基于SPH法的AZ31镁合金BP-ECAP过程三维数值模拟

光滑粒子流体动力学方法(Smooth Particle Hydrodynamics,SPH)在求解大变形问题方面具有优势。基于SPH法编写程序对AZ31镁合金的BP-ECAP过程进行三维数值模拟,并与相关研究文献进行对比,验证了编写的SPH法背压程序的正确性。对不同工艺参数下AZ31镁合金的背压-等通道挤压过程进行模拟,并从等效塑性应变及损伤值分布角度进行分析。模拟结果表明,选择恰当的背压值能有效地阻止镁合金变形过程中裂纹的萌生及扩展。     

AZ31镁合金挤压过程的数值模拟

采用DEFORM-2D对AZ31镁合金的挤压变形过程进行了数值模拟。通过设计实验验证了所选材料应力-应变、摩擦系数和换热系数等参数的可靠性。在此基础之上,对一系列不同挤压过程进行了模拟计算分析,得到了坯料温度场分布、应力场分布及挤压载荷等一系列数据,并采用Matlab软件对不同工艺参数与形变载荷之间的关系进行了四维描述。     

AZ31镁合金连续挤压过程数值模拟

采用连续挤压方法可以实现AZ31镁合金变形,变形条件是决定AZ31镁合金连续挤压成形的关键因素.利用DEFORM3D软件,模拟AZ31镁合金在250型连续挤压机上生产Φ7mm杆的成形过程,建立AZ31镁合金线连续挤压的刚粘塑性有限元模型,分析了连续挤压成形过程不同阶段的温度,等效应力应变变化.研究表明,变形金属的等效应力最高值出现在压实轮下方;温度最高值出现在型腔内;等效应变最大值出现在模具入口处.模拟结果对生产中制定合适的工艺和工模具的设计起到指导作用.     

AZ31镁合金管材挤压过程的数值模拟

采用Gleeble1500热模拟机对于不同温度和变形速率下的AZ31镁合金的变形性能进行了研究。通过实验得到真实应力的关系式及真实应变关系式，进而得到真实应力-应变曲线。以此为基础，采用DEFORM-3D软件，对不同壁厚管材的成形的过程进行模拟，发现在挤压时，管材内壁的金属比外壁的金属流动快，挤压筒与圆锥面过渡处的等效应变值最大等现象，分析了产生的原因，并通过工艺试验验证了模拟分析的正确性。     

基于ANSYS的AZ31镁合金水平铸轧过程数值模拟

为了获得汽车用AZ31镁合金板材的铸轧工艺参数,应用ANSYS软件对该过程进行模拟。结果表明,对φ500 mm的水平式铸轧机,铸轧速度1.6、1.8、2 m/min分别对应的浇注温度698、696、690℃为最佳铸轧工艺参数。     

AZ31B镁合金不同转角ECAP的挤压模拟

使用Deform 3D软件对AZ31B镁合金进行了250℃和模具转角90°、110°等通道角(ECAP)挤压的模拟。结果显示,在250℃下能够较好地完成ECAP挤压,最大的应变在转角处产生。随着角度的增大,有效应力和有效应变均减小。通过转角处附近切面可以看出其不同部位应变不一致,这使等通道角挤压过程产生变形不均匀。     

AZ31镁合金圆锭连铸过程温度场的数值模拟

通过有限差分法，利用Visual C＋＋6．0建立直接水冷法（DC）AZ31镁合金连铸过程的数学模型，该模型可预测铸锭以及底模的温度分布。通过对铸造过程物理现象的理论研究，确定一冷区、二冷区以及铸锭与底模之间的边界条件。通过与文献实测温度的比较，证明该模型可以用来模拟实际铸造过程。考察不同铸造条件对铸锭温度场分布的影响，为优化镁合金直冷连铸的工艺参数提供了依据。     

AZ31镁合金无缝管斜轧穿孔数值模拟

提出采用三辊斜轧穿孔方法制备镁合金无缝管,基于AZ31镁合金塑性变形特点和斜轧穿孔成形原理分析,建立AZ31镁合金的力学模型,设定AZ31镁合金斜轧穿孔的工艺和模具参数。利用Deform-3D有限元分析软件对AZ31镁合金在300~400℃温度范围内进行斜轧穿孔数值模拟,得到各个成形阶段坯料的等效应力分布和金属流动速度矢量图。模拟结果表明在350℃、0.01 s-1变形条件下,AZ31镁合金斜轧穿孔保持稳定轧制。根据模拟结果进行试验验证,结果表明在此工艺条件下斜轧穿孔后的AZ31镁合金管力学性能良好,验证了斜轧穿孔制备镁合金无缝管的可行性和有效性,为镁合金无缝管新的生产方法提供理论依据。     

AZ31镁合金型材连续流变挤压成形过程的数值模拟

通过数值模拟,分析AZ31镁合金在连续流变挤压成形过程中的温度场与流场分布规律。结果表明:辊-靴型腔内合金的温度从入口至出口逐渐降低,合金等温线向工作辊偏移;随着浇注温度的降低,辊-靴型腔内半固态区间逐渐增大;为了获得优良的半固态金属浆料,确定浇注温度为710～770℃;合金在辊-靴型腔内层流运动时,越靠近工作辊内表面,合金的运动速度越快;随着挤压模具扩展角的增大,挤压模具出口型材宽度上中心与两侧边部合金的温度差减小;半固态合金进入模具后呈辐射状逐层向前推进填充模具扩展腔,最后再逐渐向模具出口合拢;为了改善模腔内金属流动速度的不均匀性,扩展角以45°为宜。     

AZ31镁合金圆锭电磁连续铸造过程的数值模拟

通过有限差分法,利用Visual C++6.0建立AZ31镁合金电磁连续铸造过程的数学模型,该模型可预测铸锭及底模的温度分布。利用温升法测量了电磁连铸过程铸锭内部的感应热量值和分布,得到了沿结晶器水平方向、垂直方向不同条件下的感应热分布,并计算获得了该试验条件下的感应加热功率,在数值模拟时有效地合并到了温度场的数值计算模型中。确定一冷区、二冷区以及铸锭与底模之间的边界条件。通过将计算结果与实测温度的比较,证明该模型可以用来模拟实际铸造过程。研究了不同铸造条件对铸锭温度场分布的影响,为优化镁合金电磁连铸的工艺参数提供了依据。     

AZ31镁合金管材挤压成形数值模拟研究

根据等温压缩实验所得AZ31镁合金应力一应变数据,拟合出材料温成形应力一应变曲线,应用有限元法模拟AZ31镁合金管材的挤压成形,着重探讨了AZ31镁合金挤压成形过程中,温度、速度、润滑等因素对金属流动的影响,为管类零件挤压成形工艺提供了科学依据。     

不同加热条件下AZ31镁合金带材轧制过程的数值模拟

利用热-力耦合数值模拟方法分析了轧辊常温轧件加热300℃,轧辊轧件均加热到300℃及轧辊加热300℃和轧件常温三种不同条件时AZ31镁合金带材轧制过程的温度场、应力应变、速度及接触压力变化规律。结果表明:瞬间热效应使热辊热带轧制过程带材温升约30℃,热辊冷带轧制过程轧件温升约150℃;轧制过程速度和等效应变均呈S型变化,中性点靠近出口端,热辊冷带条件下轧件表面和心部等效应变差值随轧制过程变小,有利于均匀形变。在入口端中心的接触压力先增加后减小,随后接触压力缓慢增加,在中性点附近时,接触压力增加到最大值,然后逐渐减小,热辊热带进入稳态轧制后接触压力持续降低。     

AZ31镁合金薄壁管挤压成形过程有限元模拟

采用Gleeble-1500热-力学模拟试验机进行等温压缩实验所得AZ31镁合金应力--应变数据,建立材料变形的数学模型,拟合出材料温成形应力--应变曲线.应用有限元法模拟AZ31镁合金薄壁管的挤压成形,坯料的成形流变性能按其数学模型施加于MSC-Superform的材料库中,其中着重探讨AZ31镁合金挤压成形过程中,温度、速度、润滑以及模具形状等因素对金属流动的影响,为管类零件挤压成形工艺提供科学的依据.     

AZ31镁合金薄带铸轧温度场的数值模拟

借助ANSYS软件下的Fluent模块模拟了AZ31镁合金铸轧区的温度场,研究了AZ31镁合金薄带铸轧时不同工艺参数下铸轧区的三维温度场的分布,分析了温度场的分布对薄带铸轧过程稳定性的影响。通过对比分析模拟结果,给出在所选取范围内最佳工艺参数是,浇注温度为853K,铸轧速度为9m/min,冷却水流速为3m/s。     

AZ31镁合金薄壁空心型材挤压过程数值模拟与模具优化

采用基于AZ31镁合金的本构方程与ALE算法的HyperXtrude软件,针对某一AZ31镁合金薄壁空心型材的挤压过程进行数值模拟,根据初始模具设计的不足,提出优化模具工作带长度和增设阻流坎两种优化设计方案。结果表明,优化方案有效地解决了初始模具设计中速度分布不均的问题;采用优化方案生产的型材截面上的温度分布和应力分布更加均匀;对于复杂薄壁空心型材,增设阻流坎比优化工作带长度更加适用。     

AZ31镁合金汽轮发电机叶片热挤压成形数值模拟

应用Deform-3D有限元分析软件对AZ31镁合金汽轮发电机叶片热挤压进行了数值模拟,得到了350℃时叶片热挤压时等效应力、挤压力及填充特性等关键工艺参数.为镁合金叶片热挤压成形工艺及模具设计提供了必要的理论依据。     

激光熔凝过程的SPH法数值模拟

运用光滑粒子流体动力学(smoothed particles hydrodynamics,SPH)法建立了激光熔凝过程的数值模型。并应用该模型对AISI304不锈钢的激光熔凝过程进行数值模拟,分析在不同激光功率和扫描速度下对熔池速度场、温度场及其宽度和深度的影响。结果表明:熔池的最高温度相对激光光斑中心偏移一定的距离,且偏移距离随扫描速度的增加而增大,但随激光功率的增加则保持不变。同时也为研究激光熔覆的自由表面形貌的形成过程提供SPH理论基础和数值分析方法。     

AZ31B薄板镁合金DE-GMAW焊接应力场的数值模拟

针对2 mm厚AZ31B镁合金薄板的旁路耦合电弧焊(DE-GMAW)焊接过程,利用ANSYS软件对其进行有限元分析,得到工件的温度场分布后,进行耦合计算得到工件的DE-GMAW焊接残余应力分布。在焊缝及其热影响区有较高的纵向残余拉应力,最大是72 MPa;在焊接起弧点和熄弧点有较高的横向残余压应力,最大是88 MPa;在垂直于焊缝的中心线上,距离焊缝中心15~25 mm处纵向残余压应力最大,达到45 MPa。     

AZ31镁合金型材ECAP复合挤压工艺宏微观仿真研究

基于Deform-3D有限元平台,建立了某规格AZ31镁合金型材ECAP复合挤压工艺(等通道挤压ECAP和正挤压耦合工艺)过程的宏微观耦合有限元模型。研究发现:型材突破模具出口后挤压力稳定在16000 kN左右;突破工作带的型材温度在449~473℃范围内波动;型材平均晶粒尺寸可细化到约6~6.5μm。试验结果和模拟结果吻合良好,验证了所建立有限元模型在宏观和微观规律预测时的稳定性和可靠性。该有限元模型和研究结果可为ECAP复合挤压工艺参数的合理取值、组织性能的有效控制提供理论依据。     

基于Deform-3D的AZ31镁合金自行车曲柄等温闭式锻造过程的数值模拟

通过对镁合金自行车曲柄等温闭式锻造过程进行数值模拟,揭示自行车曲柄锻造变形过程中的金属流动规律,分析速度场和凸模行程-载荷曲线的特点.其成形过程分为4个阶段:弯曲变形阶段、杆身压扁阶段、填充型腔阶段和最终成形阶段.研究了温度及工作速度对镁合金等温锻造过程的影响,结果显示,在350℃左右的等温环境,凸模的工作速度为3mm...