杯形件反挤压变形力的滑移线场数值分析解

因工程设计中挤压力的计算依赖于经验公式,误差较大且不利于优化设计,基于经典塑性理论,运用数学方法探索更准确方便的挤压力的求解模型。以滑移线场为理论平台,以杯形件反挤压过程为研究对象,分析不同压缩比的系列滑移线特征并叠加得到代表滑移线场。在求解应力场及变形力的基础上,通过曲线拟合方法研究滑移线场参数与模具几何参数的解析关系,从而建立变形物理参数与几何参数的数值分析模型。该数值分析模型所得解析解比滑移线场数值解具有更明显的物理意义,在知道变形几何参数的前提下,可方便求解挤压力。最后通过实测挤压力、并结合经验公式进行验证。结果表明数值分析模型计算结果较准确,并可作为目标函数实现工艺优化设计。     

矩形件自由压缩滑移线场的数值解

针对换形件自由压缩的情况，给出滑移线场节点坐标和变形力的计算公式，并用计算机进行数值求解，绘制出滑移线场和应力分布曲线，对滑移线解法的应用提供了方便．     

用滑移线场理论研究新的切削模型

本文通过对力学边界的实验结果进行数学模型化,提出了新的切削边界应力分布形式,根据这种应力分布形式,用滑移线场理论建立了考虑切削刃钝圆影响的切削模型。由滑移线场静可容条件,用试探法确定了切削刃钝圆上分流点的位置;用速度混合边界条件建立了切削区的速度场,根据滑移线场运动学可容条件的要求,推断出切削区存在着另外两个接近均匀场的变形区。本文认为已加工表面的“后流”现象主要是负后角参加切削所造成的。通过对     

铝合金薄壁件加工变形的力学模型构建与分析

航空铝合金薄壁构件加工变形与应力场分布有着直接关联.本文结合构件加工后的应力场分布特征,建立薄壁构件的应力-变形力学模型,分析其表面应力和初始应力分布对变形影响的机制,确定应力分布特征与变形特征的对应关系,完成对薄壁件变形解析函数的建立和变形不确定度计算.具体表现为:通过喷砂表面处理对铣削加工后薄壁构件的表面应力进行调节,以获得不同程度的应力-变形场分布,再借助层削法、XRD表面应力测试和三坐标形状测量试验,对不同工艺条件下构件加工变形实验值与函数解析值进行比较分析.结果显示:薄壁构件变形挠度与理论计算值偏差为3~12μm,偏差处于变形不确定度范围内,解析函数准确性得到验证.同时,力学模型与函数的分析表明,在已知此类航空铝合金薄壁构件几何形状、加工表面应力和毛坯初始应力场分布的条件下,可运用变形解析函数对构件加工变形程度进行预测性计算和分析,实现其工程应用价值.     

正交切削变形区的研究

本文对正交切削过程的力学边界条件提出合理的假设,用滑移线场理论建立了考虑切削刃钝圆影响的切削变形区模型。根据滑移线场运动学可容条件的要求,推论出在第一变形区与第二变形区之间及第一变形区与第三变形区之间存在着另外两个变形区。本文指出:已加工表面后流现象是由负后角参加切削造成的;切削刃钝圆一般能使切屑卷曲半径增大。通过对速度场的分析,证明所建立的滑移线场不仅满足静力学的可容性,而且也满足运动学的可容性。     

直齿伞齿轮模锻力上限分析

本文根据泉泽正郎(日)对锻造直齿伞齿轮最终变形阶段变形区的划分,利用连续速度场的上限模式详细分析推导了直齿伞齿轮锻足阶段的最大模锻力的上限计算公式,并用该公式对实际齿轮进行了验证。结果表明:利用该公式估算的锻造载荷略大于真实载荷,可供选择设备和设计模具参考。     

一种膨胀土湿度应力场的近似计算方法

构建一种数值与试验相结合的计算湿度应力场的方法,根据湿度应力场与温度应力场的相似性,采用FLAC软件温度应力场模拟原位竖向膨胀力试验,由此确定湿度场线膨胀系数.利用室内模型试验对该模拟结果的准确性进行验证,室内模型试验和数值模拟得到的竖向膨胀力大小接近,规律基本一致,表明此种近似的膨胀土湿度应力场计算方法有效可行.研究可为膨胀土膨胀特性的数值模拟提供借鉴.     

纳米触头下位错生成的临界载荷

分析了理想圆柱形纳米触头下的弹性应力场分布,并结合滑移原子层上耦合的本构关系,确定了滑移面位置及滑移面上产生非稳定滑移(位错生成)的临界载荷．分析了不同的材料参数对滑移面位置和位错产生的临界载荷的影响．     

基于有限体积模拟的模锻优化设计

在锻造等金属大变形的工艺设计中,相关参数的确定很大程度上依赖于经验公式,而有限元法在金属大变形过程数值模拟中有明显的局限性,且模拟结果难以验证。本文基于有限体积法模拟了一典型开式模锻过程,并在通用经验值允许的范围内,根据模拟结果调整工艺设计中的参数设置,有效避免了一种锻件常见缺陷。通过分析变形过程特定时段的变形区形状、分流面的变化及变形力分布曲线,结合相关塑性理论验证了模拟结果的正确性,实现了工艺优化设计。研究证明理论预测与数值模拟相“拟合”的方法可以代替实验用于指导生产实践。     

上机盖模锻过程的数值模拟

采用三维刚塑性有限元法对上机盖模锻过程进行了数值模拟,得到了各主变形场量的分布及金属流动规律,为合理地确定了机盖模锻工艺方案提供了依据。     

Stress field analysis of extra-height forging die using finite element method

ＴｈｅｅｘｔｒａｈｅｉｇｈｔｆｏｒｇｉｎｇｄｉｅｉｎＳｏｕｔｈｅｗｅｓｔＡｌｕｍｉｎｉｕｍＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎＰｌａｎｔｉｓａｓｐｅｃｉａｌｄｉｅｆｏｒｍａｋｉｎｇａｒｍａｍｅｎｔａｎｄｓｐｅｃｉａｌｃｉｖｉｌｐｒｏｄｕｃｔｓｉｎＣｈｉｎａ．Ａ...     

Dynamic Characteristics of the Jet Force on the Flapper of the Pilot Stage in a Flapper Nozzle Servo Valve Under the Flow-Solid Interaction

Nowadays, more and more attention has been paid to improve the performance of the nozzle flapper servo valve. As a core part of nozzle flapper servo valve, the armature assembly is affected by electromagnetic force, jet force and feedback force at the same time. Due to the complex structure of the pilot stage flow field and the high jet pressure, the prediction of the jet force has always been difficult in modeling the transient motion of the servo valve. Whereupon, a numerical simulation method based on the flow-solid interaction(FSI) is applied to observe the variation of the jet force when the flapper is moving. Different parameters are employed to seek a suitable numerical simulation model which can balance the accuracy and computational cost. By comparing with the experiment results, the effectiveness of numerical simulation method in predicting the variation of the jet force and cavitation is verified. By this numerical simulation model, the distribution of flow field and the force on the flapper predicted by the moving and fixed flapper are compared. The results show that more dynamic details are achieved by the transient simulation. By analyzing the numerical simulation results of different inlet pressures and flapper vibration frequencies, the relationship between the movement of the flapper, the flow field distribution, the jet force and the inlet pressure is established, which provides a theoretical basis for the subsequent modeling of the armature assembly.     

法兰长杆件摆辗的三维刚塑性有限元模拟力学模型

以法兰长杆件法兰部分的冷摆辗成形工艺为研究对象,建立了三维刚塑性有限元分析模型,对该工艺的成形过程进行了模拟研究,得到了变形过程中工件上的应力应变分布、应变速率分布以及上述场量的变化过程,为进一步掌握摆动辗压变形机理、制订合理的工艺参数提供了理论依据。     

冷锻件锥形模成形参数的优化

通过对锥形冷锻件变形过程的分析，找出目标函数及约束函数，运用优化方法，得出了冷锻件锥形模的最佳参数．     

金属塑性成形的过程模拟及其实现算法的研究

金属塑性成形的数值模拟可以分析得到任一时刻金属的变形状态，其结果一般是静态的，而过程模拟技术可以实现塑性成形整个过程的模拟与可视化，使得成形过程中金属毛坯的流动情况、应力场及其它数据场全程动态可视，本文以齿轮的精锻过程为例对金属塑性成形的过程模拟技术进行了研究，探讨了实现金属塑性成形过程模拟的一些关键技术问题，并给出了实现该技术的具体算法。     

叶片精锻中材料流动应力的计算

叶片精锻在航空发动机制造业中占有举足轻重的地位。在叶片锻造过程中,变形与温度的分布是极不均匀的。为了获得高质量的叶片锻件,必须确定锻造过程中叶片型面上的流动应力分布以及温度场对终锻件的影响。研究表明,在一定的变形程度和变形温度下,流动应力主要受应变速率的影响。根据这一特点,本文提出了计算叶片型面上温度场和流动应力分布的有效方法,并研制了相应的计算机程序。通过模拟实验,测定了叶片型面的温度场,得出了型面温度分布规律,从而为确定叶片中每一单元的流动应力奠定了基础。     

连续挤压模具型腔汇合室几何参数优化设计

对连续挤压生产中产生的弯曲、扭曲等的产品质量问题从模具型腔结构特点上进行了分析,提出了以汇合室－焊合室过渡处金属轴向流速均匀为目标的型腔几何参数优化方案。通过型腔风金属流动规律的模拟实验分析,建立了汇合室塑变区的速度场数学模型,在此基础上,分析了型腔各几何参数对金属流动规律的影响,采用正交试验和一维搜索法对型腔几何进行了优化。验证实验表明：所建立的速度场数学模型正确,优化后的模具型腔可满足生产要求,为连续挤压模具的设计提供了一定的理论依据。     

基于连续损伤力学的表面涂层损伤模拟

针对传统宏观力学研究涂层问题的局限性,开展了基于损伤力学的表面涂层有限元模拟方法研究。首先建立损伤力学材料模型;然后通过有限元软件ABAQUS提供的子程序(VUMAT)接口,将该材料模型嵌入到ABAQUS求解器;最后对涂层进行数值模拟以分析涂层的力学性能。用该材料模型分析不仅可以得到涂层的应力分布,而且可以得到涂层在载荷作用下的损伤过程。通过研究反力与涂层厚度的关系,提出用裂纹穿透涂层时的反力来衡量涂层的承载能力。此外,还可以根据在一定载荷作用下涂层厚度与裂纹深度的关系得到涂层的临界厚度,进而为涂层厚度设计提供参考。