热旋压轮缘对称增厚成形数值模拟及实验研究

在加热条件下通过旋压成形的方法对圆形板料轮缘进行对称增厚,最终得到一种辐板较薄而轮缘较厚的盘形类零件,并借助ABAQUS仿真软件建立有限元模型来研究对称增厚成形过程。结果表明,在热旋压对称增厚成形过程中,径向旋压分力逐渐增大,而轴向和切向方向的旋压分力相对较小。对工艺参数的研究表明,摩擦系数μ和型槽倾角α取相对较小值时有利于成形,而进给比f取相对较大值时会更合适。随着坯料长厚比γ和成形增厚比η的不断增大,旋压对称增厚成形呈现出不同的变形特征。当γ过大时,成形易出现屈曲失稳;当η过大时,成形易出现鼓起失稳。最后,选取了一组合适的工艺参数进行增厚实验,实验得到的成形件与模拟结果吻合,验证了工艺的可靠性。     

压铸模框的设计计算

一、引言 结构力学认为,内侧受均布载荷的矩形框架,拐角偏转角度θ=(qL_xL_y(L_x-L_y))/(24E1)(L_x≥L_y)。当L_x=L_y时,θ=0。当L_x=2L_y时,θ则为最大值。当L_x≥L_y时,会出现如图1虚线所示的变形。本文认为压铸模矩形套板类似于这种内侧受均布载荷的矩形框架,但作为承受载荷向外膨胀的压铸模镶块,受套     

强界面能各向异性下二元Ni-Cu合金枝晶生长过程的相场法模拟

基于Wheeler模型和Eggleston修正强界面能各向异性的方法,建立耦合溶质场和温度场的相场模型,模拟强界面能各向异性下Ni-Cu合金枝晶生长过程.结果表明:在强界面能各向异性作用下,界面方向枝晶生长不连续且枝晶出现棱角;由于枝晶尖端温度梯度和溶质梯度较大,枝晶生长迅速.当界面能各向异性强度低于临界值时,枝晶尖端生长速度随界面能各向异性强度的增加而增大;当界面能各向异性强度等于临界值时,枝晶尖端生长速度下降4.34％;当界面能各向异性强度大于临界值时,枝晶尖端生长速度随界面能各向异性强度的增加先增大到极大值后逐渐减小.当无量纲热过冷度较小时,晶体平衡形貌为类矩形;随着无量纲热过冷度的增加,晶体平衡形貌向枝晶转变,枝晶尖端生长速度先呈幂指数增加,然后呈线性增加,枝晶生长由扩散控制转变为动力学控制.     

相场模型模拟强界面能各向异性作用下晶体生长

用Eggleston等提出的方案对界面能各向异性函数进行重整化处理,并使用相场模型对强各向异性情形下的晶体生长进行了模拟.在晶体平衡形态模拟中再现了晶向缺失现象,并与理论预测结果相一致.在自由枝晶生长过程中,当各向异性低于临界值时.枝晶生长速度随着各向异性系数增大而增大;在临界值附近生长速度突然降低5%;当高于临界值时生长速度又开始增加直到在0.20处达到最大值,其后基本不变.     

车轮辐板残余应力锯切测试方法研究

以直径为Φ1066 mm的机车轮为研究对象,采用数值模拟和实验相结合的方法,研究了锯切试验和锯切仿真与有限元计算之间的差异。结果发现:锯切仿真得到的结果与有限元计算的残余应力差值在5%以内,说明辐板锯切仿真能够正确模拟出锯切过程中的应力变化;锯切测试过程中,车轮辐板弯矩产生的应变会造成辐板圆弧段拉应力测试结果比有限元计算的值增大了10%～20%,辐板圆弧段压应力测试结果比有限元计算的值减小了15%,当把BPR和FPH处径向应变缩小0. 95倍,切向应变缩小0. 7倍,BPH处径向应变增大1. 2倍,所计算出来结果与实际值近似相等,实验结果为以后进一步研究车轮辐板锯切测试提供支撑。     

基于SPH法的爆炸焊接边界效应二维数值模拟

为了揭示造成爆炸焊接边界效应的机理,文中借助LS-DYNA软件,采用无网格的SPH法分别对复板厚度为2 mm、基板厚度为16 mm的Q235/Q235、TA2/Q235、304不锈钢/Q235复合板进行爆炸焊接边界效应的二维数值模拟. 观察不同组模拟过程中的复板飞行姿态,复板撕裂均发生在与基板碰撞之前. 当基板保持一致,炸药分别为乳化炸药与膨化铵油混合炸药,复板为TA2时均比复板为Q235钢以及304不锈钢的撕裂尺寸更大;当基板、复板均为Q235钢,乳化炸药条件下比膨化铵油混合炸药条件下复板的撕裂尺寸更大. 结果表明,在复板、炸药变化的情况下,爆炸焊接的边界效应依旧存在,只是产生的边界效应的严重程度有所不同;复板极限抗拉强度越低或炸药爆轰速度越高,边界效应现象越严重.     

复合静磁场下BiMn合金凝固中的电迁移

为强化电迁移技术的效果,在金属液两端施加恒定电场的同时施加了一个与电流方向平行的稳衡磁场,考察了在磁场作用下BiMn合金中MnBi相的电迁移情况。实验结果表明,在磁场的作用下,MnBi相可以在10A/cm2的电流密度下向阴极发生迁移;当施加的电流密度一定时,MnBi相的偏移率随着磁感应强度的增大而增大,且存在一个临界值;当磁感应强度一定时,只有当电流密度达到一定的值时才能使析出相稳定迁移。     

基于自适应有限元相场模型模拟强制流动条件下的枝晶生长(英文)

应用投影算法与相场法相结合的数学模型,采用基于非均匀网格的自适应有限元法求解该模型,并对强制流动作用下镍过冷熔体中枝晶生长行为进行模拟。模拟结果表明,强迫对流的引入导致枝晶生长的不对称性。当流速小于临界值时,流动对枝晶的不对称生长影响较小;当流速达到或超过临界值时,枝晶生长的控制因素逐渐从热扩散过渡到对流。随着流速的增大,流动法向的一次枝晶臂朝逆流方向倾斜角度增大。而枝晶生长对熔体流动具有明显的影响。随着枝晶尺寸的增大,在顺流区域产生涡流效应,涡流区逐渐扩大并在枝晶尖端出现重熔现象。此外,非均匀网格的自适应有限元方法的CPU耗费时间比均匀网格方法降低一个数量级,并且加速比与计算域尺寸成正比。     

5052铝镁合金板材胀形性能研究及数值模拟

在微机控制板料成形试验机上对5052铝镁合金板材胀形性能进行测试,获得了室温下厚度为1. 2 mm的板材在不同压边力、冲压速度及润滑条件下板材的杯突值。试验结果表明:当压边力在5～15 k N范围内时,杯突值随着压边力的增大而增大,当压边力大于15 k N时,杯突值随着压边力的增大而减小;杯突值随着冲压速度的增大而增大;有润滑条件下比无润滑条件下的杯突值要大,且薄膜润滑比机油润滑的杯突值大。此外,在试验基础上利用有限元分析软件Dynaform对不同摩擦系数的5052镁铝合金板的成形过程进行数值模拟,根据成形极限图获得了虚拟的杯突值,并预测了试样的开裂部位。模拟分析表明:数值模拟结果与试验结果有一定的差异,但不影响摩擦系数对板料杯突值的成形规律,且开裂部位与试验结果一致。     

金刚石砂轮轴向进给磨削硬质合金时的磨削力实验研究

为研究金刚石砂轮轴向进给磨削硬质合金时的磨削力,建立轴向力与法向力、切向力的转化模型;测量不同工艺参数下的磨削力变化;分析工艺参数对法向力、切向力、轴向力的影响规律并建立磨削力的经验公式。结果表明:在轴向进给磨削过程中,最大的磨削力是法向力,而轴向力略小于切向力。砂轮线速度对3个方向的磨削力的影响大致相同。磨削深度对法向、切向及轴向3个方向的磨削力的影响明显不同。进给速度对3个方向磨削力的影响不显著。      

热流固耦合下微观织构配流副摩擦特性的研究

建立带有矩形微观织构配流盘的配流副数学模型,运用有限差分法求解极坐标下的Reynolds方程和能量方程,通过松弛迭代法得到符合精度要求的离散数值解,并将数值解导入MATLAB做出油膜压力云图、温度云图和弹性变形云图.最后改变矩形织构的参数得到配流副的润滑特性值,对比结果发现:织构的边长越大,润滑效果越好,但是不同的边长...     

应用变压边力控制技术改善拼焊板的成形性能

基于简化的拼焊板2D截面模型分析了控制焊缝移动的拼焊板薄厚两侧所需的压边力关系式,提出了分段压边圈作用下的拼焊板冲压成形方案。应用数值模拟技术进行了矩形盒冲压仿真,验证了分析结果的有效性,分析了变压边力对拼焊板成形性能的影响。研究结果表明:拼焊板薄侧加载比厚侧较大的压边力,有效减少了焊缝移动,减小了薄侧材料的应变集中,改善了薄厚两侧材料变形均匀性,从而提高了拼焊板的成形性能,为提高拼焊板成形质量提供了新思路。     

各向异性硬质薄膜/柔软基底系统的表面屈曲分析

目的 研究有限尺寸矩形正交各向异性薄膜/基底系统在单向压缩下的表面屈曲。方法 采用Kirchhoff-Love薄板理论和von Kármán板理论分析了临界应变和后屈曲形貌演化,考察了材料的各向异性性质及薄膜的几何参数对表面屈曲行为的影响。结果 一般来说,薄膜/基底系统的初始屈曲总是对应于多个波峰,在薄膜长度相同的条件下,薄膜宽度的改变可以影响波峰的数目。在薄膜的各向异性性质特别强烈的时候,薄膜/基底结构表现出一些显著的特点。其中之一是在外加应变超过临界应变之后,边缘幅值随着薄膜宽度的增大而增大,而中心幅值则急剧减小。结论 中心和边缘幅值的差距越来越大,最终导致薄膜后屈曲形貌幅值在宽度方向上的巨大差异,并预示随着外加应变的逐渐增大,宽度方向可能演变出其他的屈曲模式。     

A stability analysis of turning a tailstock supported flexible work-piece

This paper proposes a new approach to analyze the stability of a cutting process. Previously, most studies have generally assumed the work-piece to be rigid and have, therefore, ignored work-piece deformation. In analyzing, the stability of the cutting process, these studies simply considered the dynamic equation of the tool. However, in practice, the work-piece undergoes deformation as a result of the application of an external force by the cutting tool. This deformation changes the chip thickness and has an effect on the critical chip thickness. Consequently, this study proposes a novel stability analysis method for the turning process in which deformation of the work-piece is considered. The cutting, which takes place in the turning process, is described using partial differential equations, and a set of dynamic equations is developed by considering the interaction between the tool and the work-piece. Having performed Laplace transformation, the stability of the cutting system can be analyzed in terms of the work-piece length, radius, natural frequency, deflection, slenderness ratio, cutting point, and material. The relationship between the critical chip width and the cutter spindle speed is investigated under a range of cutting and work-piece conditions. The analytical results for the current flexible work-piece are compared with those for a rigid work-piece. It is found that the critical chip width of the flexible work-piece is always greater than that of the rigid body.     

压弯量对轧件矫直变形影响的有限元分析

采用显式动力学有限元软件ANSYS/LS-DYNA分析了中厚板在热矫直时,不同压弯量对轧件矫直变形的影响。模拟结果表明,入口压弯量在达到一定程度(即塑性比拐点)时,入口处轧件塑性变形区沿长度方向扩展迅速,而沿厚度方向增加缓慢,此时矫直效率降低;对厚度不同的轧件,随着厚度的增加,塑性比拐点出现较晚;另外塑性比拐点以下,使塑性比达60%~85%的入口压弯量引起的残余应力值变化不大,只是残余应力分布状况不同,而当入口压弯量超过塑性比拐点时,轧件的残余应力在某些区域则发生较大变化。该模拟结果对确定中厚板热矫直模型,掌握矫直变形规律具有一定的指导意义。     

圆形截面台阶凸模冲裁受力分析与验证

针对圆形截面台阶凸模的整体长度校核问题,将圆形截面台阶凸模冲裁时受力情况抽象成阶梯杆件受轴向力的模型,分析该模型,得到了一个关于临界载荷参数和截面直径比关系的超越方程,无法得到解析解。通过Excel软件所携带的单变量求解功能,获得了数值解,进而绘制出圆形截面台阶凸模直径比与临界载荷参数关系图。结果表明:当圆形截面台阶凸模直径比b在0~1时,随着凸模的长度比a的增加,圆形截面台阶凸模直径比与临界载荷参数关系曲线的形状差别在增大,呈“树叶形态”,此时,凸模的直径小端固定,直径大端在冲裁一端,容易被冲裁材料拉出,造成事故;当圆形截面台阶凸模直径比b在1~10时,随着凸模的长度比a的增加,圆形截面台阶凸模直径比与临界载荷参数关系曲线的形状差别在减小,此时,凸模直径的大端固定,直径小端在冲裁一端,不容易拉出。以上结果充分说明了台阶凸模设计为大端固定、小端冲裁的合理性,为台阶凸模的设计提供了参考。     

矩形薄板共注射成型的芯层熔体前缘充破模拟研究

采用Moldflow Plastics Insight软件中的Co_injection模块,对矩形薄板的形状和浇口位置的变化进行数值模拟分析,揭示了薄板长度、宽度及浇口位置对芯层熔体前缘充破的影响。结果表明进料方向平行于熔体流动方向的浇口位置利于芯层体积分数(N)的提高;制品宽度的减小,长宽比增大,N值总体趋势变大,但制品的长度存在一个最佳值。     

二十辊森吉米尔轧机辊系稳定性的有限元分析

应用ABAQUS有限元软件建立了二十辊轧机有限元分析模型,研究了不同辊径配置及不同轧制力工况对二十辊森吉米尔轧机辊系稳定性的影响。结果表明:第1中间辊辊径差不小于2mm时,第1中间辊和第2中间辊被挤出;第2中间辊辊径差不小于4mm时,辊系失稳散落;第2中间随动辊比驱动辊小,会使第1中间辊辊间距变小,并使第2中间驱动辊与B、C支撑辊接触点的应力变小。随着轧制力的增大,第1中间辊的辊间距增大,第2中间驱动辊与B、C支撑辊接触点处的应力也增大。     

6082铝合金双面搅拌摩擦焊接头组织与性能

文中研究了改变搅拌针针长与焊缝相对位置对25 mm厚6082-T6铝合金双面搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响规律.结果表明,当搅拌针针长不足以覆盖1/2板厚时,针端搅拌力不足,焊缝中心存在大尺寸缺陷,拉伸与弯曲性能较差;当搅拌针针长超过1/2板厚0.5 mm时,焊缝中心依然存在间隙,但不明显影响拉伸与弯曲性能;当继续增加...     

平面精压长矩形板模具表面形状的解析模型

应用平面精压工序精压长矩形板时,若将平面精压模具的表面制造成微凸面形状,则平面精压时,刚好使模具表面变形成平面,使工件获得平整的表面。根据翁克索夫等人提出的镦粗时接触面上的摩擦切应力分布规律,分析了长矩形板平面精压时,接触面上摩擦切应力按线性分布摩擦定律情况下工件与模具的变形。利用主应力法求出接触面上的分布压应力,导出了平面精压长矩形板模具表面微凸面形状的解析公式。