激光金属沉积成形过程热应力的数值模拟

根据有限元分析中的"单元生死"技术,利用APDL编程实现了对多道多层激光金属沉积成形过程热应力的三维数值模拟.模拟采用了Gauss热源模型,并引入了沿长边的平行往复扫描方式.计算结果表明,熔池区域以及试样与基板相邻区域是高热应力区,试样内部的热应力较小;试样沿厚度增加方向的热应力在沉积过程中幅值很大并且以拉伸应力为主,是导致试样产生裂缝的主要原因;沉积过程中沉积开始的位置对热应力的分布和强度影响很大,同一沉积层首道各节点热应力值几乎是末道各节点热应力值的一倍.在与模拟过程相同的条件下,实际成形试样裂缝的产生和发展规律与模拟结果相符.     

金属体积塑性成形过程数值模拟技术与仿真系统

介绍了金属体积塑性成形过程数值模拟方法、关键应用技术及其仿真系统的构成和国内外相关软件系统,对二维、三维有限元网格自动生成技术进行了较为详细的论述,综述了金属塑性成形过程优化设计方法、有限体积法以及无网格方法的国内外现状.最后给出了目前存在的问题及其将来应努力的方向.     

金属体积塑性成形过程数值模拟技术与仿真系统

介绍了金属体积塑性成形过程数值模拟方法、关键应用技术及其仿真系统的构成和国内外相关软件系统,对二维、三维有限元网格自动生成技术进行了较为详细的论述,综述了金属塑性成形过程优化设计方法、有限体积法以及无网格方法的国内外现状.最后给出了目前存在的问题及其将来应努力的方向.     

亚热精密成形过程模具磨损的数值模拟研究

采用数值模拟技术分析了亚热挤压成形阶段坯料及模具上的参量变化。基于修正的磨损模型,将其引入到有限元数值模拟软件中,对亚热挤压过程中模具磨损量的变化情况进行了分析,得到了不同变形阶段的瞬时磨损曲线及一次成形结束时的综合磨损曲线。利用研究结果对模具的磨损寿命进行了预测,与实际情况对比,两者吻合较好。     

金属热成形过程的综合数值模拟

金属在热成形过程中的微观组织演变是影响产品力学性能的关键因素,该演变过程取决于温度、应变和应变速率。本文基于有限变形理论和微观组织演变的数学模型,建立了能够模拟变形过程、温度变化过程和微观组织演变过程的有限元法,研制了通用的三维有限元计算软件,并在H型钢三维热轧模拟方面进行了深入开发,给出了原材料为C-Mn钢的H型钢热轧过程综合模拟结果。综合对比了8组不同工艺下的热轧实验结果和计算机模拟结果,二者均吻合良好,表明本文方法能够较好地预报金属热成形过程。     

电磁场作用下的金属凝固与成形

综述了电磁场在金属凝固成形过程中的主要应用及其基本原理，指出了应用计算机数值模拟方法求解材料电磁加工问题的重要性及其今后的发展方向。     

数值模拟技术在微成形研究中的应用

微成形技术具备高生产效率、高材料利用率和优异的成形质量,是一种极具发展前景的高精度加工技术。数值模拟技术作为一种先进的研究手段,可以在塑性加工中对材料的变形和工艺可行性等进行评估和预测,达到节约生产成本、缩短研发周期的作用。主要综述了数值模拟技术在微成形研究中的典型应用。介绍了数值模拟技术在研究材料性质和材料变形方面的应用,包括利用Voronoi方法和晶体塑性方法建立金属多晶体模型,研究了微成形过程中材料的变形机制和尺寸效应,建立了材料摩擦函数、构建了零件粗糙表面,研究了微成形过程中的摩擦行为;将晶粒大小、晶体取向与板料模型相关联,研究了微成形过程中薄板的回弹行为和成形极限。除此之外,也介绍了近年来微成形领域的许多新成形技术,如激光辅助微成形、水射流增量微成形、超声辅助微成形,以及数值模拟方法在这些新微成形技术方面的应用。最后,总结了数值模拟技术在微成形研究中所起的作用,并展望了该领域的未来发展趋势。     

金属韧性断裂准则的数值模拟和试验研究

对不同外形的45钢试件进行了拉伸、压缩和扭转等材料试验,对工程中常用的5个韧性断裂准则的适用范围进行了对比研究,并采用Gurson-Tvergaard(GT)多孔材料本构模型对试验过程进行了数值模拟.指出目前使用的断裂准则都不可能对材料在多种变形条件下给出一个固定临界值.根据金属成形工艺特点,综合考虑拉伸型和剪切型2种不同韧性断裂机制,提出一个统一的韧性断裂准则形式.试验和数值计算结果证明了该准则的有效性和普适性,进而利用单向拉伸和扭转试验确定的材料常数合理地预测压缩过程中的韧性断裂现象.     

药筒精密成形工艺数字化设计系统

介绍了药筒工艺数字化设计系统的特点、设计流程和各功能模块的主要功能。该系统在药筒成形工艺和模具设计过程中融合了基于规则的推理与基于实例的推理,可智能完成工艺参数计算,半制品与模具参数化建模,同时为设计者提供有效的精密成形工艺设计知识和经验帮助,大幅提高了该类零件成形工艺和模具设计效率。     

金属板材单点渐进塑性成形过程的计算机模拟

研究了金属板材单点渐进塑性成形的成形机理,通过建立渐进成形的变形模型,详细分析了变形过程中受力的情况及成形过程,利用ANSYS软件对成形过程进行了计算机模拟.     

Al/Cu双金属管内旋压增量成形有限元数值模拟与分析

目的 分析Al/Cu双金属管在内旋压增量成形时应力、应变、剪切结合强度的分布情况,研究主要工艺参数对双金属管剪切结合强度的影响规律。方法 基于有限元模拟软件,对Al/Cu双金属管内旋压成形过程进行有限元数值模拟;研究了内旋压增量成形时工艺参数：内管减薄率ψ、两管之间的初始间隙c、旋轮进给比f对剪切结合强度的影响。结果 随着工艺参数内管减薄率ψ、两管之间的初始间隙c、旋轮进给比f的增大,剪切应力数值也随着增大;基管与衬管的高剪切应力值主要集中在旋压结束部分,衬管的长度被拉长,模拟与实验的剪切应力在旋压成形的末端数值明显增大。结论通过有限元数值模拟分析,得出不同的工艺参数对成形质量的影响规律,对实际成形有重要的作用。     

金属体积成形过程有限元模拟中六面体网格重划技术的研究

针对金属体积成形过程有限元模拟中的网格重划问题,提出了基于边界构形的有限元网格重划技术,并对其中的一系列技术处理进行了详尽的讨论。将该技术应用于矩形块体镦粗过程的有限元模拟中,较好地解决了六面体网格重划问题。     

反向方法在板料成形工艺设计中的应用研究

利用结合拉延筋计算的反向方法的数值模拟技术,研究了其在板料成形工艺设计中的应用,提出了进行初期工艺设计评估的新方法。同时对后轮毂鼓包内板件毛坯进行工艺设计,与福特公司的MTLFRM软件的对比结果表明设计的工艺是合理的,也表明该方法可以适用于大型覆盖件的工艺设计。     

喷射成形工艺过程数值计算的研究进展

主要介绍了国内外目前对喷射成形过程中3个重要工艺环节(即雾化过程、金属熔滴沉积坯凝固时的热传输以及沉积坯形状控制)数值计算的研究进展,同时简介了喷射成形工艺流程,并对喷射成形数值计算以后的发展提出了一些观点.     

Development and Prospect on Optimum Design of Metal Forming Process

1.IntroductionThe research of metal forming theoryand technology always takes an importantplace in materials science and engineering.However,in a long period,the developmentof technology goes ahead of the theoreticalstudy.Most design principles used in prac-     

热金属气压成型电磁感应加热有限元模拟

应用感应加热理论,利用麦克斯韦方程组和温度微分方程,建立了电磁场与温度场耦合的有限元数学模型,使用有限元分析软件ANSYS对热金属气压成型工艺中的电磁感应加热过程进行了模拟与分析。模拟结果表明:随着电磁感应线圈电流频率的提高,在相等的加热时间内,金属钢管的升温速度不断增加,且最终达到的温度也进一步升高。随着电磁感应线圈电流密度的增加,在相等的加热时间内、相同的电磁感应线圈电流频率下,金属钢管的升温速度不断增加,加热效率得到有效提高,且最终达到的温度也逐步升高。随着金属钢管与线圈的间隔增加,金属钢管内、外表面的温度均逐渐降低;外表面温度的降低趋势越来越平缓,而内表面温度的降低趋势则不断加剧。     

镁合金典型构件等温成形数值模拟及优化

运用DEFORM-3D软件对镁合金箱盖的等温成形过程进行了有限元数值模拟分析。根据箱盖结构特点,初步设计3种形状的预制坯,依据数值模拟结果,优化得到最终预制坯,并分析了等温成形过程中箱盖的等效应力、等效应变、速度、载荷-行程曲线等。研究结果,Ⅲ型预制坯金属在各个部位的流动相对较均匀,流动自然平滑,无拉伤、折叠等缺陷发生。综合分析,得出Ⅲ号预制坯的成形效果最好。     

板料冲压成形CAD数字化分析基本理论

板料成形过程是涉及几何非线性、材料非线性和边界条件非线性等的多重非线性问题.介绍了板料冲压成形CAD数字化分析所涉及到的基本理论--非线性弹塑性材料的本构关系、板壳成形单元模型、接触问题、有限元方程及求解.     

电流体动力学近场直写射流成形的数值模拟

目的研究电流体动力学近场直写的射流成形机理及其规律,探索电流体动力学近场直写射流成形的影响因素。方法首先对电流体动力学近场直写的射流成形机理进行理论分析,并构建数学模型,然后以去离子水为溶剂配成质量分数为13%~17%的聚氧化乙烯作为模拟材料,采用有限元数值模拟方法进行仿真试验验证。结果在电场力作用下,液滴会发生流变形成弯液面,随着电荷密度的增大,弯液面逐渐形成泰勒锥,当电荷密度进一步增加,电场力克服了液体表面张力,在泰勒锥顶端产生射流;电压、喷射高度和入口压力等工艺参数会影响射流形态。结论电压越大或喷射高度越小,射流受到的电场力越大;入口压力越大,锥形越长;通过调整工艺参数可以改善射流形态;电流体动力学近场直写方法可实现聚合物溶液高分辨率的喷墨印刷。     

Electromagnetic Forming Tools and Processing Conditions: Numerical Simulation

Finite element (FE) modeling is used to simulate the electromagnetic forming process. Two industrial tools are considered: a four-turn compression coil with a ferromagnetic screen and a stepped field shaper as well as a seven-turn pancake coil with a ferromagnetic outer screen. Details on FE model building are thoroughly discussed. The input load is the current of the coil, which can be experimentally measured. The deformation characteristics of the workpiece as well as the electromagnetic variables of the high-energy rate process (i.e., the magnetic flux density around the conductors and the Lorentz forces acting on the workpiece) are calculated numerically. The effects of the various parameters of the electromagnetic forming process, such as initial charging voltage, workpiece material, and geometry as well as holding devices, are analyzed either theoretically or through FE modeling. In most cases, the dependent variable is the Lorentz force acting on the workpiece. The numerically calculated and analytical electromagnetic results are in good agreement. The present analysis is useful for the practical realization of the electromagnetic forming process, contributing also to a better understanding of its principles.