非对称管件内高压成形的仿真研究

非对称管件内高压成形工艺具有工序少、质量轻、抗弯模量大等优点.为研究非对称管件内高压成形规律,为实际生产提供预测和参考.根据理论公式确定主要工艺参数,借助非线性有限元方法进行仿真分析,研究直线、折线与梯形加载路径对非对称管件成形质量的影响,分析了补料量与整形压力对非对称管件成形质量的影响.结果表明,在内压折线加载路径下,补料量为16.000 mm,整形压力为90 MPa时能获得成形质量较好的管件.非线性有限元数值模拟方法可为非对称管件内高压成形工艺参数提供预测和参考.     

管件外压成形的数值模拟及屈曲特征分析

对采用液体介质在管坯外部施加压力,使坯料横截面缩小并成形到置于其内部的芯模上的外压成形方法进行了有限元数值模拟研究.分析了影响管件屈曲变形特征和成形过程的主要因素.研究表明:随着管坯长度的增加,环向屈曲波数减少,临界屈曲压力降低;随着管坯厚度的增加,环向屈曲波数减少,临界屈曲压力升高;带有一定不圆缺陷的管坯的临界屈曲压力与理想管坯相比降低很多,但在成形后期对壁厚和成形效果无明显影响.     

汽车前副车架内高压成形工艺研究

针对空间轴线薄壁零件存在的起皱、过度减薄和破裂等质量缺陷,以某汽车的前副车架为研究对象,采用数值模拟和成形试验相结合的方法,对副车架的内高压成形过程进行了研究。研究了弯曲过程中弯曲参数对弯曲成形减薄的影响,分析了轴向进给量、成形压力和加载路径对内高压成形质量的影响。基于有限元模拟得出的最佳参数,进行了弯曲、预成形和内高压成形实验,测量了弯曲圆角外侧和截面变化最大处的壁厚分布,并与模拟结果进行了比较。结果表明,弯曲成形时弯曲外侧容易出现过度减薄和破裂,可以通过优化弯曲参数改善。模拟结果和实验结果基本吻合,两者在典型截面处的壁厚分布整体变化趋势一致且两者壁厚最大差值为6%,表明该优化方案是可行的,可有效指导副车架的生产实践。     

铝合金管件液压胀形的实验及仿真分析

为深入了解薄壁管在不同加载路径下的成形情况及变形规律,采用仿真分析与实验测试相结合的方法对薄壁管件在内部液压下的塑性变形特征进行研究,并自行搭建了能够实现铝合金管件液力成形的实验系统,进行了不同工况下的胀形试验.基于ABAQUS非线性有限元软件对铝合金管件液压胀形过程进行数值模拟,通过将仿真结果与实验结果进行对比,验证了有限元模型的正确性,以此为基础,对胀形管件的失效形式、壁厚分布以及合理的加载路径进行研究,并总结了胀形管件的变形规律,为研究复杂变截面管件液压成形提供了有益的参考.     

消音管内高压成形焊缝区胀裂数值分析

针对消音管在内高压成形过程中,焊缝区附近易出现胀裂的问题,采用数值模拟与实验相结合的方法,对消音管的内高压成形过程进行了研究.实验采用HF1000内高压成形机进行消音管的内高压成形实验,并利用dynaform软件进行对该实验的过程进行了数值模拟,实验模拟了消音管在内高压成形过程中焊缝附近的应力分布情况和壁厚的分布情况,并与实验结果对比验证,发现使用凹形直线加载路径进行内高压成形实验时,能够使得到的管件在变形过程中产生的应力最小,管件的壁厚分布情况最好.     

内压力对内高压成形三通管影响的数值分析

以内高压成形三通管过程中最大内压的影响为研究目标,采用有限元分析软件MSC.Marc对成形零件的基本变形特征和壁厚分布规律进行了分析.给出了不同最大内压力下零件的壁厚分布规律,并就最大压力对成形的影响进行了讨论.分析表明,最大内压的选取对内高压成形三通管有重要的影响.对成形文中三通管,75-90 MPa的最大压力值是成形的合理范围.     

基于响应曲面法U形件弯曲成形工艺参数优化

U形件弯曲成形过程中比较凸出的问题是回弹,将响应面法(RSM)与有限元仿真软件Dynaform相结合,应用于SUS430不锈钢的U弯曲成形.选取凹模圆角半径、模具间隙、冲压速度3个工艺参数作为主要的影响因素,回弹角度作为优化目标,建立15组Box-Behnken设计(BBD)试验方案,并建立因变量与目标值间的二阶非线性回归响应模型,借助Design-Expert软件对响应模型进行优化,通过优化取值获得模型较优的参数组合.经过仿真验证,将回弹角度由原来的3.39°减少到了2.19°,响应面与有限元软件的结合显著减少有限元模拟的次数,同时提高U形件成形质量.     

高速电磁阀动态响应特性响应面预测模型的研究

为了更有效地进行高速电磁阀参数的设计及匹配,经常采用数值模拟方法和结合实验设计的响应面方法。在Ansoft Maxwell电磁仿真环境中建立了柴油机电控单体泵高速电磁阀的有限元模型,通过与试验数据对比,得出电磁阀关闭响应时间最大误差为2%,开启响应时间最大误差为8.7%,验证了该仿真模型的准确性。通过中心复合设计实验设计方法,制定了高速电磁阀动态响应特性实验研究方案。应用最小二乘法进行回归分析,分别得出了高速电磁阀关闭响应时间、开启响应时间的多元二次响应面预测模型。两模型的R2值、Q2值分别为0.986、0.867和0.999、0.981,且通过仿真实验验证,关闭响应时间、开启响应时间最大误差分别为5.1%、1.6%,说明了该模型能够准确预测高速电磁阀的动态响应特性,为高速电磁阀参数的设计及匹配提供了一种有效工具。     

一种异型管件内高压成形规律仿真研究

传统异型管件常采用板料成形生产,其缺点是成形工序多和模具结构复杂等.采用内高压成形生产异型管件,较传统工艺具有工艺简单和生产费用低,以及成形管件的强度与刚度高等优点.本文采用有限元软件AUTOFORM对异型管件开展先弯管后内高压成形的多道次数值模拟,研究液压加载方式、摩擦系数对其成形结果的影响规律,并确定合理的参数设置,并得到理想的数值模拟结果,为异型管件的实际内高压成形生产提供一定的指导作用.     

基于灰色理论的T形管内高压成形加载路径优化

以最大轴向进给力、支管背压力、内压力为因子,建立正交试验设计方案,进行有限元模拟,获得不同加载路径下的质量目标函数值。利用灰色系统理论,计算各个目标矢量与参考目标值之间的关联系数,将多目标转化为以关联度为目标的单目标。进一步计算各成形工艺参数的平均关联度,获得优化加载路径组合参数,以此进行有限元模拟验证。结果表明,通过该优化方法能获得综合质量较高的内高压成形的T形三通管。     

宽尾墩应用于高拱坝表孔后的压力特性

在分析宽尾墩内流态和压力分布特性的基础上,采用模型试验、数值模拟以及理论分析相结合的办法,提出了宽尾墩流道内溢流堰面最小压力、最大压力以及最大压力出现位置的计算公式,并将计算值与试验值及数值模拟值进行了比较。     

439不锈钢排气系统前管内高压成形工艺参数研究

利用abaqus有限元分析软件,建立了439不锈钢排气前管的有限元分析模型,对其内高压成形过程进行了数值分析.内高压成形分三个阶段,即屈服阶段、成形阶段、整形阶段,每个阶段管件各部分受力情况复杂,因此需研究成形因素对成形结果的影响,以弄清起主导作用的工艺参数.因此,首先研究了不同加载路径下的轴向进给量与内压力对成形后的减薄率、壁厚差、是否出现缺陷等数据的影响,确定了最佳的加载路径、轴向进给量和内压力;以前面确定的参数为基础分析了在同样加载曲线下,管壁与模具之间摩擦系数和整形压力对内高压成形过程和质量的影响.结果表明加载方式采用三段式加载,内压力40 MPa,轴向进给量14 mm,摩擦系数小于0.1,整形压力大于110 Mpa时,内高压成型质量最佳.     

三通管内高压成形载荷路径试验优化设计

采用DYNAFORM有限元软件对三通管内高压成形过程进行了数值模拟研究,采用正交试验优化设计方法进行载荷路径参数优化,找出了T型管内高压成形的内压力、轴向进给力、背压力三参数的最优组合,采用该最优组合参数的试验结果与数值模拟结果相吻合。     

双层分级吸能结构优化设计

为提高汽车的安全性,确保在增加结构吸能量的同时又不增大碰撞峰值力,引入分级吸能的设计思想,提出一种新型的吸能结构,采用显示有限元软件对该分级吸能结构进行动态轴向压缩模拟。同时,以结构的壁厚及宽度为设计变量,采用响应面法,并结合正交试验设计进行优化,优化过程中建立了结构的比吸能和初始碰撞峰值力的多目标优化标函数,采用权重法求得该分级吸能结构的壁厚和宽度的最优解。       

管件液压成形过程的有限元分析及实验研究

以圆管变形为管球相间零件为研究对象,对液压成形这种新工艺进行研究.采用计算机数值模拟与试验相结合的方法,分析了圆管液压成形过程.管件液压成形主要有褶皱和破裂两种失效形式,而成形控制中最主要的参数之一是压力,即管件内部压力和轴向压力.在对不同加载路径进行分析后,得出模拟结果与相同条件下的实验结果比较吻合的结论.研究表明了液压成形工艺中加载路径(内压力与轴向压力的配比关系)的重要性,同时也证实了用计算机模拟仿真液压成形过程具有一定的可靠性.     

基于响应面模型与遗传算法的袋式除尘器脉冲喷吹系统优化

针对脉冲喷吹袋式除尘器清灰不力及局部过度清灰的问题,将计算流体力学方法、响应面法与遗传算法相结合,提出一种提高距滤袋底部1 m处的侧壁压力峰值、约束滤袋侧壁全局最大压力峰值以优化脉冲喷吹系统清灰性能的方法。首先基于计算流体力学(CFD)方法构建三维、可压缩、瞬态的袋式除尘器脉冲喷吹系统数值模拟模型,并与实验结果对比,验证了数值模拟结果的可靠性;然后利用拉丁超立方试验设计方法构建优化目标及约束条件的二阶响应面近似模型;基于响应面近似模型构建脉冲喷吹系统优化模型,利用遗传算法对脉冲喷吹系统设计变量进行优化,获取全局最优解。该方法大大减少了脉冲喷吹系统优化设计的工作量,提升了计算效率,同时有效提高滤袋底部的侧壁压力峰值并约束滤袋全局最大压力峰值,从而提升脉冲喷吹系统的清灰性能,避免局部过度清灰。     

减震结构粘滞阻尼器参数优化分析

研究了基于响应面法进行减震结构非线性粘滞阻尼器参数优化设计的方法,该方法包括试验设计、有限元分析、响应面函数拟合和参数优化。以一榀钢筋混凝土框架结构非线性粘滞阻尼器参数优化为例,以所有粘滞阻尼器提供的阻尼力之和最小为优化目标函数,层间最大位移限值作为约束条件,建立粘滞阻尼器参数优化的数学模型,然后运用非线性规划优化方法进行参数优化。算例研究结果表明:基于响应面法进行粘滞阻尼器参数优化,既能保证结构层间位移小于限值,又能降低建造成本。     

镁合金盒形件充液拉深液压力的研究

用有限元模拟软件Marc对镁合金盒形件的充液拉深成形过程进行了数值模拟,讨论了液压力对成形的影响,得出了成形的比较理想的液压加载方式、最大液压力等参数.     

不锈钢筒形件充液拉深的壁厚影响因素分析

将温充液拉深和拉深孔技术相结合,采用数值模拟方法对不锈钢成形过程模拟,分析了液池溢流压力与预胀初始压力等工艺条件对成型筒形件壁厚的影响规律,得到了筒形件温充液拉深的优化工艺参数。     

基于响应面法的机床螺栓结合部刚度辨识与动力学建模

为了研究结合部刚度参数间的耦合关系对机床结合部动态性能的影响,基于响应面函数的选型建立了广义模态固有频率与结合部动刚度耦合和非耦合的函数模型。响应面函数辨识法以结合部模态固有频率这一关键动力学性能为指标,研究了结合部动态特性与结合部刚度参数的数学关系。基于结合部单、双对节点有限元建模方式,结合中心复合实验设计方案和响应面方法理论,分别对两种建模方式建立响应面函数辨识模型。以响应函数模型的响应值与实验测得值的最小二乘法为优化目标,结合非线性规划与遗传算法实现结合部刚度参数的辨识。其中通过响应面函数二次多项式的选型显现多对节点间的刚度耦合关系,揭示了参数间的耦合关系对结合部动力学的影响。为验证此理论和方法的可靠性,以一螺栓结合部为研究对象,制定有限元动力学仿真分析的实验设计方案和采集了刚度组合点,并计算每一组采样点的前11阶模态固有频率。以有限元分析的数据为基础,建立反映螺栓结合部刚度间耦合关系的2次多项式响应面函数,并通过计算响应面模型质量评价指标验证了该模型的有效性。对比分析多刚度耦合、不耦合和单刚度的有限元模型预测精度,结果显示,多刚度耦合的有限元模型在固有频率、振型方面均具有较好预测效果,前11阶模态固有频率平均误差仅为1.6%,论证了考虑刚度间耦合关系的必要性和方法的可行性。