GH3030高温合金壁厚渐变锥形回转件强力旋压成形仿真及机理分析

为了有效控制壁厚渐变锥形旋压件的变形,实现该类钣金机匣零件的精确成形,通过实验方法建立了GH3030高温合金常温下真应力-真应变曲线方程。在此基础上,建立了GH3030高温合金壁厚渐变锥形回转件强力旋压有限元模型,采用有限元模拟和实验相结合的研究方法,对其强力旋压成形进行仿真,详细分析成形中的等效应力场、应变场的分布特征,获得其分布规律,阐明了GH3030高温合金壁厚渐变锥形回转件强力旋压成形机理;并通过锥筒凸缘平面度实验测试对仿真结果进行了验证。研究结果为控制壁厚渐变锥形回转件成形质量提供理论依据。     

筒形件正旋变形机理的研究

本文通过建立筒形件正旋的力学模型，用自行开发的大变形三维弹塑性有限元模拟软件３Ｄ－ＦＳＰＩＮ对筒形件正旋变形过程进行了模拟计算，得到了旋压过程中的应力场和应变场．在此基础上，对筒形件正旋的变形机理进行了分析，并将计算结果与实测结果进行了比较，两者吻合较好．     

筒形件正旋变形机理的研究

本文通过建立筒形件正旋的力学模型，用自行开发的大变形三维弹塑性有元模拟软件３Ｄ－ＦＳＰＩＮ对筒形件正旋变形过程进行了模拟计算，得到了旋压过程折应力场和应变场，在此基础上架桥法用钢轨梁加固险桥对筒形件正旋的变形机理进行了分析，并将计算结果与实测结果进行了比较，两者吻合较好。     

热剪切旋压过程中芯模对零件形貌和壁厚分布的影响

为了揭示芯模对钛合金加热剪切旋压成形的作用机制,采用数值模拟方法,对比分析了贴模和不贴模加热剪切旋压件的形貌以及壁厚分布。结果表明:成形前期,二旋压件的平直度和锥度均较好,成形中后期(65%)后,不贴模旋压件母线会塌陷。工件在变形区的壁厚减薄由纯剪切变形和拉伸变形共同作用产生,且纯剪切变形起主导作用。贴模旋压件壁部壁厚较均匀,而不贴模旋压件的波动较大,呈现中部小两端大的趋势。成形中后期的母线塌陷使得不贴模旋压件壁厚减薄不足,因此其靠近凸缘部位的壁厚远大于该区域贴模旋压件的壁厚。为了提高不贴模旋压件的直线度和锥度,不贴模旋压过程中需要对工件凸缘施加约束以防止母线的塌陷,或预先通过设定合适的旋轮轨迹进行塌陷补偿。     

工艺参数对机匣冷态强力旋压力学行为影响规律研究

针对航空钣金机匣材料难于成形,且成形后的产品精度难以控制等问题,本文以高温合金GH3030为材料,在阐明钣金机匣冷态强旋成形回弹理论与载荷作用机制基础上,使用SIMUFACT.FORMING有限元软件,导入实验室之前所得到的GH3030的本构方程,在软件中建立了航空机匣锥形件冷强旋的仿真模型,分析了旋轮间隙,旋轮进给比以及芯模半锥角对钣金机匣冷态强旋成形回弹与载荷影响规律;采用正交试验得到了各工艺参数对回弹角度影响的主次规律,并得到最优工艺参数组合;采用BBD试验方法,得到旋压最大成形力与旋压参数的量化回归模型,对回归方程进行方差分析,计算它的多元相关系数、可信度、精确度,结果表明该模型的可信度和精准度较高,并取点验证,发现误差在10%以内,回归模型较为精准。最后进行了旋压实验,对比分析了仿真结果与旋压实验实测结果的回弹角度,其平均误差在6.2%以内,验证了仿真结果的可靠性。本文的研究结果为实现高温合金钣金机匣锥形件冷强旋的精确成形提供了理论指导和技术支持。     

热挤压凸模结构优化设计

从优化设计思想出发，对热挤压凸模延寿问题进行了研究，利用有限元方法计算了某反挤压件热挤压凸模热应力场、机械应力场及总应力场，并以此为依据对凸模结构尺寸进行了优化设计     

带横向外凸筋多楔轮旋压成形规律及工艺研究

为解决带较高横向外凸筋的多楔轮需整体成形三凸筋且凸筋部位难成形的问题,采用多道次旋压成形工艺方案并采用基于SIMUFACT的有限元模拟和实验相结合的方法对其成形过程进行研究.基于旋压成形工艺理论分析,建立了旋压成形有限元模型.模拟分析了圆形板坯成形过程中应力、应变场分布,分析了第1至4道次旋压成形过程中材料塑性流动规律.总结了不同旋压设备工艺参数下零件成形效果,分析表明不同旋轮进给速度与摩擦系数对多楔轮凸筋充填效果和成形载荷存在较大影响.并以旋轮进给速度、摩擦系数、芯模转速为自变量,建立3因素3水平正交试验,获得每种工艺方案下最大成形载荷、凸筋充填程度数据.结合灰色理论对带横向外凸筋多楔轮旋压成形工艺参数进行了优化,证明了在较小的旋轮进给速度与摩擦系数下能够保证凸筋的充填质量和零件整体的成形效果,在CDC-S100E/R4旋压机上进行了试验,成功将初始板坯由3.0 mm整体增厚到3.4 mm,凸筋部位增厚到6.9 mm,验证了该成形方案与灰色系统理论优化的可行性.     

筒形件旋压加工中材料隆起情况分析研究

采用有限元分析方法,针对INCONEL718圆筒零件设计了两道次、三轮旋压、三轮错距的旋压方案,通过有限元分析软件建立了仿真模型,按照实际的工况进行模拟,得出了筒形件旋压成形应力应变分布情况,以及旋轮工作角、减薄率对旋压过程中所产生隆起情况的影响规律,根据仿真结果所得工艺参数,完成了旋压实验,实验结果进一步验证了仿真结果。     

TC4钛合金旋压有限元数值模拟分析

采用有限元法对薄壁曲母线TC4钛合金构件旋压成形进行了模拟计算，分析了旋压不同阶段坯料应力应变状态和旋压工艺参数对旋压成形的影响，并初步优化了工艺参数，在有限元数值模拟基础上，成功旋制了高精度试验件．试验结果表明，有限元模拟对旋压具有指导意义，可以提高旋压合格率，降低研制成本，并缩短研制周期．     

薄壁曲母线TC4钛合金构件热旋模拟与试验研究

采用有限元法对大尺寸薄壁曲母线TC4钛合金构件旋压成形进行模拟计算,分析旋压不同阶段坯料应力应变状态和缺陷产生的原因,并初步优化了工艺参数.结果表明,旋压不同阶段、不同部位坯料的应力应变状态和变形方式不同,模拟工艺参数进给比f=1.0m/r、旋轮攻角 a=20°、旋轮轨迹为凹圆弧、旋轮圆角半径R=20 mm、芯轴转速ω1=60r/min 时易成形.在有限元数值模拟基础上,成功旋制高精度试验件,证实有限元模拟对旋压具有指导意义.     

Analysis of the Conventional Spinning Process by FEM

A nonlinear FEM program ADINA was employed for analyzing the conventional spinning process. Based on experiments, a calculation model for the initied deformation stage was established. The calculated results include the displacement of workpieces, stress and strain distributions, and the relationship between the spinning force and the axial feed of a spinning roller. Furthermore, a new explanation for the deformation mechanism of workpieces is given in this paper.     

基于VC++和Pro/E的缠绕芯模的逆向设计

纤维缠绕芯模的形状尺寸决定着缠绕复合材料的形状,在生产复合材料前,需对特定形状的芯模进行仿真,在仿真阶段对于不同格式的芯模,要求逆向获取其关键尺寸。利用三维建模软件Pro/E进行基于几何形状特征的建模,再将其转化为VRML(virtual reality modeling language)格式的中性文件。然后,采用VC++建立一个简捷的操作平台,通过VC++结合OpenGL(open graphic library)实现模型的渲染和重构,在VC++界面中获取CAD模型的关键尺寸,达到芯模逆向设计的目的,可方便地实现缠绕仿真的设计。     

Drum instability of thinning spinning ultra thin-walled tubes with large diameter-to-thickness ratio

In order to explore drum instability problems of thinning spinning ultra thin-walled tubes with large diameter-to-hickness ratio, experiments of thinning spinning ultra thin-walled tubes with different clearances between the mandrel and the tube were carried out. The phenomena of drum instability were analyzed. Drum instability mechanism was studied. The important influence of the mandrel-locked ring on stable thinning spinning was found. Besides, two important parameters, namely drum ratio and drum stiffness, were proposed to characterize the drum instability of spinning ultra thin-walled tubes with large diameter-to-thickness ratio. What's more, numerical simulations were applied to explore the influences of different clearance ratios and diameter-to-thickness ratios on the drum instability. As a result, it is found that the mandrel-locked ring is the key to the stability and precision of spinning; drum ratio can reflect the degree of the deformation of the tubes; drum stiffness is a comprehensive index to measure the influences of the tube's own parameters on the spinning instability; both the clearance ratio and diameter-thickness ratio have significant influences on the drum ratio and drum stiffness.     

托辊套筒旋压成型中旋轮的选材及制造工艺研究

在整体旋压式无心轴托辊的制造过程中,托辊套筒的旋压制造是一个关键工序,它是将薄壁空心套筒装在旋压机上,用旋轮强力旋压使工件产生局部变形而达到成型的目的.对旋轮进行合理的选材和制定合理的制造工艺不仅可以满足托辊套筒的旋压成型要求,而且可以延长旋轮的使用寿命,进而降低托辊的制造成本.分析了目前胶带输送机使用的有心轴托辊的缺陷以及旋压式无心轴托辊的结构特点和制造过程,对旋轮的选材和制造工艺进行了研究.     

托辊套筒旋压成型中旋轮的选材及制造工艺研究

在整体旋压式无心轴托辊的制造过程中,托辊套筒的旋压制造是一个关键工序,它是将薄壁空心套筒装在旋压机上,用旋轮强力旋压使工件产生局部变形而达到成型的目的对旋轮进行合理的选材和制定合理的制造工艺不仅可以满足托辊套筒的旋压成型要求,而且可以延长旋轮的使用寿命,进而降低托辊的制造成本．分析了目前胶带输送机使用的有心轴托辊的缺陷以及旋压式无心轴托辊的结构特点和制造过程,对旋轮的选材和制造工艺进行了研究.     

过热蒸汽三偏心蝶阀流量特性研究与优化

为获得过热蒸汽三偏心蝶阀的流量特性并对其优化,文章建立三偏心蝶阀CFD模型,使用3参数S-R-K状态方程模拟过热蒸汽密度,采用多项式拟合比热容、导热系数、黏度系数在工况中的变化,将求解计算后得到的流量系数绘制成流量特性曲线图。由曲线图可知,在开度为80°~ 90°时三偏心蝶阀的流量特性严重偏离等百分比特性。针对这一问题,考虑改变三偏心蝶阀外形结构,形成了消去凸台、减小锥面斜度、增减偏心距等10个方案,并分别将不同方案计算后得到的流量系数拟合成曲线进行比较,找出最优的方案,然后通过分析压力场和速度场进一步验证优化方案的有效性。研究结果表明,改变蝶板底面与压板外端面的距离最有利于流量特性的优化。该研究可为设计人员提供参考方向。     

油田集输系统换热器中污垢热阻预测研究

为了提出一个更加可靠、实用的污垢热阻随时间变化的预测模型,以解决油田集输系统内间接加热系统换热器结垢问题。针对油田间接加热系统内管壳式换热器的传热特点,通过分析其结垢机理,在综合考虑结垢过程与温度场耦合作用下,建立了无相变管壳式换热器中污垢热阻预测模型。采用C语言对模型进行编程迭代计算,得到了换热器不同时间下的污垢热阻值。计算结果与文献实验数据比较表明,预测模型是正确、可靠的。     

计算膨胀管膨胀力的新方程

膨胀管技术的关键在于膨胀管的选材、螺纹联接以及膨胀机构;膨胀力是设计、验算膨胀工具强度的重要依据.在考虑钢材的性能,井眼中的管柱空间形状、膨胀工艺、膨胀芯头的锥角以及膨胀芯头与套管内壁的润滑状况等因素对膨胀力影响的基础上,结合管柱塑性性能和塑性变形理论,采用主应力法得出了计算膨胀力的解析方程,并进行了实验模拟.实验数据和理论计算结果吻合较好,证明该膨胀力计算公式是可靠的,可以应用到工程中解决实际问题.     

现代细纱前后牵伸区附加摩擦力界的布置与探讨

探讨了细纱前牵伸区新型上销、下销、附加压力棒隔距块及后区压力棒、皮圈牵伸的纺纱原理及效果。测试分析了细纱前区新型上销、下销及附加压力棒牵伸、细纱后区附加摩擦力界装置与普通牵伸纺纱质量的差异,总结了前后区附加摩擦力界对浮游纤维的控制特点,并分别在JC9.7tex上和JC14.5tex进行了试验对比。结果表明:这些新型纺纱装置能加强对细纱前区浮游纤维的控制,有利于纺纱质量的提高。