背景、主要内容、知识拓展等组成要素。金属材料工程多尺度数值模拟案例库建设可为材料工程领域专业学位研究生其它课程案例库建设提供有益的参考。     

铝合金挤压型材拉毛及颗粒缺陷的研究

采用SEM和光电直读光谱仪等方法,研究了6005A和6060铝合金挤压型材拉毛、颗粒缺陷。结果表明:拉毛缺陷的成分与基体一致;颗粒缺陷的化学成分与基体明显不同,主要含有O、C、Fe、Si元素。拉毛、颗粒缺陷主要是由模具工作带粘铝造成,任何促使模具工作带粘铝的因素均会造成该缺陷。在保证铸棒质量的前提下,型材表面拉毛、颗粒缺陷的产生与合金成分无直接影响。适当的均火处理有利于减轻表面拉毛缺陷。     

纯钼粉末-包套等径角挤压的多尺度研究

采用离散元分析软件PFC-2D对纯钼粉末材料的单道次等径角挤压过程从细观角度进行数值模拟,获得其变形过程中载荷、颗粒和孔隙的变化规律。模拟结果表明,等径角挤压对粉末材料具有强烈的致密化作用,且整个变形过程可以分为4个阶段:颗粒重排、初始变形、过渡变形和稳定变形。分析认为,冲头压力首先使颗粒重排减少大孔隙,之后,由于压力增大使小孔隙闭合,剪切作用使颗粒和孔隙发生变形,结合强大的静水压力使材料致密。在400℃条件下的纯钼粉末黄铜包套单道次挤压实验结果与模拟结果具有较好的一致性,验证了所建离散元模型的可靠性。     

感光鼓用铝管挤压温度场数值模拟与研究

本文使用基于有限体积法的MSC.Superforge软件对感光鼓用铝管挤压过程进行了数值模拟,使用欧拉法表征了挤压过程中金属的温度场。研究了在不同预热温度下坯料的挤压温度分布情况;研究了坯料温度从非稳态到稳态的转变过程,得出了金属在挤压筒与分流组合模焊合室内部的温度变化规律。研究表明在铝管挤压时,由于存在大量变形热和摩擦热而使坯料温度升高;同一预热温度的坯料各部位的温升不相同;不同预热温度的坯料温升也不相同;在其它条件不变的情况下,预热温度越高则坯料温升幅度越小。     

基于贪婪Snake模型与多尺度分析的图像分割

为了准确分离目标区域,提出了一种基于贪婪Snake与多尺度图像增强相结合的新的轮廓分离模型.首先对输入的图像给定一个初始轮廓,然后应用多尺度分析进行图像增强,之后在不同的尺度中运用贪婪Snake模型进行轮廓的分离,最终分离出理想的目标轮廓.实验证明该方法提高了分割的精度.     

三通件的多向挤压成形数值模拟研究

传统工艺生产复杂带空腔零件大多采用铸造、焊接或机械加工等方法,材料浪费严重,且其力学性能不高.因此,我们提出了采用多向挤压方法来成形三通件等多孔零件.本文采用刚塑性模型对多向挤压成形过程进行了二维数值模拟研究,经过分析确定了可行的成形工艺方案,并详细论述了成形时金属的流动规律,最后讨论了成形三通件时变形工艺参数(温度、摩擦系数)对其挤压成形力的影响,指出挤压时在合理的温度范围内应尽量选择较高的挤压温度和良好的润滑条件.     

Ti-B25钛合金管材挤压成形数值模拟及实验研究

为了加快推动Ti-B25钛合金在舰船通信系统上的应用,利用前期构造的本构方程和热加工图优化出的工艺参数,使用DEFORM-3D有限元软件模拟了变形温度900℃、应变速率0.1 s-1工艺参数下的管材挤压过程,并对模拟过程进行了实际挤压验证.结果表明:在变形温度900℃、应变速率0.1 s-1条件下能成功挤压出?62 m...     

基于多尺度分析提取胚胎边缘的算法研究

本文提出了一种从胚胎图像中提取边缘的有效算法.该算法在小波多尺度分析的基础上,针对胚胎边缘的几何形态选择多尺度元素进行边缘提取.实验表明,该算法具有良好的胚胎边缘提取效果.     

高炉风口回旋区焦炭燃烧特性的颗粒尺度模拟

摘要：为从微观颗粒尺度解析高炉风口回旋区动态演变及内部热化学行为,采用计算流体动力学 离散单元法(CFD-DEM)耦合方法对回旋区焦炭燃烧过程进行了数值模拟研究。首先验证了CFD-DEM模型的可用性与准确性;然后探究了回旋区形成及演变过程、焦炭颗粒燃烧行为及粒径分布和气相的温度及组分分布;最后考察了不同鼓风速率对回旋区大小、风口轴向气体温度与组分分布的影响。模拟结果表明,回旋区的宽度和高度随着鼓风速率的增大而增加;鼓风速率的上升使气体高温区和化学反应区分布发生改变,即最高温度点和焦炭反应区均向焦炭床中心移动。     

铝型材挤压数值模拟的研究进展

介绍了铝型材挤压工艺数值模拟的各种方法，通过数值模拟可以分析挤压型材的速度、形状、温度和微观组织等。分析了挤压模拟的有限元方法，即基于Euler描述的流体力学求解方法、基于Lagrange描述的固体力学求解方法和集这种两种方法优点于一身的ALE方法，并介绍利用这些方法对型材挤压工艺的模拟例子，分析了挤压工艺模拟中的难点和今后的发展趋势。     

铝型材宽展挤压过程的数值模拟及模具结构优化

采用刚粘塑性有限元法,在Deform-3D有限元商业软件上成功实现了导流宽展铝型材挤压过程的三维数值模拟,获得了挤压过程中材料的流动规律、应力场、应变场和温度场的分布,以及模具出口处金属流速的分布情况。通过数值模拟发现型材出口流速不均匀,造成端面不齐,对此提出了模具修改方案,通过调节模具工作带的长度,实现了型材挤压出口流速均匀的目的,从而保障了型材的产品质量。模拟结果为模具的优化设计及工艺参数的选取提供了理论依据。     

高炉软熔带气体流动的数值模拟

建立了气体流动的二维轴对称数学模型,对倒Ｖ形软熔带附近的气体流动进行了数值模拟,用阻力比的概念分析探讨了软熔带附近的气体流动,形象地再现了软熔带对气流的二次分布。     

AZ61镁合金挤压工艺模拟研究

利用有限元软件对AZ61镁合金挤压工艺进行了研究,通过正交试验设计的方法研究了坯料温度、挤压速度、摩擦条件、模具锥角和模具工作带长度对挤压载荷、等效应力及变形均匀性的影响,根据模拟结果提出最佳的工艺参数,为实验的研究提供了参考.     

基于滚动方式的颗粒流化数值模拟

磁控溅射法是制备金属涂层的优选方法,在对小颗粒微球进行镀膜时需要微球保持较高的流化状态。微球的流化状态受沉积室的结构参数和操作参数的影响。使用离散元软件DEMSLab对沉积室的内部结构、振动间隔、表面粗糙度、转动速度、搅拌球配比等因素进行了数值模拟计算。结果表明：三角板拼接的沉积室的搅拌效果优于圆筒沉积室;大球数量的增加有助于燃料微球的均匀分布;存在合理的转速和粗糙度,使得燃料微球的分布情况最佳。后续可进行设备参数和操作参数的多变量耦合研究,使沉积室内的颗粒分布均匀。     

铝型材挤压成型过程有限元模拟及模具优化设计

应用UGNX建立了平面分流组合模的几何模型,利用有限元软件DEFORM-3D对挤压过程进行有限元模拟,研究了挤压铝合金空心型材时金属的流动情况。模拟结果表明,即便是对称性较好的铝合金窗用光企型材（有一个对称轴）模具,按照常规的设计方法也很难避免金属的流速不均问题,影响型材的成型度。对于绝大多数空心型材来说,其断面往往都是不对称的,仅依靠设计者的经验和判断设计模具是很难避免金属流速不均问题的。而采用有限元模拟的方法,则可以及时发现设计中存在的不足,并通过修改设计方案,达到满意的效果,为设计模具提供科学的依据。     

爆破震动对高速路边坡影响的数值模拟

以京秦高速公路某段路堑边坡爆破开挖为例,采用数值模拟的方法分析了爆破震动波在边坡介质中的应力场、位移场、速度场等的分布规律,多方面研究了爆破震动效应对山区高等级公路岩质边坡稳定性的影响。现场振动测试结果验证了数值模拟计算的可靠性。

     

基于数值模拟的连续挤压铝管竹节纹缺陷的成因探讨

本文针对连续挤压本身金属流动不均匀是否会导致挤压铝圆管时出现竹节纹缺陷这一问题进行了数值模拟分析,并对几种均衡金属流速的方案进行了对比研究.通过去掉凹模以解决模拟过程中网格自接触的问题,使模拟过程得以实现.通过对金属在各分流孔流动均匀性判定参数δ的比较得出结论:连续挤压本身的结构特点所造成的变形金属在腔体进料口处所产生的速度差异,不会导致竹节纹缺陷出现;使用具有3个分流孔的分流组合模时,采用通用的铝材连续挤压腔体,并将凸模的一个分流桥放置在靠近堵头的对称面上,是均衡金属流速的最佳方案.     

Simulation of Crack Propagation in Asphalt Concrete Using an Intrinsic Cohesive Zone Model

This is a practical paper which consists of investigating fracture behavior in asphalt concrete using an intrinsic cohesive zone model (CZM). The separation and traction response along the cohesive zone ahead of a crack tip is governed by an exponential cohesive law specifically tailored to describe cracking in asphalt pavement materials by means of softening associated with the cohesive law. Finite-element implementation of the CZM is accomplished by means of a user subroutine using the user element capability of the ABAQUS software, which is verified by simulation of the double cantilever beam test and by comparison to closed-form solutions. The cohesive parameters of finite material strength and cohesive fracture energy are calibrated in conjunction with the single-edge notched beam [SE(B)] test. The CZM is then extended to simulate mixed-mode crack propagation in the SE(B) test. Cohesive elements are inserted over an area to allow cracks to propagate in any direction. It is shown that the simulated crack trajectory compares favorably with that of experimental results.