电熔爆技术单脉冲电弧的仿真与分析

根据电熔爆单脉冲电弧的物理模型,结合磁流体动力学与麦克斯韦方程组,建立电熔爆电弧等离子体的二维数学模型;通过对模型控制方程组和边界条件的数值处理,基于FLUENT二次开发软件,对电熔爆单脉冲稳态电弧进行数值模拟;根据模拟结果分析电熔爆等离子体的温度场、速度场和压力场,并与相关文献结果进行对比,验证了模拟仿真的正确性,有助于电熔爆技术的持续深入研究。     

气中电火花加工颗粒增强金属基复合材料的有限元分析

根据傅里叶热传导理论,建立了气中电火花放电加工颗粒增强金属基复合材料的二维有限元仿真模型。利用有限元软件ANSYS分别采用高斯热源模型和均匀热源模型对单脉冲放电加工金属基复合材料的温度场进行数值模拟。根据温度场的分布情况,对比分析了在两种不同热源模型下放电凹坑的形貌、直径和深度,并与实验结果进行比较,结果表明,与高斯热源模型相比,均匀热源模型能较好地预测单脉冲放电加工金属基复合材料的放电凹坑特征。根据电火花加工金属基复合材料的特点,对均匀热源模型中所采用的放电通道半径进行了修正,结果表明,修正后的模型能够比较准确地模拟单脉冲放电加工金属基复合材料放电凹坑的几何特征。     

镍基合金IN718电火花线切割单脉冲放电温度场分析

根据电火花加工原理,建立IN718镍基合金在电火花线切割过程中温度场的数学模型。基于有限元软件ANSYS对镍基高温合金IN718在单脉冲放电结束时刻的温度场分布进行有限元模拟仿真,经计算得到温度场分布图并对电蚀坑的宽度与深度进行预测,并与加工实验所得到的结果进行对比,对比结果表明,模拟结果与实际加工所得的数据比较吻合,验证了所建模型的准确性。所做的研究内容与获得的结果将为日后的电火花加工机理与在实际的生产加工中选择合适加工参数提供一定参考价值。     

基于热学仿真的微细电火花加工表面形貌预测

根据热传导基本理论和微细电火花加工的实际情况,建立起微细电火花加工的热传播模型.采用ANSYS分析软件,基于有限元方法对P+硅和45钢两种材料单脉冲放电情况的温度场进行了数值模拟,分析了微细电火花铣削加工中表面粗糙度与放电能量之间的关系.结果表明,微细电火花仿真能够很好地模拟放电凹坑的温度场分布,进而预测加工表面形貌.     

电熔爆等离子体电弧的多场耦合仿真与试验分析

针对电熔爆加工过程中等离子体电弧分布研究量化程度不足的现状,运用磁流体动力学理论,建立了包含阴极-等离子体电弧-阳极表面的二维数学模型,采用Comsol有限元仿真软件求解出不同加工电流等离子体电弧温度场、压力场、电势场及阳极表面电流密度分布特性,并根据电熔爆等离子体电弧的加工需求搭建了试验系统,对仿真结果进行验证。研究结果表明:增大加工电流可提高电弧最高温度,使电熔爆放电通道内温度和压力梯度增大,造成放电通道不稳定;增大电流使电弧受到指向电弧中心的电磁力增加,导致电弧收缩明显,加工能量过于集中,使加工表面质量降低;在电流100～175 A之间,加工后表面粗糙度可控制在Ra 6.3μm以下,试验结果与仿真结论具有较好的一致性。     

电火花单脉冲放电加工的电热模型与实验研究

为了探索电火花放电加工过程中的材料去除机理,以均匀热源模型为基础,建立了单脉冲电火花加工铝合金6061的温度场的电热模型。利用ANSYS软件仿真获得了单脉冲放电产生的温度场,分析了熔融凹坑的直径、深度和体积随不同脉冲宽度的变化趋势。进行了电火花单脉冲放电加工实验,模拟计算结果和试验结果基本吻合,表明该电热模型可以比较准确地预测电火花单脉冲放电加工的温度场分布,为进一步预测电火花连续脉冲放电加工的温度场分布情况打下基础。     

超声振动辅助气中放电加工温度场模拟

用ANSYS以有限元软件对超声振动辅助气中放电加工过程的温度场进行了数值模拟。分析了单脉冲气中放电加工过程中不同功率密度输入情况下的温度场分布 ,得出了不同脉冲宽度和功率密度对放电凹坑形状和放电加工工件表面粗糙度的影响规律。并通过试验对模拟结果进行了验证 ,发现与试验结果一致     

恒温反应器温度场数值模拟与试验研究

针对组织脱水机的恒温反应器加热系统温度场存在的均匀性问题,对恒温反应器上加热片的功率分布作了研究。首先,根据实际工况的试验校准建立了有限元模型,再把4块加热片的功率值作为变量设计均匀试验方案,利用该有限元模型结合均匀试验方案进行了模拟均匀试验。通过采用遗传算法对模拟均匀试验得到的回归方程进行了寻优计算,再根据寻优结果分别进行了数值模拟和现实工况的试验验证。结果显示,恒温反应器内部温度场均匀性达到了行业要求,同时有限元的分析结果和现实工况温度场的试验测量结果基本吻合,验证了所建立的有限元模型的合理性。     

单晶硅放电蚀除机理研究及有限元分析

提出了单晶硅电火花加工蚀除机理假设,认为热应力在放电蚀除过程中起主要作用。建立了单晶硅电火花线切割放电模型,利用有限元法模拟了在单脉冲放电条件下单晶硅的温度场及热应力场分布。分别计算了单晶硅在温度场和热应力场作用下的蚀除量,并与实际放电切割蚀除量进行了对比,结果表明,实际蚀除量近似等于模拟得到的温度场与热应力场蚀除量之和,验证了对单晶硅电火花加工蚀除机理所作假设的正确性。     

航空钛合金Ti6Al4V的三维铣削加工有限元仿真

基于有限元技术的三维铣削仿真对于改善工艺参数、实现高效高质加工具有重要意义。以Ti6Al4V为工件材料,建立了接近实际铣削加工的有限元模型,成功模拟了切屑的形成过程,模拟的切屑形态与真实切屑形态相似;根据应力与温度分布云图对工件的应力场和温度场进行了分析;应用所建模型模拟了不同铣削速度时的3个方向切削力,分析了模拟结果,并进行了与模拟同样条件的测铣削力实验。通过对比切削力的模拟值与实验值,验证了铣削模型的正确性,此模型可用于优化铣削参数。     

基于DEFORM-3D的金属铣削过程仿真研究

基于切削加工的热-弹塑性有限元理论,建立了金属正交切削加工的热力耦合有限元模型;分析、研究了材料的本构模型、断裂准则、接触摩擦特性以及热传导方程等切削加工模拟所涉及的关键技术;然后采用DEFORM-3D软件对45号钢进行了切削加工有限元模拟分析,预测了铣削加工切削力,同时得到了在热力耦合作用下的工件和刀具中的铣削力、非均匀应力场、应变场和温度场分布情况,并通过实验验证了有限元模型的正确性。     

铝合金周向包封陶瓷过程中温度场的数值模拟

利用AN SY S软件建立有限元模型,并合理地设置边界条件,对铝合金周向包封陶瓷过程的温度场进行数值模拟,得到了温度场的分布和变化规律。将模拟结果与实测结果相比较,表明模拟结果与实测结果吻合得较好,为下一步的应力场模拟提供了温度场条件。     

覆膜材料激光加工快速成形三维温度场数值模拟研究

系统地分析了覆膜材料激光加工的原理，通过分析各参数对温度的影响，得到了温度场的计算模型，并对覆膜材料的选择性激光烧结成形温度场的分布变化进行了数值模拟计算，分析了烧结过程及热物性参数之间的变化关系。利用有限元方法对温度场进行模拟，建立合理的有限元模型，得到了烧结件的温度变化趋势，并用热电偶测温系统实测温度验证计算结果，从而可以提高制件的精度。     

制动时间对起重机制动器温升的影响研究

根据起重机盘式制动器的工作特点以及制动盘与摩擦片的实际几何尺寸,运用ABAQUS软件建立了三维摩擦生热有限元模型。有限元模拟过程中通过设定不同的制动时间,获得了不同的摩擦片温度场分布情况,并根据仿真结果,提出了控制制动器温升的对策。     

基于温度场仿真分析的干式变压器散热设计

运用有限元方法对强迫风冷干式电力变压器温度场进行模拟计算,得到变压器室内流体温度场分布,基于有限元模拟结果,对干式变压器出风口位置进行模拟优化改进,根据模拟优化改进后的模型制作样机,并对样机进行温升试验,结果表明,模拟结果与试验结果吻合,验证了通风口位置设置不恰当,将直接影响产品温升效果。     

高速铣削铝衬微波印制板切削温度仿真研究

首先根据高速铣削的特点,用热源法建立了考虑切削深度影响的高速铣削铝衬微波印制板有限元模型;根据有限元模型使用ANSYS对微波印制板的高速铣削温度场进行了数值模拟;并将仿真结果与实验结果进行比较,验证了有限元模型;在此基础上讨论了进给和转速对高速铣削印制板温度场的影响。仿真结果表明：印制板的切削温度随进给速度和主轴转速的增加而增加,转速的影响更为显著,且高速铣削铝衬微波印制板时转速不宜超过16000r／min,否则会导致切削区域温度过高,影响加工质量。     

电火花诱导可控烧蚀磨削温度场仿真及试验研究

应用有限元分析软件对电火花诱导可控烧蚀磨削温度场进行模拟仿真,将烧蚀磨削温度场分为火花放电和烧蚀加工两部分的叠加。建立数学模型及边界条件,首先对火花放电温度场进行仿真,得到其温度场分布,而后在放电温度场结果基础上进行烧蚀加工的温度场仿真,得到整体烧蚀温度场分布情况。对钛合金TC4进行软化层厚度测试的工艺试验,结果表明:烧蚀软化层厚度的仿真结果(74μm)与试验结果(68μm)基本一致,说明有限元仿真对一定参数条件下的电火花诱导可控烧蚀磨削工艺效果的预测是可行的。     

脉冲激光烧蚀树脂CBN砂轮的数值模拟研究

针对声光调QYAG脉冲激光修整树脂CBN砂轮，建立了单脉冲激光烧蚀过程的数学模型。应用有限元方法模拟出各种激光功率密度条件下的温度场和凹坑形貌，获得单脉冲烧蚀凹坑深度与激光功率密度的关系曲线，并与试验结果进行比较，表明所建立的模型可以正确描述实际物理过程。     

液态挤压非稳态温度场的有限元模拟

以Ｇａｌｅｒｋｉｎ法建立了非稳定导热问题的有限元方程，确立了液态挤压成形过程的非稳态温度场的有限元模型，开发了相应的模拟软件，给出了稳定成形时的液态挤压温度场及工艺参数选取不恰当时的温度场分布，采用有限元模拟与试验相结合的方法分析了管材成形过程中发生断裂的内在原因，指出变形速度与凝固速度的协调是保证成形质量的关键因素。模拟结果与试验结果吻合良好。     

电熔爆技术通过国家验收

今年7月美国原子能委员会将200公斤极难加工的特殊不锈钢空运到乌鲁木齐,要求新疆电熔爆技术研究所试验加工,按常规,机械加工需2小时,而这个所仅用一分钟就完成了加工任务,生产效率比传统机械加工高上百倍。这是新疆电熔爆技术研究所运用电熔爆技术加工金属材料取得的重大突破。电熔爆技术研究及设备研制通过国家项目验收。