气体介质中电火花表面强化的应力场分析

采用ANSYS有限元分析软件,通过建立合适的有限元模型,在温度场分析的基础上,模拟出气体介质中电火花表面强化的应力场情况,并对应力场产生的原因及应力在工件内部的分布及其变化情况进行了分析。结果表明:在电火花表面强化过程中,电火花放电产生的非均匀瞬态温度场导致了热应力;强化区域的局部熔化及热膨胀受到周围较冷区域的束缚,在工件内部产生了压缩应力,冷却后,伴随着强化区域的收缩,原来的压应力逐渐转化为拉应力;热量在不同方向上的传播速度不同,这也导致了不同方向上的热应力不同。     

电火花表面热处理实验研究

电火花表面热处理即受控电火花放电，使金属表面在一定的温度梯度范围内呈相变物理效应。它既不同于采用直流电空气中的电火花表面强化，又不是在介质中的电火花加工。本文对电火花放电的热传导方程与被生产上采用的激光表面强化处理的热传导方程进行比较，且从强化效果、工件表层的金相组织与表层显微硬度的比较中得出：电火花表面热处理与激光表面热处理的效果相近，加之电火花加工设备比激光设备便宜得多，所以它很可能成为一种经     

单脉冲电火花加工温度场的有限元分析

建立了电火花单脉冲加工的物理模型,利用有限元方法模拟了放电加工的电热过程,并对放电后电极与工件的温度场进行了分析,同时探讨了在电火花加工理论研究中引入有限元法的意义.     

硬质合金气中电火花线切割精加工技术研究

用气体介质代替液体介质，开发出了一种新型的电火花切割精加工工艺．在水、大气、压缩空气和压缩氧气的条件下，进行了硬质合金的气中电火花线切割精加工试验研究．试验结果表明：气中加工时的放电间隙比水加工时小，表面直线度明显优于水中加工，表面粗糙度与水中加工时相近，折断强度值与水中加工的几乎相同．采用水介质加工时，其加工速度(金属去除率)较高．     

激光焊接的温度场及焊缝残余应力分析

激光焊接过程是一个快速不均匀的热传导过程,由于激光与材料相互作用的复杂性,使得激光焊接质量难以保证.本文根据激光焊接的特点与实际加工环境建立了激光焊接的热力学模型,利用有限元分析软件ANSYS对焊接结构的温度场及残余应力进行分析,可实现焊接结构的质量和使用性能的预测,便于工程应用.     

线切割加工SiCp／LY12复合材料的试验研究

研究了电参数对电火花线切割加工ＳｉＣｐ／ＬＹ１２复合材料的切割速度和表面粗糙度的影响;用扫描电镜分析了复合材料线切割加工表面的ＳＥＭ形貌。试验结果表明：峰值电流和脉冲宽度对切割速度和表面粗糙度有较大的影响,其次是加工电压;脉冲间隔对表面粗糙度影响不大,当其达到一定程度时,表面粗糙度基本不受其影响;选用较大的峰值电流和较短的脉冲宽度,可对复合材料进行较理想的电火花线切割加工。     

铝型材挤压在线淬火系统喷嘴流速的仿真优化

为制定最优的在线淬火系统喷嘴流速方案,基于Fluent和Workbench软件平台建立了π字形大断面铝型材挤压在线淬火过程的有限元模型.为了准确确定仿真模型中的热边界条件,采用末端淬火实验和反热传导相结合的方法,获得了不同喷水流量下的界面换热系数.系统分析了3种不同喷嘴流速方案铝型材实际挤压在线淬火冷却过程中的流速场、温度场、应力场和残余变形.结果表明:随着喷水流量的增大,淬火介质与型材的界面换热系数增加且到达峰值的时刻越晚.有限元模拟的特征点温度与试验测量的温度变化趋势一致,相对误差范围为-1.1%～7.8%,验证了所建立的淬火有限元模型是准确的.初始方案一型材挤压在线淬火过程中各部位冷却不均匀,在接头处产生较大的热应力,使型材上端面发生内凹. 3种不同的喷嘴流速方案中,方案三中型材表面和中间截面位置淬火冷却过程能得到更为均匀的温度场,残余应力和变形最小.研究方法和结果可为复杂铝合金型材挤压在线淬火系统喷嘴流速的制定和优化提供理论指导.     

气体放电加工机理分析

为了从机理上了解以气体为介质的放电加工，进行了气体中放电加工的基本工艺实验，通过实验现象和数据分析，并结合气体放电理论，从电子的碰撞电离、介质的击穿、放电通道的形成以及放电通道的扩展等角度对以气体为介质的放电加工机理进行了分析。结果表明：气体介质放电加工，介质击穿以电子的轰击碰撞为主；放电通道是由电子雪崩发展成的流光而形成的；同传统电火花加工相比，气体介质的放电加工形成的放电通道扩展迅速；气体放电加工存在极性效应，正极性加工时加工速度较快，电极损耗极低．分析了气体放电加工应在有一定压力的气体介质中进行的原因。     

实心橡胶轮胎稳态温度场分析

分析车辆实心橡胶轮胎稳态温度场。方法建立力学、热学有限元分析混合模型,利用非线性有限元分析软件ＡＮＳＹＳ进行分析。结果轮胎稳态温度场具有一定特点,其最高温度随车速升高而升高,随轮胎表面散热系数增大而缓慢降低。结论车辆实心橡胶轮胎的混合模型分析是合理的和重要的;分析结果为轮胎的寿命分析提供了基础。     

大电流母排三维涡流场-温度场耦合分析

利用有限元方法建立大电流开关柜母排的三维涡流场——温度场耦合分析模型,计算三维涡流场,得到磁感应强度和焦耳损耗的大小及分布规律;将焦耳热作为热源,通过顺序耦合方式计算出母排的温度场分布情况.实验结果验证了计算模型的准确性.在此基础上深入探讨不同工作电流对母排产生的温度场的变化规律,对设计大电流开关柜有参考价值.     

基于递归法Cu-Zr合金的强化机理及导电性

为了研究Cu-Zr合金强化机理及导电性能,采用递归法计算Cu-Zr合金电子结构,并用电子结构参数解释了合金的强化与导电机理.研究发现,在Cu基体原子中Zr原子间相互作用能为正,互相排斥形成有序相,以化合物形式从基体析出.环境敏感镶嵌能的计算结果显示,稀土元素Y从晶粒内向晶粒表面扩散,并填补在生长中的Cu晶粒表面缺陷处,阻碍晶粒长大,使晶粒细化.Y在Cu晶粒表面互相排斥形成有序相,能阻止晶界或位错的运动,使合金的强度增加.电子的偏移使合金原子带负电荷,而周围的Cu基体带正电荷,进而在合金内部产生微电场.微电场的存在对电子产生散射作用,使合金电阻增大,降低导电能力.     

功率晶体管峰值结温电学测量技术中的热模型

描述了功率晶体管峰值结温电学测量技术中采用的三维两层结构模型,给出其解析解及计算程序框图,用此模型将电学测量的平均结温修正为峰值结温,修正可达10～30℃, 以红外微热像仪测量的热场为标准,峰值电学法的误差小于8％,标准电学法的误差则可达50％。     

电加热埋地油气集输管道热力计算与实验研究

为了解决热水伴热油气集输管道在生产实际中存在的问题,综合考虑了地面温度变化、大地温度场、管径、运行参数和物性变化等多方面因素变化的影响,建立了电加热埋地油气集输管道的数学物理模型,编制了计算程序,并在小型电加热埋地管道实验台上进行了相应工况的实验研究,修正了理论解．结果表明,计算结果与试验吻合良好．     

Analysis of switching conditions of chalcogenide alloys during crystallization

To understand the principle and limitation of chalcogenide alloy Ge2Sb2Te5 （GST） in solid-state memory devices during crystallization, it was necessary to develop a physically realistic model that could reflect the electrical and thermal properties of these media. A novel comprehensive numerical model has been developed for simulating these memory devices, which describes the electrical and thermal behavior using the solution of the nonlinear, time-dependent electrical and heat conduction equation. The finite-difference-time-domain technique was adopted to compute the electrical field and heat distribution in the device. Several contributing factors that affect the crystallization switching process such as the geometry of the GST layer, temperature and electric field dependency of the electrical conductivity have been discussed. The results of the simulations were then used to provide critical guidelines for fabrication and optimization of the device performance.     

Work roll thermal contour prediction model of nonoriented electrical steel sheets in hot strip mills

The demands for profile and flatness of nonoriented electrical steels are becoming more and more severe. The temperature field and thermal contour of work rolls are the key factors that affect the profile and flatness control in the finishing trains of the hot rolling. A theoretic mathematical model was built by a two-dimensional finite difference to calculate the temperature field and thermal contour at any time within the entire rolling campaign in the hot rolling process. To improve the calculating speed and precision, some special solutions were introduced, including the development of this model, the simplification of boundary conditions, the computation of heat transfer coefficient, and the narrower mesh along the edge of the strip. The effects of rolling pace and work roll shifting on the temperature field and thermal contour of work rolls in the hot rolling process were demonstrated. The calculated results of the prediction model are in good agreement with the measured ones and can be applied to guiding profile and flatness control of nonoriented electrical steel sheets in hot strip mills.     

基于料面温度场特征的高炉炉况诊断方法

针对高炉(BF)生产过程中炉况状态难以诊断的问题,提出一种基于料面温度场特征信息的高炉炉况最小二乘支持向量机(LS-SVM)诊断方法.根据高炉炉顶红外图像和过程检测数据,采用信息融合技术建立高炉料面温度场.提取与炉况有关的料面温度场的特征信息,将特征信息作为炉况诊断模型的输入.采用最小二乘支持向量机构造炉况诊断模型,计算高炉运行状态.现场数据验证表明,该方法充分利用了温度场和炉况的关系,具有较好的诊断效果,能够有效地帮助现场操作人员及时发现异常炉况,稳定高炉运行.     

内表面等离子体浸没离子注入过程的数值模拟

采用流体模型对圆筒内表面PIII过程进行了二维数值模拟,研究了筒内鞘层扩展和交叉重叠对内表面注入的注入能量和注入剂量的影响.通过模拟发现,内表面注入过程存在注入能量和注入剂量偏低的问题,但前者并不十分严重,而后者则比较严重.在鞘层发生交叉重叠后筒内出现的高能离子流对注入能量和注入剂量偏低的问题有改善作用.     

微波辐照球形煤焦间的电场强化效应

微波等离子体在材料处理及能源环境等领域有着广泛的应用,但微波辐照球形煤焦颗粒影响电场强化效应的因素目前并不明确。通过建立电磁波频域-固体传热耦合模型,研究了2个球形煤焦颗粒间的电场强化效应。结果表明:当2个颗粒接触点处的表面法线和电场方向之间的夹角从40°增加到50°时,微波的入射角达到了煤焦界面的临界入射角,电场强化效应出现骤降;微波在球形煤焦颗粒内的穿透深度对电场强化效应起决定性作用;球形煤焦颗粒间的电场强化效应最佳条件是小间距而不是无间距。     

Numerical analysis of 3D spot continual induction hardening on curved surface of AISI 1045 steel

In order to investigate and predict the material properties of curved surface AISI 1045 steel component during spot continual induction hardening(SCIH),a 3D model for curved surface workpieces which coupled electromagnetic,temperature and phase transformation fields was built by finite element software ANSYS.A small size inductor and magnetizer were used in this model,which can move along the top surface of workpiece flexibly.The effect of inductor moving velocity and workpiece radius on temperature field was analyzed and the heating delay phenomenon was found through comparing the simulated results.The temperature field results indicate that the heating delay phenomenon is more obvious under high inductor moving velocity condition.This trend becomes more obvious if the workpiece radius becomes larger.The predictions of microstructure and micro-hardness distribution were also carried out via this model.The predicted results show that the inductor moving velocity is the dominated factor for the distribution of 100% martensite region and phase transformation region.The influencing factor of workpiece radius on 100% martensite region and phase transformation region distribution is obvious under relatively high inductor moving velocity but inconspicuous under relatively low inductor moving velocity.