轴类大锻件心部压实锻造法的模拟实验与有限元分析

本研究采用简化三维刚塑性有限元法对几种轴类大锻件心部压实锻造法作理论分析,并用铅试件做模拟试验,进行印证。本文介绍了分析方法、对各种锻造方法最佳参数的分析结果以及汽轮机转子锻坯分析示例。研究表明,简化三维刚塑性有限元分析能很好地反映试件变形、载荷等规律,分析结果与模拟实验结果相符;有限元计算出的模拟孔锻合指数η(或孔隙压缩率α)可以用来判断锻合压实效果。研究结果还表明,当采用最佳参数时,WHF 法比 FM 法和 FML 法优越。     

椭圆形筒拉深成形规律研究

本文利用刚塑性有限元法模拟了椭圆形筒拉深成形的全过程，研究了椭圆形筒的变形特点，并给出一次拉深时的成形极限。     

大型零件M锻造法及其孔洞缺陷锻合过程的数值模拟

本文针对大型锻件镦粗过程的金属变形特点,介绍了一种能够缩小锻件难变形区的"M形板"镦粗方法--M锻造法,并利用大型商用有限元软件Deform 3D建立了M锻造法镦粗过程的刚塑性有限元模型,对锻件内部孔洞锻合过程进行数值模拟,结果表明锻件内部应力状态良好,并能有效锻合锻件心部及难变形区域内孔洞型缺陷.     

FM上下V型砧新锻造法拔长圆柱体时心部应力场的定量物理模拟

采用光塑性法对ＦＭ上下Ｖ型砧新锻造法的锻件心部应力状态进行了测试与计算。得出了当砧宽比Ｗ／Ｄ＝０．３４时，锻件心部处于三向压应力的结果。该结果与作者所作的定性模拟结果相吻合。研究内容对生产实践有指导意义。     

椭圆形筒拉深成形变形规律研究

本文利用刚塑性有限元法模拟了椭圆形筒拉深成形的全过程，研究了椭圆形筒的变形特点，并给出了一次拉深时的成形极限。     

基于ABAQUS的大尺寸弹丸喷丸过程数值模拟

利用ABAQUS软件建立了单弹丸和多弹丸的喷丸有限元模型,研究了大弹丸喷丸2024铝板的动力学过程,分析了弹丸直径和喷丸覆盖率对板材塑性应变和沿弹坑表面及厚度方向残余应力的影响。模拟结果表明,增加弹丸直径可以使板材塑性应变层及残余压应力层深度增大,弹坑尺寸及弹坑"凸边"附近的残余拉应力也随之增大;塑性应变层和压应力层深度随喷丸覆盖率的提高而增大,但覆盖率达到一定程度时增加不再明显。     

FM锻造法在小吨位压机生产大型支承辊中的应用

生产大型支承辊时．所有钢锭较大。受压机吨位的限制。不能满足WHF锻造法要求的砧宽比和压下率．心部应力应变状态较差？容易出现心部缺陷．探伤合格率低,而采用能够提供良好应力应变状态的FM锻造法。可提高产品合格率。 满足小吨位压机生产大型支承辊的需要,     

考虑材料参数的刚粘塑性有限元初始速度场自动生成方法

本文采用一种包含材料硬化指数ｎ和速率敏感性指数ｍ的刚粘塑性有限元模型，阶段硬化处理考虑到等效应力公与应变率有关，依据线粘性材料假设，提出了考虑材料参数ｎ、ｍ影响的刚粘塑性有限元初始速度场自动生成方法，改进了文献［３］方法。数值模拟结果与有关文献的计算和实验结果进行了比较，表明本文方法是有效的。     

焊接应力场与应变场的计算与讨论

经典的观点认为焊缝存在残余压缩塑性应变,而目前有学者认为焊缝是在冷却的过程中形成的,与加热过程无关,认为焊缝只存在拉伸塑性应变,而不存在压缩塑性应变.针对这一对传统残余塑变理论的质疑,采用有限元方法对薄板熔焊对接接头纵向应力和应变的瞬态变化以及由焊缝中心到母材边缘的纵向应力和应变分布情况进行了计算.结果表明,焊缝及近缝区存在着残余压缩塑性应变,应力状态为拉应力,由焊缝中心到母材边缘其纵向应力由拉应力转变为压应力,纵向压缩塑性变形量逐渐下降,离焊缝较远受温度场影响较小的母材不产生塑性变形.     

刚塑性含空穴材料的有限元方程的研究

基于Gurson含空穴刚塑性材料的塑性势方程及其修正式 ,在材料的本构方程中引入了空穴损伤 ,体现了材料的体积变化 ,推导出应力 应变 损伤耦合的有限元列式和求解方法 ,为研究体积成形时材料的损伤和裂纹的扩展奠定了基础。并借鉴可压缩材料的有限元简化格式 ,简化了单元名义等效应变速率ε·的矩阵表达式 ,并进一步简化了有限元列式     

应变梯度塑性理论模拟晶粒尺寸对铝多晶体强度的影响

采用经典塑性理论与基于微观机制的应变梯度（MSG）塑性理论对不同晶粒尺寸铝多晶的应力-应变关系进行了模拟分析,结果表明：基于微观机制的应变梯度本构方程所得的应力-应变曲线中,随着晶粒尺寸的减小,塑性应变功明显增加．晶粒直径为20μm的应力-应变曲线稍高于经典塑性理论得到的曲线,这进一步说明随着晶粒尺寸的增大,应变梯度的贡献逐渐减小,同时计算所得的屈服强度与晶粒尺度关系拟合的直线与铝晶体的Hall-Petch直线比较吻合。     

WHF法错砧锻造效果模拟研究

本文采用孔洞临界闭合测定仪,测得WHF法单砧拔长时全场孔洞临界闭合值,绘出闭合区分布图,并分析了闭合区面积与压下率的关系.在此基础上研完了WHF法连砧,翻转拔长时孔洞闭合规律与应变分布,将错砧拔长与不错砧拔长进行了比较.本文分析了一般的拔长工序不能有效锻合内部孔隙性缺陷的原因,用实验证明了WHF法进行错砧拔长能够锻合内部孔隙,并提出了错砧方案.     

冷锻过程局部镦粗规则的研究及应用

本文以不同高径比的试样在仿真有限元软件DEFORM中进行三维动态模拟,分析不同的模具结构对圆柱体坯料局部镦粗成形过程的影响,研究冷锻过程中的局部镦粗规则,并以伞齿坯的成形为例证明此规则的合理性.     

紫铜的非比例循环塑性变形行为实验研究

对紫铜在非比例循环加载下的循环行为进行了实验研究,开展了圆形和菱形应变路径的双轴非比例循环加载试验,并进行了４种具有平均应力排比例循环路径的循环棘轮试验,实验研究表明,紫铜的塑性应变率方向和塑性模量的演化强烈地依赖于应变路径形状和等效应等幅值;紫铜的非比例循环棘轮行为也明显依赖于加载路径形状、幅值,平均庆力及其历史。     

上限原理在重轨万能轧制过程平均温度计算中的应用

在重轨万能轧制过程中,首先建立了简化的三维几何模型,然后分别给出了轨腰、轨头及轨底的运动学许可速度场以及相应的应变速度场和剪应变速度强度。根据上限原理分别求出了轨腰、轨头及轨底在运动学许可速度场下的塑性变形温升和摩擦温升,并且求得了轧件在相邻机架之间的穿梭温降。根据水平辊和立辊的能量平衡条件求出了接触温降,得到了轧件在单个机架上变形前后的温度变化。为了验证理论模型,对轧制过程的温度变化进行了刚塑性有限元仿真,得到了钢轨各部分的平均温度的有限元解。通过比较理论解、有限元解和实测表面温度可知,上限原理求得的平均温度值大于表面温度实测值,而且接近于有限元解,能更准确地表示轧件温度。因此,根据上限原理控制轧制温度从而控制钢轨的微观组织变化以得到高质量钢轨是可行的。     

对轮旋压过程的刚塑性有限元分析

提出了一种新的成形工艺－－对轮施压。并用刚塑性有限元进行了分析,得到了变形区的塑性流动场、速度场;以及旋轮的进给速度、减薄率对变形的影响。这对研究对轮施压新工艺,正确选择工艺参数具重要的理论意义。     

利用数学规划的刚塑性成形有限元仿真方法研究

本文建立了金属刚塑性成形问题的数学规划有限元求解模型 ,将体积不变、边界接触条件和体积不变条件处理为数学规划的约束条件。通过构造迭代算法 ,将变形体分为刚性区域和塑性区域 ,并利用罚函数法消去刚性区约束条件 ,把非线性规划问题归结为求解一系列的二次规划问题。以铅柱镦粗作为仿真计算实例来验证算法的有效性。     

超薄板料微弯曲成形过程中尺度效应的数值研究

近年来,大量的实验研究表明,金属材料在微观尺度下的力学行为不同于经典连续介质力学的预测.由于微米或亚微米量级金属构件在MEMS系统中的广泛应用,这对微构件加工成形过程中工艺参数选取的理论依据提出了迫切的要求.应变梯度塑性理论能够较好地反映材料的尺度效应,文章采用该理论,对超薄板料弯曲成形过程中的尺度效应现象进行了数值研究.计算结果表明,对于微米量级的薄板,其力学行为受板厚的影响很大.当板厚接近于材料特征长度时,其挠度曲线、应力应变分布与经典塑性理论预测有很大的区别;当板厚远大于材料特征长度时,梯度理论预测结果与经典塑性理论预测一致.因此,在超薄板料的塑性成形过程中,工艺参数的选取需要考虑其尺度效应才能达到设计要求.     

真空脱碳过程的数学模拟研究

基于质量守恒和动量守恒,结合脱碳动力学条件建立了真空脱气（VD）过程中钢液流动和脱碳过程相耦合的数学模型,利用该模型可以对不同工艺条件下的VD脱碳过程进行模拟研究,模拟结果表明,VD脱碳过程主要是依靠钢液内部的CO气泡脱碳;Ar气泡脱碳以及钢液自由表面的脱碳贡献相对较小。