压力加工与铸造、成形工艺

根据粉末体材料的塑性理论,利用体积可压缩有限元法,对粉末体材料成形过程和致密化过程进行了数值模拟,并开发了粉末体材料成形有限元数值模拟分析系统 PM-2DF。通过对粉末体镦粗过程的有限元数值模拟,说明了粉末体材料镦粗过程的变形特性、致密化规律及粉末质点的流动规律,并与实验结果进行了对比。参6     

基于ABAQUS的激光板料成形的数值模拟研究

激光板料成形技术是一种柔性无模的金属板料成形新工艺。本文通过对ABAQUS有限元软件和激光热应力成形及激光喷丸成形这两种激光板料成形方式的简要介绍,着重分析了ABAQUS有限元软件在激光热应力成形和激光喷丸成形数值模拟方面的应用,并对数值模拟中关于载荷定义、本构关系、网格划分、边界条件等关键问题的处理进行了分析,且给出了具体的解决方案。最后以具体的模拟实例指出,ABAQUS软件为激光板料成形的数值模拟提供了强大的分析平台,模拟结果与实验具有较好的一致性,对有效地进行实验具有重要的指导意义。     

基于Autoform的冲压件的数值模拟及模具设计

以冲压件为研究背景,论述了制件冲压成形有限元模拟的理论和主要步骤。采用Autoform软件对零件进行了冲压成形过程的有限元分析,完成了相关数值模拟,预测了板料成形过程中减薄等缺陷,同时根据模拟结果进行模具设计,证明了前期数值分析对模具设计周期及成形质量具有重要意义。     

基于Autoform的冲压件的数值模拟及模具设计

以冲压件为研究背景，论述了制件冲压成形有限元模拟的理论和主要步骤。采用Autoform软件对零件进行了冲压成形过程的有限元分析，完成了相关数值模拟，预测了板料成形过程中减薄等缺陷，同时根据模拟结果进行模具设计，证明了前期数值分析对模具设计周期及成形质量具有重要意义。     

激光金属熔覆成形过程中温度场演化的三维数值模拟

采用三维瞬态模型模拟了同轴送粉激光金属熔覆成形(LMD)技术制作直壁墙过程中温度场的演化,被加工的材料为定向凝固镍基高温合金Rene80。首先模拟了粉末在下落过程中与激光的相互作用,并分析了其对熔池温度场可能造成的影响,其次模拟了直壁墙成形过程中温度场的演化。模拟过程考虑了固液相变和液体流动对熔池温度场变化的影响,模拟过程所用的工艺参数为制作直壁墙实验中获得的最优参数。通过模拟获得的熔池温度场演化过程再现了成形过程中熔池形貌的变化及成形过程的不稳定性,模拟计算的温度场变化规律与实验测得结果相符。     

基于VC＋＋的激光金属沉积成形过程温度采集

为了深入了解并控制成形过程中的温度分布,给出了激光金属沉积成形温度测量和采集系统的硬件组成似及标准串口通信软件设计流程图,通过在基材中预埋热电偶的方法,基于VC＋＋,利用RS-232／RS-485和Win32API函数实现了对激光金属沉积成形过程的温度采集。结果表明,通过该系统可以得到成形过程中基板内特定点的温度变化曲线,反映了成形过程成形零件的温度分布规律,从而为数值模拟提供边界条件和实验验证,具有一定的实际运用价值。     

扭曲薄壁件光内送粉激光熔覆成形温度场研究

根据光内同轴送粉激光快速成形工艺, 建立了扭曲薄壁件激光熔覆成形温度场瞬态有限元数值模型, 模拟了扭曲薄壁件激光快速成形过程的温度场演变过程, 分析了扭曲薄壁件熔覆成形过程中定点温度的热循环, 通过仿真实时控制模型中输入激光功率的大小, 模拟得到了保持熔池温度稳定时激光功率的变化值; 通过层高控制调节激光器功率, 控制熔池的温度稳定, 成功熔覆成形了扭曲薄壁件。性能分析表明: 成形件表面光滑, 没有粘粉, 尺寸与设计数值基本相同, 组织细小致密, 与基体形成冶金结合, 且成形件硬度较高。     

扫描方式对激光金属沉积成形过程温度的影响

根据有限元中的"单元生死"技术,通过APDL(ANSYS Parametric Design Language)编程研究了沿长边平行往复、沿短边平行往复以及层间正交变向平行往复等扫描方式对整个成形过程温度的影响,详细探讨了各种扫描方式下温度的动态分布规律.在相同条件下,利用自行搭建的CCD比色熔池测量系统对成形过程的熔池温度进行采集.结果表明:通过CCD比色测温系统得到不同扫描方式下成形过程熔池区域的最高温度与数值模拟得到的基本相符,熔池区域的温度高低也与数值模拟得到的结果吻合.     

金属复合板激光弯曲过程中翘曲变形数值模拟

翘曲变形是影响复合板激光弯曲成形精度的重要因素。基于ANSYS软件和电子探针面扫描实验,建立了含结合面的不锈钢-碳钢复合板激光弯曲有限元模型,对一次扫描过程中产生的翘曲变形进行数值模拟。通过模拟激光作用下复合板的温度场、应力场及残余应力分布,结合自由端的变形,分析了翘曲变形产生的过程及原因。模拟结果表明:激光扫描过程中,受初始温度及边界效应的影响,扫描线上各点最高温度分布的不均匀百分比为18.33%。经0.2 s热传导及热量散失的共同作用后,扫描线中间区域出现热累积现象,热应力增大,产生了翘曲变形。对扫描线到自由端整体区域进行残余应力模拟分析可知,板材在其区域内部产生了翘曲作用力与区域周边约束反作用力,其大小和方向与翘曲的变形吻合。对比实验数据和模拟结果,翘曲线最大误差为3.90%,其中,弦高误差为3.33%,为复合板激光弯曲成形的角度控制提供了计算依据。     

选择性激光烧结制件冷等静压工艺及模拟

为了提高选择性激光烧结制件的相对密度,使用冷等静压进行致密化。在Drucker-Prager-cap模型的基础上对选择性激光烧结制件的冷等静压过程进行数值模拟,并对模拟结果进行了理论分析和实验验证。结果表明,通过冷等静压工艺可使选择性激光烧结制件的相对密度明显提高,制件收缩比较均匀,典型尺寸的实验结果与目标尺寸的误差在0.41mm以内,模拟结果与实验比较符合。对选择性激光烧结制件进行冷等静压处理,拓展了粉末激光快速成形技术的应用领域,为其应用于工程实际奠定了技术和实验基础。     

激光近净成形CBN磨具温度场仿真分析

为了探究激光近净成形CBN磨具实验时的温度场分布,用Simufac.Welding对其进行三维建模数值模拟。采用高斯面热源和圆柱体热源组合热源,综合考虑对流、热传导、相变潜热及热物性参数的影响,分析了不同工艺参数下温度场的分布规律,另外进行了实际测温,验证了温度场仿真的可靠性,最后根据剖面显微硬度值分析了激光近净成形加工的急热急冷特征。     

光纤面板放大像畸变的产生机理分析

放大像畸变是光纤面板常见像畸变的一种,由于它的存在,极大地影响了相关元器件的成像质量和精度。研究了光纤面板内部放大像畸变的分布,发现板段内横向放大率变化趋势为由大变小然后又逐渐增大,靠近边缘位置存在一个突变区;纵向上中心放大率最小,两端放大率最大。根据单纤维的局部微观受力情况分析了该种放大率分布产生的原因及影响因素,通过增加润滑材料,以及优化光纤面板毛坯板段的热压温度和下压刻度等工艺参数,实现了有效控制放大像畸变在1%以内的目标。     

倒装芯片下填充流动二维化数值分析方法的应用

下填充流动是确保倒装芯片可靠性的重要封装工艺,其流场和流动过程具有明显的二维特征,通过降维得到的二维化数值分析新方法能高效地模拟下填充流动过程.针对一种焊球非均匀、非满布的典型倒装芯片,用该数值分析方法模拟了单边下填充流动的过程,并用实验对模拟结果进行了检验.实验采用了可视化的下填充流动装置,倒装芯片试样采用硅-玻璃键合(SOG)方法制作.将数值模拟结果与实验结果比较发现,无论是流动速度还是流动前沿的形态,两者均呈现出较高的吻合度.这表明:针对下填充流动的二维化数值分析方法兼具高效性和准确性,具有较高的应用价值.     

大气呼吸模式激光推进数值分析

详细分析了激光击穿空气和激光维持等离子体爆轰波(LSD)的传播机制,基于Navier-Stokes方程建立了考虑湍流、等离子体辐射的流场分析模型,采用有限体积法系统分析了推进器喷管内等离子体冲击波流场的演变规律,研究了单脉冲激光能量大小和脉宽对推进性能的影响。数值仿真中明显捕捉到有关实验中观察到的马赫杆的产生与移动过程;得出了推力和冲量耦合系数随脉冲能量、脉宽的变化关系,计算结果与德国空间中心实验吻合得较好,为脉冲激光器的选择和脉冲参数优化提供了参考依据。     

激光辐照材料表层温升规律的数值模拟

为了在烧蚀机制下的激光超声检测中合理加载激光能量,获得幅值较大的超声信号而不过于损伤被检材料,需要分析激光辐照材料表层的温升规律及激光烧蚀的问题。建立了激光辐照材料的理论模型,激光以热流密度的形式加载于材料表面。结合导热微分方程,将对流传热和辐射传热一同考虑,并在材料表层升温过程中有效处理了相变潜热,对材料表层受激光辐照的温度场进行了数值模拟。给出了激光烧蚀材料有限元分析的程序流程,选择45#钢坯为例进行激光辐照仿真计算,分析了钢坯表层受激光辐照区域、区域下方及区域边界附近节点的温升规律,并对比钢坯受激光辐照的实际烧蚀情况和通过采集激光超声波信号进行了验证。结果表明,数值模拟能够为后续热应力分析中载荷的加载提供依据,并为激光超声检测中激光能量的加载提供了参考。     

脉冲激光沉积CMR薄膜靶材温度场的模拟研究

本文采用数值模拟的方法分析了脉冲激光沉积(PLD)薄膜过程中激光烧蚀靶材表面温度场的分布,计算了激光功率密度对温度场的影响和在合适激光功率密度下靶材表面温度场的分布和烧蚀深度,分析结果可为提高PLD制膜的质量提供理论指导。     

焊球正六边形排布倒装芯片的下填充毛细压研究

除了正四边形,正六边形也是倒装芯片中可行的焊球排布形式,为了预测封装倒装芯片时的下填充过程,需要精确计算毛细驱动压.在已有的焊球正四边形排布情况下平均毛细压计算方法的基础上,进一步研究了焊球正六边形排布情况下平均毛细压计算模型.通过分阶段处理,并根据质量守恒和力平衡的原则,分析了下填充过程,重点分析了填充面积和接触线跳跃量的计算,进而得到了计算平均毛细压的数学模型.通过实例验证了该模型的准确性,从而完善了倒装芯片封装工艺中的下填充流动解析模型.     

烧蚀机制下激光超声声场的模拟与实验验证

分析了烧蚀机制下超声波的产生机制,建立了工件有限元模型,将等离子体的冲击力对材料的作用视为超声波的激励源,模拟计算了激光超声波在工件中的传播过程,提取了节点位移的时间历程曲线,求出超声波的速度并由此确定相应超声波的类型。此外,分析了激光超声声场分布,利用半圆形铝质试块进行了激光超声的测量对比实验,采用超声换能器接收纵波、横波以及表面波。通过对比分析可知,数值分析结果与实验数据相符,该有限元数值模拟方法正确可靠。     

关联成像的点扩散函数分析法

点扩散函数（PSF）是传统成像光学中一种典型的分析方法。针对关联成像这一全新的成像理论,借鉴点扩散函数分析方法,采用半经典理论对其成像过程进行了重新推导,给出了鬼像和物体透射函数之间的点扩散函数。以此为基础,推导了成像光路中存在湍流时,与之对应的PSF以及鬼像的表达式。最后对成像过程进行了数值仿真分析。结果表明,PSF可以有效地描述关联成像的过程,并且可以定量分析成像距离、光源大小和湍流强度对鬼像的影响程度。     

GaN-MOCVD系统反应室流场的数值仿真

针对某高校自主研发的120型GaN-MOCVD系统反应室的流场,进行了计算流体力学(CFD)数值模拟.在模拟过程中,讨论分析了运行参数和反应室结构尺寸的变化对反应室内流场、压力场和温度场的影响及对工艺条件的优化.模拟结果表明,数值仿真对MOCVD设备的结构设计及调试运行具有重要的指导和辅助作用.