变分不等原理的优化解法及应用

将变分不等原理应用到塑性成形速度场的近似求解中，通过近似速度场，得到塑性成形过程中所需要的外力。为了避开直接求解变分不等式的困难，使用优化方法对塑性成形问题的能量泛函求极小值来得到相应的近似解，为了证明方法的有效性，计算了平面应变镦粗的成形问题，并与解析解及实验结果进行了比较。     

45＃钢锻件热镦粗过程晶粒尺寸模拟

主开发的镦粗过程锻件组织模拟软件，对45＃钢热镦粗过程中的晶粒尺寸进行了模拟，得到了不同压下量下的应变场、应变速率场以及动态再结晶晶粒尺寸的等值线，并分析了压下量对各场变量变化规律的影响。     

管材无模镦粗壁厚变化理论研究

对管材无模镦粗变形速度场及壁厚变化规律进行了理论研究．分析了管材无模镦粗的变形模型、速度场以及壁厚变化的影响因素及影响规律,采用上限法确定了管材无楼镦粗速度场及壁厚变化物理模型,为管材无模镦粗工艺工业化应用奠定基础．     

塑性变形时接触摩擦系数的确定

应用能量法推导了圆环镦粗时的速度场、应变速率场及总功率,给出了中性层半径的理论解析式,绘制出理论校正曲线。其结果有一定的正确性,可在实际中应用。     

球形砧镦粗的数值模拟

利用MSC.SUPERFORM软件对球形砧镦粗圆柱体进行了数值模拟.介绍了变形过程中,在不同球形砧半径时坯料内部的径向应力分布情况以及不同压下率时坯料内部的变形过程及应力、应变分布情况;并对比分析了球形砧镦粗和普通平砧镦粗时的应变情况.分析结果表明该新工艺有助于改善坯料内部的应力、应变状态,锻合内部缺陷如空洞等.     

上界法中应力分布的求解

本文在设定运动许可的速度场基础上，求出应变分布，推导出球应力分量的计算方法，从而解决了上界法中应力分布的求解问题，并对圆柱体镦粗过程进行了求解。     

45#钢锻件热镦粗过程晶粒尺寸模拟

应用自主开发的镦粗过程锻件组织模拟软件,对45#钢热镦粗过程中的晶粒尺寸进行了模拟,得到了不同压下量下的应变场、应变速率场以及动态再结晶晶粒尺寸的等值线,并分析了压下量对各场变量变化规律的影响.     

45#钢锻件热镦粗过程晶粒尺寸模拟

应用自主开发的镦粗过程锻件组织模拟软件 ,对 45 #钢热镦粗过程中的晶粒尺寸进行了模拟 ,得到了不同压下量下的应变场、应变速率场以及动态再结晶晶粒尺寸的等值线 ,并分析了压下量对各场变量变化规律的影响 .     

粉末体成形的有限元数值模拟

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,说明了粉末体材料在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。     

快速车轮成形过程的刚塑性有限元数值模拟

采用刚塑性有限元模拟软件TFOMR2模拟了915KKD快速车轮的预成形过程。通过分析车轮预成形过程的塑性流动规律和镦粗压下量对预成形的影响，预测了预成形后毛坯充填模膛的情况，并得到了较佳的镦粗压下量值，为车轮成形工艺设计提供了科学依据。     

锻件内部孔洞闭合的研究

采用MSC.Superform软件对镦粗变形过程中圆柱形锻件内部孔洞的闭合规律进行数值模拟,得出孔洞闭合的临界压下率.采用聚碳酸酯制备内部有孔洞的柱形试样并进行镦粗变形的物理模拟,研究孔洞闭合规律.实验结果与数值模拟结果吻合得较好.     

P91厚壁管穿孔过程中孔洞演变规律的模拟

本文借助大型有限元软件Deform模拟分析P91厚壁管在穿孔过程中的孔洞演变规律,重点分析了孔洞在镦粗穿孔过程的温度场、等效应力、等效应变等方面的变化情况,促进工艺制定由经验走向科学.     

圆柱件无鼓镦粗的模拟研究

采用模拟研究的方法，得出了圆柱件镦粗时所产生的鼓形与压下率、凹形比和高径比的关系。可用于无鼓镦粗和微鼓镦粗的工艺参数设计。为定量计算圆柱件镦粗产生的鼓形值提供了算式。     

单榫头叶片锻造过程应力应变场的三维有限元分析

为了获得单榫头叶片锻造过程中应力，应变场的分布规律，利用自行开发的三维有限元模拟分析软件对其成形过程进行了模拟分析，研究结果表明，单榫头叶片锻造过程是非稳态的塑性流动过程，叶身横截面内的变形类似于圆柱体的镦粗，且心部所受的变形和三向压应力最大；随着变形程度的增加，等效应力，等效应变等变量值增加，且变形的不均匀程度也在增加；通过对应力应变的分析可以预测缺陷产生的可能部位，并提出相应的防止措施，该研究对了解和掌握叶片锻造过程的变形规律具有重要意义。     

平面塑性变形的剪切变形线

基于平面塑性变形的特点，提出了平面剪切变形线的概念，从而为塑性理论平面问题补充了一个新概念。剪切变形线作为平面塑性变形的一个基本物理特征，使得平面应变问题和平面应力问题的特征理论有了统一的物理解释。     

各向异性砂土剪切带角度的理论分析

针对平面应变条件下各向异性砂土剪切带角度的试验规律,采用传统的3种理论和分叉理论进行对比分析。将平面应变条件下剪切带角度的试验结果按照传统3种理论整理发现,尽管传统3种理论可以估算同种砂剪切带角度的极小、中间和极大值,但无法解释其各向异性规律。砂土在平面应变条件下破坏时会产生明显的剪切带,当剪切带方向和砂土沉积面方向接近时,会较早诱发剪切带的产生,使材料强度降低,造成了平面应变条件下各向异性强度规律明显不同于常规三轴条件下的试验规律,采用分叉理论结合各向异性模型则可以有效解释这个规律。随砂土沉积面角度的变化,模型可以从细观角度解释常规三轴条件下剪切带角度的单调变化的试验规律,结合分叉理论可以描述平面应变条件下其先减小然后增大的规律。通过几种理论对比分析表明,模型结合分叉理论不但能够描述多种应力状态下的平面应变和常规三轴应力条件下剪切带角度表现的不同规律,而且能够从细观角度解释其各向异性成因。     

镦粗成形工艺的类等势场分析法

以镦粗成形工艺为例提出了一种新的适用于实时控制的快速模型构建方法。通过对镦粗件初始形状和终了形状电极的缩放,形成一个完整的静电场,并获得按照一定规律渐变的介于2个导体形状之间的等势线。根据其分布规律确定出坯料内部的流线和等势线以及坯料内部质点的流动情况,进行了相关场变量的分析计算,最后将计算结果与有限元法分析结果进行了比较,分析表明,该方法可行、计算结果可靠、计算过程快捷。     

无头铆钉压铆力数学建模与仿真分析

无头铆钉压铆连接是航空薄壁件的主要连接方式,作为影响铆接质量的主要工艺参数,压铆力的大小通常只能根据经验给出,缺乏理论依据。文章首先分析无头铆钉压铆过程,将其划分为4个阶段,其中铆钉镦头的真实应变由钉杆均匀敦粗阶段与镦头形成阶段的应变构成。基于以上分析,针对无头铆钉压铆力计算提出采用幂指数硬化理论建立计算压铆力的物理公式,从而确定压铆力关于镦头高度的数学函数;其次根据无头铆钉压铆过程特点,采用轴对称模型对其进行有限元仿真;最后用上述方法对直径相同而镦头高度不同的一组无头铆钉压铆力进行计算并对计算结果进行对比分析,对比分析结果表明文中建立的求解压铆力的物理公式有效性良好。     

考虑巷道轴向影响的地下围岩应力场简化模型

由于多种因素影响的缘故，地下巷道轴向往往与最大主应力方向并不一致，这使巷道问题视为平面应变问题失去了应有的基础。从空间三维应力场简化模式出发，推导出圆形巷道围岩应力场与巷道轴向的对应关系，并提出了将广义平面应变问题转化为狭义平面应变问题的应力修正公式，这为巷道问题的理论分析与数值计算提供了必要的理论依据。     

超声振动辅助微镦粗仿真及试验研究

为改善材料塑性,降低微镦粗成形力,延长模具寿命,提高微镦粗成形质量,开展了超声振动辅助微镦粗研究.对紫铜超声振动辅助微墩粗进行建模仿真,研究超声参数对微墩粗成形力、试件变形的作用规律;搭建超声振动辅助微成形平台并进行试验,获取不同超声功率下紫铜微镦粗成形力曲线和成形件表面形貌、尺寸等参数.仿真结果表明:超声振动使微镦粗成形力降低,试件变形增大,且成形力降低量、试件变形增大量与超声振幅成正线性关系,与超声频率成非线性正相关.试验结果表明:超声功率越大,微镦粗成形力降低值越大;超声功率小于1.5 kW,超声功率越大,成形件表面越平整;超声功率大于1.5 kW,超声功率越大,成形件表面越粗糙;超声功率小于1.8 kW,超声功率越大,成形件鼓形越小,成形越均匀;超声功率达到1.8 kW后,成形件变形集中在两端,微镦粗成形严重不均匀.仿真和试验研究表明,超声振动可以降低微镦粗成形力,加速材料塑性变形,提高微镦粗成形效率,改善成形件表面形貌,减小微镦粗鼓形并提高微镦粗均匀性.