切屑数值模拟研究之中碳钢的高速加工

通过建立的正交切削有限元模型,采用Cockroft-Latham切屑断裂标准作为工件材料失效准则对45号钢高速加工过程进行了数值模拟,得到了崩碎状切屑的形成过程。并对切削过程中获得的切削力曲线及切削温度场分布进行了分析。加工过程中由于崩碎状切屑的不断产生导致切削力及切削温度产生较大的波动。数值模拟结果为进一步研究45号钢高速加工切削机理及切削参数优化、刀具几何尺寸的设计提供了基础。     

高速切削有限元模拟加工温度场分析

以高速切削条件下的数控车刀为研究对象,利用ANSYS有限元仿真软件对刀具的温度场进行模拟和分析,得出温度场的分布规律,验证切削速度对温度场的影响,为优化切削参数,延长刀具寿命提供一定的依据。     

摩擦系数对不同截面纯锆单道次ECAP变形影响的有限元模拟与实验验证

利用商业有限元软件Abaqus模拟不同截面形状纯锆试样在不同摩擦系数条件下单道次等通道转角挤压变形。模拟结果表明,摩擦系数对挤压载荷有明显影响,随着摩擦系数的增大,截面形状对挤压载荷的影响越来越小。同时发现,随着摩擦系数的增大,Z面等效应变分布均呈减小趋势,且圆形试样减小幅度大于方形试样,说明摩擦及圆形截面有助于工业纯锆的均匀变形;对X面的等效应变分布分析发现,摩擦系数对圆形试样X面等效应变分布影响不大,方形试样X面变形均匀性随摩擦系数的增大而减小。考虑到摩擦会导致挤压力过大,因此在挤压过程中应适当减小摩擦系数,并选择圆形截面试样。     

高速碰撞问题的有限元法模拟

高速碰撞问题，由于其作用时间短、变形大、由于侵彻使得接触界面复杂以及材料的应变率和破坏效应的影响，使数值分析问题十分困难。本文算例计算结果说明运用ABAQUS／EXPLICIT程序对高速碰撞问题可以进行有效的数值模拟。     

空间碎片高速撞击的数值模拟方法评述

计算机数值模拟是实现空间碎片撞击效应地面模拟的重要手段之一。撞击速度增加,撞击的物理机制和效应将发生改变,计算机数值模拟方法也应随之丰富和全面。介绍了基于有网格和无网格方法的高速撞击数值模拟发展历程,并针对数值模拟中常用的有限元法和SPH法进行了分析比较,阐述了高速撞击计算机模拟中无网格法的计算优势,并提出量子力学在未来无网格法数值模拟中的可能应用。为空间碎片高速撞击更加真实可靠的数值模拟提供参考。     

高速列车客室内部流场计算流体动力学数值模拟

针对高速列车的车厢内温度场和流场进行CFD模拟分析,对车内热舒适性做出评价。本文计算得出列车车厢在4500m3/h的送风量和18℃的送风温度下,车厢内的平均温度约为24.9℃,PMV值介于0~1.0,车厢内的热环境为中等舒适状态。车厢内的空气龄较小,乘客区气流分布较为合理。部分区域,如行李架和车厢后部,存在温度偏高和空气龄较大的现象。     

高速切削刀具优化应用

本文介绍了高速切削刀具材料、参数，高速切削刀具工艺参数的优化设计等。     

切削用量对切削振动影响的实验研究

针对钛合金进行干式车削实验,通过单因素实验法,研究了切削用量中切削速度、进给量和切削深度单独变化对切削振动的影响.研究结果表明:随着切削速度的上升,切削振动加速度先上升后下降再上升;随着进给量变大,切削振动加速度也变大;切削振动加速度随着切削深度的增大而增大,当切削深度达到某个限度时,切削振动加速度开始减小.     

高速弹丸撞击1420铝合金过程数值模拟

利用有限差分方法模拟了GCr15钢弹丸高速撞击1420铝合金半无限厚靶过程,结果表明,弹丸前方材料向前方运动,而后方材料则经历减速过程甚至出现反应运动,导致自由表面的突起,弹丸前端最大压应力达到10^10Pa数量级,应力和应变在弹孔周围的分布极不均匀,越靠近弹孔处越大,随着弹丸的深入,弹丸周围的塑变加大。     

高速切削加工的特点及应用

随着 NC 和 CNC 技术的迅速发展和日益普及,HSM 即使用高速切削机械的加工技术已越来越受到人们的重视。HSM 不仅可以提高加工效率,降低成本,而且可以提高加工精度,改善加工质量。同时,HSM 的发展又对主轴系统、进给系统、CNC 控制系统、刀具、刀具夹持系统等各方面提出了新的要求。本文对高速切削的特点及实现高速切削加工的要求做一些具体的分析。     

Shear coefficient determination in linear friction welding of aluminum alloys

In the present study, a combined experimental and numerical investigation on Linear Friction Welding (LFW) of AA2011-T3 aluminum alloy was carried out in order to find the temperature dependent shear coefficient to be used in a 3D numerical model of the process. Torque, oscillation frequency and pressure were acquired in order to calculate the shear stress at the interface. A numerical thermal model was used to calculate the temperature at the interface between the specimens starting from experimental temperatures acquired through a thermocouple embedded in the LFW specimens. Finally, the calculated shear coefficient was used to model the contact between the two specimens in a dedicated 3D, Lagrangian, thermo-mechanically coupled rigid-viscoplastic numerical model of the LFW process. A narrow range of variation of the shear factor vs temperature curve was found with varying LFW process parameters and good agreement was obtained for the temperature prediction of the 3D model of the process.     

Calculation of friction coefficient of a solid-liquid interface via a non-equilibrium molecular dynamics simulation

The problem of characterizing a fluid flow near a solid surface is considered. The interface parameters are the friction coefficient and the hydrodynamic location of the interface. A method to obtain quantitatively these parameters from a non equilibrium molecular dynamics (NEMD) simulation is presented. Results for the flow of a soft sphere fluid confined between two corrugated surfaces are presented.     

高速摩擦制动界面振动信号时频法分析技术研究

利用MM-1000型摩擦制动试验机进行了高速摩擦制动试验,使用加速度传感器采集了摩擦制动过程中界面轴向与径向振动信号。利用Morlet小波变换对不同制动压力、干湿工况下的振动信号进行分析,结合摩擦制动过程中瞬时摩擦系数变化对高速摩擦制动界面振动行为时频法分析技术进行了研究。结果表明:重采样能够大幅减小计算量且对低频段振动时频分析无明显影响;Morlet小波时频分析比短时傅里叶变换和HHT边际谱具有更好的分辨率,对制动界面振动信号处理效果更好;时频图中的斜率与制动过程中的转速变化相对应,表明高速摩擦制动过程中转速基本呈线性降低;结合时频图与瞬时摩擦系数曲线可以评估高速摩擦制动过程中界面状况变化过程;振动能量主要集中在基频、二倍频和三倍频,超过三倍频部分能量较少。     

深冷处理消除铝合金板材残余应力的建模与仿真

介绍了用(热)弹塑有限元技术对铝合金板材深冷处理过程进行建模与仿真的基本原理.基于实验研究探讨了深冷处理数值模拟所需的7075铝合金材料的物性参数.运用ABAQUS6.5有限元软件,对7075铝合金板材深冷处理过程瞬态温度场与应力场进行了数值模拟.数值模拟得到的残余应力值与已发表文献的实验结果比较一致.最后分析了不同厚度铝合金板材的深冷处理应力消除效果.     

桥壳热冲压成型过程的数值模拟

应用三维弹塑性有限元模型和MSC.M arc软件对桥壳的热冲压成型过程进行了数值模拟,通过模拟桥壳在不同的冲压温度、冲压速度、摩擦条件下的成型过程,考察了冲压温度、冲压速度、摩擦条件对冲压过程中温度场、应力场分布的影响规律.研究发现:在桥壳热冲压过程中,应力和温度值虽然会随冲压温度等工艺参数的变化而变化,但它们的分布规律不变.在此基础上,确定了最佳的热冲压工艺参数,其中冲压温度应高于700℃,冲压速度应小于20 mm/s.     

Numerical simulation of humping phenomenon in high speed gas metal arc welding

It is of great significance to obtain a thorough understanding of the physical mechanisms responsible for humping bead phenomenon in high speed gas metal arc welding (GMAW) in order to raise welding efficiency. Experiments were conducted to observe the weld pool behaviors in high speed GMAW, and it was found that both the severely deformed weld pool surface and strong backward flowing play a dominant role in humping bead formation. In this study, a mathematical model is developed to quantitatively analyze the forming mechanism of humping beads for high speed GMAW through considering both the momentum and heat content distribution of the backward flowing molten metal inside the weld pool. The transient development of temperature profiles in the weld pool with severe deformation demonstrates the humping bead forming process under some welding conditions. The predicted and measured humping bead dimensions are in agreement.     

非等温RTM工艺的数值模拟

现代RTM生产工艺填充速度快、固化周期短,是一个非等温的生产过程。通过分析RTM工艺过程,考虑了能量守恒和固化反应,运用控制体/有限元格式和迎风格式,对整个过程进行离散,建立了相应的方程组,并编写了相应的代码,进行了数值模拟。结果表明,在采用较少单元网格的情况下,模拟结果与相关文献的结果一致。     

铸铝ZL101与树脂砂型之间等效换热系数的数值模拟

采用ZL01铝合金作为成型材料,用呋喃树脂砂作为造型材料,采用24通道的数据采集系统采集了然件凝固与冷却过程中铸型,铸件内和铸件表面温度与时间的变化规律,从而为等效换热系数的反问题数值计算提供了一第一手的数模拟。对两平板铸件进行换热反问题的计算,其结果得出了两板件上下表面的等效换系数KE与时间的变化关系,可以看出等效换热系数在凝固开始时达到一个峰值,而后逐渐减小,并且其大小与铸 的模截面积有关,这些为今后的数值模拟中确定交换系数KE提供了科学的计算数据。     

金属橡胶非线性干摩擦副的接触作用机理及其仿真结果分析

从金属橡胶材料的干摩擦阻尼产生的机理入手,提出了一种全新的金属橡胶非线性干摩擦结构单元力学模型, 该结构单元由一对带有轴向和径向两个方向的弹性元件构成,它们既表示了金属丝之间的摩擦特性,同时也表示了螺线卷线匝在受力变形时的弹性特征。以建立的金属橡胶材料力学模型为基础, 采用多个摩擦副单元串联组成的结构,深入研究了线匝的摩擦接触, 通过对结构单元组成系统的计算机模拟仿真,对金属橡胶元件在不同载荷作用下的滞迟回线进行了深入地分析和研究,在静态载荷作用下,研究了结构单元的摩擦系数、结构单元的摩擦角对金属橡胶结构摩擦耗能的影响,在动态载荷作用下,研究了载荷的幅值、载荷的频率、载荷的初始相位对摩擦耗能的影响, 此项研究工作大大减少了静态和动态试验方面的工作。     

叠层复合材料电磁场效应数值模拟

为了解决现有数值模拟方法不能计算叠层复合材料分层吸收率、分层反射率及多角度反射率的问题,借助可以表征能量流动方向和大小的Poynting矢量,按研究项目要求建立了由碳纤维、石墨颗粒和聚苯乙烯树脂组成的叠层复合材料微结构有限元模型,通过程序设计结合有限元数值模拟的方法实现了电磁场效应的计算。结果表明,所设计的叠层复合材料在宽频范围内具有稳定的电磁场效应。在工作频率2～18GHz范围内,该结构吸收率高达50%以上,而垂直反射率只有10%左右。斜反射率随反射角度增大而减小。迎波第一层的吸收率和反射率均大于第二层。数值模拟结果满足研究项目要求。研究方法对任意叠层材料微结构均具有适用性。