螺线管线圈内径对铝合金管件电磁胀形的影响

运用ANSYS中的3D Maxwell与Transient structural进行耦合计算,对电磁胀形过程中铝合金管件受到的电磁力、等效应力以及径向变形量进行了有限元模拟,研究了成形螺线管线圈与铝合金管件在相对高度不同的情况下,随着螺线管线圈内径的改变,铝合金管件受到的电磁力的大小与产生变形量的变化情况.通过ANSY...     

TC4钛合金焊接管件端口电磁胀形校圆线圈的分析

校形线圈的结构参数是影响管件校形精度的重要因素,针对直径23mm,壁厚1mm的TC4钛合金焊接管件端口进行电磁校圆,通过改变线圈截面形状、层数以及线圈与管件的相对位置,采用数值模拟方法研究胀形时管件受到的电磁力和不同结构参数下校形线圈的电感和电阻,得到了成形瞬间的放电电流波形。将模拟结果与实际情况进行比较,结果表明:放电回路电感一定时,矩形线圈自身电阻较小,产生的电磁力较大;校形能量低时可以采用增加校形线圈层数来提高管件校形精度,过多增加校形线圈层数后校形精度提升不明显;合理选择校形深度可以改变电磁力的分布,提高管件端口圆度。     

AZ31B镁合金管材液压胀形数值模拟分析

基于管材轴向补料液压胀形技术,采用Dynaform有限元仿真软件对0.75mm厚的AZ31B镁合金管材的胀形过程进行了数值模拟分析。研究了模具圆角半径、液压力、模具间隙等工艺参数对镁合金管件壁厚分布和最大壁厚减薄量Δt的影响规律,并探索了相对合理的工艺参数。研究结果表明,镁合金管件的最小壁厚通常分布在最大胀形直径处,除非模具间隙过小;由于受到轴向作用力,管材两端会随模具间隙的改变而出现不均匀的壁厚增厚现象,并且受轴向压头作用的一端的壁厚增厚量相对较大;胀形过程中,当模具圆角半径为5mm,模具间隙为0.8mm时,获得的镁合金管件壁厚分布较均匀,成形效果较好。     

小口径TC4焊接管件端口电磁校形研究

TC4焊接管件由于制造时管件端口夹持及材料自身应力的存在,往往造成管件端口圆度不满足要求,目前采用校圆的方法生产效率慢、自动化程度低并且精度不够。为此针对内径23mm,壁厚1mm的TC4焊接管件,采用电磁校形的方法进行管件端口校圆。应用Ansoft Maxwell有限元分析软件,对放电回路电流及电磁力大小、分布进行研究,将仿真结果与实验情况进行比较,结果表明:电磁校形可以明显改善TC4焊接管件的端口圆度;放电能量一定时,合理选择电容可以提高电磁成形效率;对TC4等低导电率材料的电磁校形,驱动片能够明显提高感应电流密度,并且驱动片厚度过大与过小都会影响电磁校形的效果;带铁芯的线圈虽本身消耗一定的能量,但可以显著提高磁场强度,改善管件端口电磁校形精度。     

基于正交试验的椭球状管件内高压胀形参数优化

椭球状吸能盒作为汽车防撞系统中重要的吸能结构,在碰撞瞬间通过塑性变形吸收大部分能量,该类管件具有分散外在均布载荷的优良力学性能,故提高此类管件的生产效率显得尤为重要。为此提出了使用内高压胀形工艺制造椭球状吸能盒的方法,此工艺实现了吸能盒轻量化,同时消除了焊缝对吸能盒力学性能的影响,从而使吸能效果较传统吸能盒大幅提升。针对椭球状管件内高压胀形参数的优化,采用有限元仿真结合正交试验的方法,分别研究了波状诱导结构直径、胀形压力以及两侧冲头轴向进给对胀形效果的影响,所得的优化参数：波状诱导结构直径为8 mm,胀形压力为25 MPa,两侧冲头轴向进给为8 mm。采用最优参数进行胀形试验,验证了基于有限元仿真结合正交试验方法获取工艺参数的正确性,并为椭球状吸能盒的制造提供了参考。     

基于Maxwell的继电器电磁激励力的研究

为了提高系统的稳定性和延长继电器的使用寿命,至关重要的一点是要研究继电器的电磁特性。运用CATIA软件建立继电器电磁系统的有限元模型,对继电器的电磁激励力进行求解,对工作气隙的五个位置进行仿真,得到五种工作气隙下的磁场强度和磁矢量云图,并分别计算继电器电磁吸力与施加在线圈上的电磁激励间的关系。对安匝数不同的电磁机构进行仿真,得到不同安匝下的电磁力曲线。根据仿真结果可知,电流不变时,随着工作气隙的减小动铁芯所受到的电磁增大;随着电流增大以及继电器线圈的安匝数增大,受到的电磁力也随之增大。     

电磁力互动柱塞泵电磁铁轴向位置优化研究

在电磁力互动柱塞泵的电磁力输出特性曲线中,有效输出的电磁力只占电磁力曲线中最小的一段,电磁力利用率低.针对这一问题,进行电磁铁线圈在轴向配置空间内的电磁特性仿真,得到仿真结果.建立优化模型,优化后的结果,将电磁铁线圈的轴向位置重新配置,使得电磁力有效输出提高.在电磁泵输出功率不变的前提下,提高了电磁铁的有效输出,使通电时间大幅度下降,提高能量转换效率.     

管坯电磁胀形磁场特性及磁压力分布

电磁成形理论涉及电磁学与塑性动力学,磁压力研究是其理论研究的基本问题之一。采用有限元法是提高磁压力求解精度的有效途径,而确定求解区域及其边界上的磁场特性又是有限元方法的关键问题。采用解析方法求解管坯与线圈同轴放置时的磁场,确定了有限元的求解区域及该求解区域边界上的磁场特性。在此基础上通过有限元计算得到了螺线管线圈和阶梯形线圈胀形时的磁场场景和磁压力分布,并通过管坯自由胀形试验验证了磁压力分布。     

电磁冲击加载平板线圈的有限元分析

电磁冲击加载中,成形线圈是电能转化为磁场能的载体,使毛坯产生塑性变形的关键部件。介绍了平板线圈电磁驱动基本原理,通过ANSYS多物理场模拟平板线圈的简化模型,系统研究了线圈几何参数对轴向电磁力的影响;探讨了线圈驱动下驱动片上所受轴向电磁力分布规律及线圈参数对成形设备能量利用率的影响。仿真结果显示:随线圈匝数增加电磁力呈指数增加,随匝间距的增加呈指数减少,随起点距呈近似指数减小;轴向电磁力在线圈距中心轴2/3区域达到最大值;减小电感值有利于提高成形效率。     

管状线圈轴向冲击加载装置的结构参数优化

金属粉末冲击压制过程中获得高密度金属粉末制品的关键参数是冲击力和压制速度,采用更高效的加载装置是一个必须解决的难题。提出一种基于管状线圈的电磁冲击压制成形装置,建立了管状线圈轴向加载装置的数值模型,采用ANSYS有限元软件开展了结构参数对电磁冲击力的影响规律研究,获得了相关的位移—电磁力特性曲线,运用MATLAB进行加载速度的分析。仿真结果表明断磁环的相对位置、长度和厚度与轴向电磁力的大小有直接关系;线圈最佳高径比为2.12时,加载装置冲芯加载速度最大;铁芯线圈差值比为-0.27时,产生的轴向电磁冲击力最大,且铁芯质量相对较小。为金属粉末冲击压制装置设计提供了一种新的思路。     

无线传输系统线圈的仿真模拟

线圈作为无线信号能量传输系统的重要组成部分,其结构属性是影响能量信号传输效率的主要因素.通过建立有限元仿真及Matlab仿真,应用毕奥-萨法尔定律对影响磁感应强度的线圈参数进行了分析,并根据电磁感应基础理论由纽曼公式计算出在一定间距下共轴载流圆线圈间互感系数的表达式,进一步分析了线圈的形状、空间位置以及发射线圈和接收线圈的半径比对互感耦合系数的影响.结果表明,当线圈的最佳半径为线圈间轴向间距值的2倍时,能获得最大的线圈磁感应强度,并利用Matlab遗传算法程序优化,得到了线圈半径和线圈间轴向间距的最优解.     

TC4管件端口电磁校形的实验研究

由于钛合金室温下成形性能差,航空领域一直存在对TC4管件端口校形难的问题。针对此问题对TC4管件端口电磁校形的过程进行了研究,采用该方法对内径23mm,壁厚1mm的TC4管件进行电磁校形实验,并将管件端口的圆度作为评价指标,研究了放电电压、线圈层数、放电次数及驱动片厚度对钛管电磁校形的影响。研究表明:提高放电电压可有效提高校形效果,当放电电压一定时,可通过增加线圈层数来提高校形精度;放电次数可以解决放电电压低,钛管变形小的问题,两次放电后校形效果提升不明显,增加放电次数无法从根本上提高管件电磁校形的精度;驱动片厚度的合理选择对TC4等低导电率材料的电磁校形具有重大意义,厚度过小与过大都会影响电磁校形的效果,其最优为趋肤深度厚度。     

板坯磁脉冲成形系统几何参数对终态变形影响的有限元分析

讨论径向电磁力并建立其计算公式;通过铝板毛坯胀形过程的有限元模拟,分析了磁脉冲成形系统几何参数对终态变形的影响。分析结果表明,忽略径向电磁力是导致模拟变形场滞后于实际变形场的主要原因;采用高度大于宽度的矩形截面线圈可提高成形效率。     

电磁成形数值模拟中的结构场分析研究进展

电磁成形(Electromagnetic Forming,EMF)是一种利用电磁力使金属工件成形的新工艺,也是一种非接触的高能率成形技术。数值模拟技术经常被用于电磁成形的研究过程中,其中结构场数值模拟是模拟电磁成形过程的基础。介绍了电磁成形数值仿真技术的发展和电磁成形结构场的数值模拟分析流程,根据最常见的圆管件电磁缩径和圆管件电磁胀形工艺的仿真研究成果,分析了结构场数值模拟过程中的本构关系、与实际变形吻合情况及仿真方法等内容,总结了其中的不足之处并为今后的研究指出了方向。     

板坯磁脉冲成形系统几何参数对终态变表影响的有限元分析

讨论径向电磁力并建立其计算公式;通过铝板毛坯胀形过程的有限元模拟,分析了磁脉冲成形系统几何参数对终态变形的影响。分析结果表明,忽略径向电磁力是导致模拟变形场滞后于实际变形场的主要原因;采用高度大于宽度的矩形截面线圈可提高成形效率。     

汽车驱动桥壳液压胀形试验的失效研究

对0.75t汽车桥壳进行了液压胀形试验,分析了管件胀形的两种失效形式:胀裂和起皱。通过管件胀裂实验数据绘制出胀形极限图,并得到胀形系数和轴向应变之间存在线性比例关系Kr=l+δ-1.72ε2,揭示了管件材料的固有属性与外界加载条件对成形共同起着决定性作用。管件胀形中的起皱行为分为有益皱纹和有害皱纹。前者作为一种预成形方法能够为进一步成形聚集材料,管件成形的界限可得到扩大。     

基于DEFORM-3D的钛合金超声振动钻削加工特性分析

钛合金微小孔钻削时存在轴向力大、钻头易折断、切削热难以排出和表面质量差等加工难题,超声振动钻削将连续的切削过程变为脉冲式切削过程,能够有效减小轴向力、提高刀具使用寿命和提高孔壁加工质量。本文使用DEFORM-3D有限元仿真软件对Ti-6Al-4V振动钻削过程进行仿真,分析超声振动钻削与普通钻削的区别。在钻头直径D=1mm、转速n=1200r/min、进给量f_z=0.03mm/r、振幅A=0.016mm参数下进行仿真,结果表明:振动钻削轴向力波形、扭矩波形、切屑形态等与普通钻削完全不同,轴向力及扭矩明显减小,具有独特的加工优势。     

连续供墨式电磁阀设计及其铁芯受力与运动分析

主要研究连续供墨式电磁阀,设计了其结构,推导了其中螺线管线圈的电磁力计算公式,在ANSYS Maxwell软件中建立了电磁阀模型并对其动态特性进行了仿真模拟,模拟结果表明气隙与电磁力成反比、漆包线线径与电磁力成正比的关系,根据模拟及计算数据设计了喷头,通过实验喷头可以长时间正常运行。     

外加磁场对磁流体润滑油膜轴承的影响

为了研究磁流体润滑油膜轴承内磁场的分布情况,分别通过永磁铁、螺线管及亥姆赫兹线圈对其施加3种不同形式的外磁场。通过磁场二维实体有限元模型的数值仿真,分析在3种模型下磁流体润滑油膜轴承的磁场分布特性,并比较磁场在油膜区的分布情况。结果表明,永磁铁模型的磁场主要分布在永磁铁、油膜、轴承座以及靠近磁铁的轧辊部分,螺线管模型的磁场主要分布在油膜、轴承座以及靠近磁铁的轧辊部分,亥姆霍兹线圈模型的磁场主要分布在线圈以及油膜的端部;3种模型在油膜区磁场分布沿轴向均呈现中间小、两端大的不均匀现象,且具有端部效应;永磁铁模型和螺线管模型在油膜区磁场沿径向分布均匀,亥姆霍兹线圈模型沿径向分布不均匀。     

基于三维成形极限应力图的AA6061挤压管材成形性能分析

为解决AA6061挤压管材成形性能极差的问题,建立了“固溶水淬+颗粒介质胀形+人工时效”的铝合金管件成形工艺流程。研究了固溶水淬和人工时效工艺参数对材料性能影响规律,并建立了考虑厚向应力的三维成形极限应力图;建立了管件颗粒介质胀形有限元仿真模型,分析管件变形特征质点的运动轨迹和应力应变状态,并应用理论成形极限图对管件破裂失稳点和胀形极限进行分析和预判。四方截面管件胀形工艺试验结果表明,颗粒介质胀形工艺与合适的热处理工艺相结合能够有效地解决AA6061挤压管材的成形问题;考虑厚向应力的三维成形极限应力图可作为铝合金管件胀形工艺方案制定的破裂失稳判据。