立式离心铸造熔体充填量的研究与模拟

通过受力分析，建立了立式离心铸造钛合金熔体充填流动的数学模型，以及相应的数值模拟模型；通过水力学试验模拟进行验证，与试验结果的良好符合，证明了数学模型的正确性及数值模拟结果的准确性。理论分析和试验结果表明，充填量随充填时间和离心转速的增加而增加，但是过高的转速却会导致型腔中熔体充填量的下降。     

AZ31镁合金搅拌摩擦点焊温度场的检测及数值模拟分析

以AZ31镁合金搅拌摩擦点焊过程为研究对象,分析搅拌头不同转速和压入速度对焊接过程温度场的影响。温度场的测定主要通过将两个热电偶分别植入搅拌头轴肩和搅拌针顶端。试验结果表明,搅拌头最高温度随转速增加而增加,所得最高温度为532.530℃,最高升温速率为93.974℃/s,而同一转速下压入速度对最高温度没有影响。使用Deform-3D软件进行AZ31镁合金搅拌摩擦点焊过程温度场数值模拟分析,数值模拟结果与试验结果基本吻合。     

搅拌摩擦焊材料流动黏滞滑动模型

针对搅拌摩擦焊稳态焊接过程中搅拌头与焊缝材料出现相对滑动的现象,提出对该物理现象进行描述的数学模型,并应用COMSOL Multiphysics有限元软件建立基于流体力学的搅拌摩擦焊黏滞滑动三维流场数值模型,对6061-T6铝合金进行搅拌摩擦焊接模拟。模拟结果表明,采用该黏滞滑动数学模型获得了与实际吻合的温度场和速度场,验证了该黏滞滑动模型的有效性。     

叶片模锻过程的微观组织数值模拟研究

借助数值模拟技术预测叶片模锻过程的微观组织演变,对于优化工艺参数、提高成形质量及其使用性能有着十分重要的作用.为此,本文介绍了与叶片模锻成形微观组织演变相关的数学模型,并概述了数值模拟技术在该领域的研究现状及其发展趋势.     

铸件三维凝固模拟新技术

建立了应用有限元法进行复杂铸件凝固数值模拟的数学模型，讨论了铸件／铸型等效边界条件、结晶潜热处理及确定缩孔缩松预测判据临界值的新方法，从而使计算时间和内存节省７０％～９０％，提高了计算和预测精度，模拟预测结果与实际结果基本一致．     

转速对风机叶片位移和应力的影响

以NREL 5MW风力机为研究对象,基于ANSYS Workbench平台建立风力机叶片流固耦合数值模型,研究风力机叶片位移、应力随转速的变化规律,并利用Fourier函数拟合不同转速下叶片最大位移和应力数据。结果表明：叶片的位移、应力响应均随转速增加,峰值左移,在相同时间内完成周期增多,峰值增大但增幅减小;随转速增加,位移呈现出从叶根向叶尖递增的分布,而叶片最大应力集中在中部和根部;叶片最大应力、位移随转速变化的曲线呈现S型,Fourier拟合曲线较好地反映了叶片响应规律。该研究结果为风力机安全运行提供了参考。     

2219铝合金厚板搅拌摩擦焊接温度场数值模拟

通过已建立的数学模型利用ANSYS软件,对14mm厚2219铝合金搅拌摩擦焊接过程(搅拌头插入阶段和焊接稳定阶段)中的温度场进行数值模拟,并与在焊缝相应位置埋入热电偶检测结果进行对比分析.试验发现,搅拌头插入阶段焊缝的温度变化与焊接速度无关,开始阶段升温速率最大;焊接稳定阶段,沿板厚度方向呈现上宽下窄、上高下低的温度梯度分布趋势.两个阶段都是旋转频率越高,焊缝的峰值温度越高.结果表明,温度场模拟与试验检测结果基本吻合,数学模型正确.     

离心铸管充型过程中夹杂物运动规律数值模拟研究及应用

对卧式离心铸造充型过程中流体质点受力进行分析，根据夹杂物运动规律推断出不同种类夹杂物沉淀分离时间及最佳浇注温度。基于Procast软件建立了卧式离心铸造充型过程夹杂物运动模型，对离心铸管在不同转速条件下夹杂物运动轨迹及最终停留位置进行了数值模拟及工艺优化。结果表明，夹杂物密度越小、粒子尺寸越大，分离时间越短。5μm的SiO2夹杂最容易在离心力的作用下从金属液中甩出，并最终停留在铸管内表面。适合L605离心铸管最佳浇注温度为1580℃，离心转速为2800r/min。在此工艺参数条件下，对离心铸管进行了实际浇铸实验，利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM及EDS）获得其夹杂物分布和成分信息。实际铸件夹杂微观分析结果与数值模拟的一致，验证了预测及模拟结果的有效性。     

ZG0Cr13Ni4Mo不锈钢铸件微观组织试验研究

以长江三峡水轮机叶片所用材料为研究对象，设计并浇注了两种类型的大型试件。用金相显微镜及扫描电镜观察了铸态下微观组织形态，测定了奥氏体晶粒大小、奥氏体晶粒内马氏体板条束个数和马氏体板条间距。分析了ZG0Cr13NiMo不锈钢铸件凝固相变过程，阐明了该材质最终微观组织的特点。试验结果和数值模拟结果对比，可以验证数值模拟结果的可信性。     

HPMO作用下铸锭内部电磁场、流场和温度场的数值模拟

建立了冒口脉冲磁致振荡(HPMO)作用下18 t铸锭凝固过程的数学模型,运用商业软件ANSYS对铸锭凝固过程的电磁场、流场和温度场的分布进行了数值模拟。研究结果表明,HPMO在铸锭内部产生的电磁效应主要集中在铸锭冒口区域,并随时间和空间不断变化,该结果为HPMO在大铸锭工业生产中的应用提供了重要的参考依据。     

涡轮叶片平衡角的优化设计

应用塑性理论的基本方法ＳＬＡＢ法提出了涡轮叶片平衡角的优化方法，并编制了计算机程序。     

水轮机叶片铸造过程型线尺寸检测及控制研究

水电、核电、风电是目前全球倡导优先开发的绿色能源,而在这三大能源资源中,水能又是我国最丰富的能源资源,也是中国现有能源中唯一可以大规模开发的清洁、可再生能源,大力开发利用水能对实现可持续发展具有重要的现实意义。     

高压涡轮导向叶片裂纹定性分析

对国内某型飞机发动机在试车及飞行后,在高压涡轮导向叶片局部出现的裂纹进行了系统的研究和分析,通过对裂纹宏观形貌、裂纹的断口形貌和叶片金相组织状态的分析对比,对叶片裂纹性质进行了确认,该叶片气膜孔边缘裂纹为热疲劳裂纹,早期疲劳开裂与尖锐的气膜孔孔口边缘有关。     

叶片辊轧工艺的计算机模拟

用MSC/superform软件对叶片辊轧工艺进行了数值模拟,分析了坯料与轧辊之间的摩擦系数对辊轧工艺的影响,优化设计了工艺参数,为叶片辊轧工艺的制定提供了依据。     

凸轮在数控剪板机刀片间隙调整机构中的应用

介绍了数控剪板机刀片间隙自动调整机构中两种不同电位器反馈刀片间隙值的方式。实践证明：凸轮和直线电位器并用的结构,能真实反馈刀片间隙,准确控制间隙精度,从而可靠地保证了剪板质量。     

铝合金涡轮叶片砂芯芯盒的设计与制作

涡轮叶片铸件的难点是叶片砂芯的制作。采用线切割的方法制作涡轮叶片砂芯芯盒，用该芯盒手工起模制作叶片砂芯。对于产品批量适中的铸件，本制芯方法可行而适用。     

一种定向凝固高温合金的薄壁效应研究

采用定向凝固无余量精铸工艺，制造接近于空心涡轮叶片壁厚的管状薄壁试样(δ=1．0～1．4mm)，研究了一种新型定向凝固高温合金的薄壁性能。结果表明，薄壁试样的持久性能与标准试样(直径5mm)相比无明显下降，说明在本试验条件下，该合金的薄壁效应不明显，从工艺因素和显微组织方面讨论了试验结果。     

双锯片抛光机结构设计与分析

提出一种双锯片抛光机结构方案,可同时抛光两个锯片,从而提高了生产效率;并将原来的卧式结构改进为立式结构,从而减小占地面积。利用Pro/E三维软件建立其主动轴三维模型,并用ANSYS软件对主动轴进行了静力及振动分析,得到了应力分布图、结构变形图、前6阶振型图。分析结果表明:节点最大等效应力和节点最大位移均在规定范围之内,振动频率远大于振源频率,不会发生共振。实践表明:在此基础上研制的双锯片抛光机运行良好,满足企业实际需要。     

Integrating physical and numerical simulation techniques to design the hot forging process of stainless steel turbine blades

The paper presents a joint application of finite-element-based numerical simulation and real-material-based physical simulation techniques for design and optimisation of the hot forging operations to manufacture high strength stainless steel turbine blades.2D simulations of the forging steps carried out using a suitably calibrated finite element model are combined with systematic analysis of microstructure evolution during forging experiments, with particular care to formation of the brittle δ-ferrite phase at high temperatures. A correlation is established between microstructure and thermal and mechanical parameters characterising forging operations.On the bases of numerical and experimental results, the actual forging process is re-designed, reducing the total number of forging steps. Industrial trials, conducted with the optimised process parameters, demonstrate the effectiveness of the developed procedure.     

核电厂汽轮机低压转子叶片叶根超声检测技术

汽轮机低压转子是核电厂重要的转动设备,高速旋转的过程可能导致叶片叶根裂纹的产生,从而影响到低压转子的安全运行。介绍了针对汽轮机转子末三级叶片叶根采用的超声检测方法,通过对叶片叶根超声检测技术研究,掌握叶片叶根缺陷信号的判断方法。现场检测结果表明开发的检验技术应用效果良好,在保证核电厂汽轮机安全、可靠运行上起了重要的作用。