三辊楔横轧轧制空心轧件工艺参数对轧制力的影响规律

目的 研究分析5个工艺参数对轧制力的影响规律。方法 采用Deform软件建立三辊楔横轧轧制空轧件有限元模型,并对比模拟结果和实验检测结果中轧制力的变化规律,验证模拟结果的可靠性。利用正交实验法,全面系统分析各工艺参数对轧制力的影响规律。结果 轧制温度对轧制力的影响最大,其次是轧件轧后外径,然后是轧件内径,展宽角和成形角对轧制力的影响相对较小。结论 Deform软件模拟结果和实验中提取的轧制力曲线变化趋势基本一致,说明各工艺参数对轧制力的影响规律可靠。     

大断面收缩率楔横轧成形工艺改进

目的研究大断面收缩率一次轧制成形的可行性,降低材料利用率。方法以某型号变速箱二轴为研究对象,将原来的二次楔轧制改为一次楔轧制,用有限元软件对改进前后工艺进行模拟分析,获得了等效应变、应力场分布和轧制力矩的变化。结果模拟结果表明,一次楔轧制变速箱二轴是可行的,料头尺寸得到了减小。一次楔轧制的端头的应力小于极限应力,没有产生缩颈等缺陷。结论改进后的工艺切实可行,节省了材料,而且方便了模具的加工制造。     

变形量对铜包铝复合扁线轧制变形的数值模拟与实验研究

采用刚塑性有限元法,研究了变形量对铜包铝复合棒材由圆断面到扁平断面的轧制变形行为的影响,并对模拟结果进行了实验验证。结果表明:铜包铝棒材平辊轧制的宽展率和延伸率与压下率之间存在较为明显的线性关系;随压下率的增加,宽展指数先增大后减小,在压下率为40%时达到最大,为1.9;在后续轧制道次中,扁形断面铜包铝复合材料的压下率对轧制延伸变形的影响比宽展变形更显著;有限元计算结果与实验结果具有较好的一致性。     

工艺参数对AZ31B镁合金单点渐进翻边精度的影响

目的 以AZ31B镁合金板为研究对象,研究初始成形角、工具直径、成形温度及层间距对单点渐进圆孔翻边精度的影响规律。方法 使用有限元软件对2 mm厚的镁合金板材进行数值模拟,通过计算翻边直壁处的平均回弹量,得出不同工艺参数对单点渐进圆孔翻边直壁轮廓的影响规律。通过正交实验分析了交互作用下工艺参数对圆孔翻边直壁处平均回弹量的影响,通过极差分析确定了最优工艺参数组合,并通过实验对所得结果进行了验证。结果 随着初始成形角的增大、工具直径的增大、成形温度的升高及层间距的减小,圆孔翻边制件直壁处的成形精度提高,各因素按影响程度由大到小的顺序依次为:成形温度、初始成形角、工具直径和层间距。成形精度最高的工艺参数组合如下:初始成形角为30°、工具直径为10 mm、成形温度为275 ℃、层间距为0.5 mm。结论 采用仿真模型模拟单点渐进圆孔翻边过程具有较高的准确性,使用优化后的工艺参数得到翻边零件直壁区域的最小厚度以及平均回弹量与仿真结果误差均在3%以内,升高温度可以明显提高单点渐进圆孔翻边的制件精度。     

非对称楔横轧成形轴类件成形过程仿真分析

目的研究非对称楔横轧轧制单轴类件的成形过程。方法利用有限元技术仿真分析了非对称楔横轧轧制单轴类件的成形过程,获得了非对称楔横轧成形过程中轴的应力应变状态,以及轧制力与接触面积关系的变化曲线。结果仿真分析结果表明,单轴成形过程中,横截面切应变近似呈中心对称分布,由心部沿与水平方向夹角45°的方向呈半拉伸状态,呈椭圆成形特征。结论轧制楔入段需要较大的轧制力,克服材料塑性变形产生的抗力;展宽和精整段,轧制力和模具与轧件的接触面积呈线性增长趋势。     

轧制制备铝/镁复合板数值模拟和翘曲变形控制

目的 选用5052铝合金与AZ31B镁合金作为复合材料进行热轧复合,研究铝/镁复合板轧制过程的数值模拟和翘曲变形控制.方法 对铝/镁复合板在不同轧制温度、轧制压下率和轧辊预加热轧制工艺下的热轧过程进行模拟.对轧制变形区铝/镁复合板的应力分布进行分析,讨论其对铝/镁复合板变形协调性的影响.最后在不同轧制工艺下进行单道次热轧实验,制备铝/镁(5052/AZ31B)复合板并与模拟结果进行对比.结果 有限元模拟和热轧实验结果表明,随着轧制压下率的增大和轧制温度的升高,铝/镁复合板的翘曲增大;将靠近铝基体侧轧辊预加热后,可以有效改善铝/镁复合板的翘曲问题.以轧制温度450℃为例,轧制压下率逐渐增大时,复合板的延伸性逐渐增大,复合板的翘曲也逐渐增大.将下轧辊预加热到50℃,其余轧制参数不变,轧制后复合板整体较为平直,翘曲明显比轧辊未预加热时小.结论 通过轧辊预加热轧制工艺可以有效控制铝/镁复合过程中的翘曲变形问题.     

基于数值模拟的选区激光熔化成形残余应力演化研究

目的 以选区激光熔化成形（SLM）试件的残余应力为研究对象,研究残余应力对成形质量的影响,为SLM成形的产业化应用提供理论依据。方法 以316L不锈钢粉末为原材料,利用Altair Inspire软件的Print3D模块分析SLM成形中支撑、成形角对残余应力的影响及残余应力的演化规律,并进行实验验证。结果 SLM成形最大残余应力出现在零件与基板结合面,添加支撑可减小残余应力。零件不同位置残余应力的演化规律不同。顶部残余应力呈先增大后减小的趋势,底部两侧残余应力呈缓慢上升的趋势;底部中间残余应力的演化规律较为复杂：起先残余应力随温度的降低而增大,当温度降到最低点时达最大值;随后在热累积作用下,残余应力先减小后增大,当达到去应力退火温度时,残余应力又减小并在一定范围内波动。残余应力随着成形角的增大呈先增大后减小再增大的趋势,当成形角为60°时,残余应力较小。结论 在SLM成形时,在零件底部添加支撑可将最大残余应力位置转移到支撑上,从而减小成形件内部的残余应力,提高成形质量。成形零件不同位置残余应力的演化规律不同,成形角对残余应力的影响也不同,成形时应根据零件工况制定合适的打印策略。     

2205/X65双金属管道JCO成形有限元研究

目的研究2205/X65双金属管道JCO成形过程应力应变的演变及其影响因素。方法通过对2205/X65双金属管道JCO成形过程进行有限元模拟,分析了双金属管道成形后应力应变分布与演变情况,得到双金属板材自由弯曲变形特点及不同材料之间的界面应力分布特点,在此基础上研究了最大剪切应力随下压量、下模跨距以及模具半径的变化规律。结果 2205/X65双金属管成形后应力呈分段分布,除了最后一次下压位置,其他各段的应力大小和分布都是一样的,成形后的管坯由圆弧段和直管段相隔循环构成。2205/X65双金属管道成形后中性层在靠近屈服强度更大的2205一侧;在模具下压到最低点时板材上下表面屈服,中性层应力最小;卸载完成后管道厚度方向中间部位有最大残余应力分布,上下表面的环向应力都呈压应力分布。结论不同材料之间界面应力存在大梯度过渡,双金属板材弯曲成形中性层向一侧偏移。2205/X65双金属管道成形过程中最大剪切应力随着下压量的增大呈线性增大,当下压量为30mm时,最大剪切应力达到实验测试的双金属板材的剪切强度;随着下模跨距的增加,最大剪切应力不断减小;随着上模半径的增加,最大剪切应力不断增加,增加幅度较大;随着下模半径的增加,最大剪切应力不断增加,但增加幅度较小。成形后回弹角随着下压量的增大先减小再增大,最后趋于稳定。     

轧制单层晶铜箔滑移启动和应变局部化的晶体塑性模拟

在晶粒尺度采用晶体塑性有限元模拟极薄带材轧制成形过程,对优化和改进材料模型以及探究极薄带材塑性变形机制具有重要作用.箔材轧制成形性能主要依赖材料的微观结构(晶界、滑移系、取向).采用退火态的单层晶铜箔为原料,进行箔轧实验和晶体塑性有限元模拟.建立反映晶粒形貌、晶界和取向各向异性的单层晶铜箔晶体塑性有限元模型,分析极薄带轧制成形中单/多滑移系启动状态和应变局部化现象.为准确构建晶体塑性有限元模拟的初始晶粒结构,消除微观组织亚表面的影响,采用垂直晶界即在厚度方向上建立只有一层晶粒的铜箔晶粒模型.结果表明:晶粒各向异性影响单层晶铜箔的轧制变形机制;晶界处的变形和滑移系运动状态完全不同于晶粒其他位置;单层晶轧制变形的滑移状态表现出明显的各向异性,出现局部滑移带和应变局部化,随轧制变形量的增大,滑移差异显著增大;晶界两侧局部区域存在滑移和变形的显著差异,这为亚晶和微观裂纹源的形核提供了有利的位置.     

快速铸造收缩-扩张形气膜孔空心涡轮叶片

本文将光固化成形技术和凝胶注模成形技术集成在一起,间接自由成形了带有收缩-扩张形气膜孔空心涡轮叶片整体式陶瓷铸型.通过建立收缩-扩张形气膜孔型芯干燥收缩受阻模型,推导了临界干燥收缩率计算公式,实验研究了凝胶注模成型坯体冻干特性.结果表明:冻干收缩率随着失水程度增加而增大,在失去约50%水分之后,干燥收缩停止;预冻温度越...     

无取向硅钢形变储能取向依赖性及其对再结晶织构的影响

采用晶体塑性有限元模拟与实验相结合的方式,研究无取向硅钢冷轧过程中不同初始织构组分的取向流动与形变储能累积。结果表明:冷轧后形成了较强的α,γ形变织构和较弱的λ形变织构。再结晶织构由γ,α,η和λ织构组成,其取向密度依赖于冷轧压下率。随冷轧压下率增大,λ再结晶织构逐渐增强,η织构先增强后减弱,γ织构先减弱后增强,α织构稍有弱化。冷轧过程中形变储能累积具有明显的初始取向依赖性,初始γ取向储能累积速率在低于50%压下率时与初始α取向接近,高于50%压下率时则明显大于后者,初始λ取向储能累积速率始终显著低于γ和α取向,转至同一形变取向的不同初始取向间的储能累积也会产生差异。冷轧过程中不同初始织构组分的取向流动与形变储能累积规律,决定了无取向硅钢再结晶织构组分的发展。     

叠层复合材料电磁场效应数值模拟

为了解决现有数值模拟方法不能计算叠层复合材料分层吸收率、分层反射率及多角度反射率的问题,借助可以表征能量流动方向和大小的Poynting矢量,按研究项目要求建立了由碳纤维、石墨颗粒和聚苯乙烯树脂组成的叠层复合材料微结构有限元模型,通过程序设计结合有限元数值模拟的方法实现了电磁场效应的计算。结果表明,所设计的叠层复合材料在宽频范围内具有稳定的电磁场效应。在工作频率2～18GHz范围内,该结构吸收率高达50%以上,而垂直反射率只有10%左右。斜反射率随反射角度增大而减小。迎波第一层的吸收率和反射率均大于第二层。数值模拟结果满足研究项目要求。研究方法对任意叠层材料微结构均具有适用性。     

Proposal of bond criterion for hot roll bonding and its application

The aim of this work was to develop a bond criterion for laminated composites prepared by hot rolling. 7075 Al/AZ31B Mg/7075 Al laminated composites were fabricated by hot rolling at different reduction ratios and temperatures, and the hot rolling process was also simulated by finite element methods (FEM). The FEM results show that two stages existed for an option position of the interface during hot rolling, viz. the bonded interface forming period and the post-bonded period. Bonded interface would be damaged during the latter due to second tensile stress and tear stress (due to the sticking friction between the Al plates and the rollers during the rolling). A bond criterion for laminated composites fabricated by hot rolling was proposed, which includes a strain threshold and a critical bonding strength. The predicted bond results of the 7075 Al/AZ31B Mg/7075 Al laminated composite fabricated by hot rolling from the proposed bond criterion agreed with the experimental data.     

三辊斜轧空心减径的辊形设计及实验验证

以三辊斜轧空心减径过程中辊形对轧制过程的影响规律为研究对象,对无缝钢管三辊斜轧空心减径过程进行分析研究,建立了辊型的数学模型.利用有限元软件分析辊形曲线对成形过程的影响,并在某三辊实验轧机上进行实验分析,将实验结果与有限元模拟结果进行对比和分析.结果表明,当减径量小于10 mm时,入口锥角为2.5°的辊型对应的轧件在接近均整变形区金属流动十分平缓和均匀,轧件前端面也从三角形截面逐步变为圆截面;当减径量在14 mm左右,采用入口锥角为3.5°的辊型时轧件的质量较好.     

顶管轧制对挤压态ZK60镁合金显微组织和力学性能的影响

目的 研究顶管轧制工艺中不同压下率对ZK60镁合金管材显微组织和力学性能的影响,为顶管轧制工艺制备镁合金管材提供借鉴和指导.方法 基于有限元模拟及顶管轧制实验,对不同压下率下的模拟及实验结果进行对比验证,分析不同压下率下的镁合金管材轧制过程以及过程中的组织演变规律.结果 随着压下率的增加,管材整体应变呈上升趋势,并从外...     

复合材料层合板的声辐射模态幅值分析

低频时, 控制振动结构第一阶声辐射模态伴随系数可有效控制总声功率。通过分层有限元模型可以求解层合板的位移模式。对层合板的固有频率和动态响应进行了理论推导。结合声辐射模态理论, 研究了层合板铺设角度、 弹性模量比、 跨厚比以及阻尼比等结构参数对层合板结构第一阶声辐射模态伴随系数的影响。计算结果表明, 分层理论结合有限元方法可以较准确地计算层合板固有频率, 而且铺设角度和跨厚比对层合板结构声辐射模态影响较大。     

椭圆截面多芯超导线材轧制变形行为的研究

为研究各超导芯在轧制过程中的变形行为,利用有限元分析方法对椭圆截面多芯超导线材的轧制过程进行模拟,通过与试验对比,验证了有限元模型的合理性.模拟结果表明:随着摩擦系数的增大,超导芯的粉体密度和对数应变比(LSR)均降低,且分布均匀性减弱;随着压下率的增加,超导带材的横向应变和纵向应变均增大,超导芯内的粉体密度和LSR值随之增加;同时,大辊径轧制有利于提高超导芯内粉体材料的密实度,并使得LSR值逐渐减少,但前后张力对超导芯变形的影响较小.     

冷轧形变量对异步轧制高纯铝箔织构的影响

应用取向分布函数(ODF)研究和分析了异步轧制高纯铝箔的形变织构和再结晶织构.结果表明:异步轧制高纯铝箔的形变织构除了C{112}<111>、B{110}<112>和S{123}<634>织构组分外,还有较强的CubeND{001}<110>和{102}织构.异步轧制高纯铝箔的再结晶织构由强的立方织构{001}<100>和弱的R{124}<211>织构组成.随着形变量的增加,异步轧制高纯铝箔的形变织构和再结晶织构呈现规律性的变化,{102}织构减少,S织构先增后减,速比较小时C织构近线性减少,速比较大时C织构则先增后减.异步轧制高纯铝箔的退火样品中有很强的立方织构,这与异步轧制提高高纯铝箔的形变储能有关,形变量过大时,立方织构随形变量的增加急剧减少.{102}织构有利于再结晶立方织构的加强.