LY12合金摩擦焊接过程的热力耦合有限元数值模拟

摩擦焊接过程中界面的塑性变形是摩擦焊的核心，以宇航工程中常用的构件材料LY12合金为研究对象，建立了棒状试件摩擦焊的热力耦合塑性成形有限元分析模型，应用MSC公司商用有限元软件对摩擦焊接界面的变形行为进行了数值模拟，获得了焊接过程中焊接界面处材料的温度场、应力场、应变场等物理参量场的变化规律，并分析研究了上述场变量对连续驱动摩擦焊成形工艺及成形件质量的影响。     

钛合金筒形件温热强旋热力耦合有限元模拟

针对BT20钛合金筒形件建立了三维热力耦合有限元模型,在有限元模拟过程中叠加了火焰加热边界条件.计算了成形过程中工件上温度场的分布情况以及旋压力的变化.所建立的有限元模型更加符合实际工况,模拟结果更加真实可靠.     

热力耦合刚粘塑性有限元模拟技术的研究

热锻过程中温度和变形相互之间的影响是非常显著的。以刚粘塑性有限元法和热力耦合模拟热锻过程的基本原理为基础开发了一套有限元模拟软件，对模拟中存在的初始速度场、收敛准则和摩擦条件等关键问题提出了有效解决办法，并以镦粗为例进行了模拟。     

应用MARC进行三维热力耦合过程模拟中的若干问题

本以实心圆管坯二辊斜轧穿孔为例论述了采用大型非线性有限元分析软件MARC模拟热力耦合过程中碰到的若干问题及其解决方法。重点在于解决三维模型建立、边界条件、接触定义等方面遇到的实际问题，为研究同类问题提供了有价值的参考。     

航空发动机叶片精锻成形过程的热力耦合数值模拟

采用热力耦合数值模拟方法对高温合金IN718单榫头叶片精锻成形工艺过程进行了模拟研究.研究结果表明:在叶片成形过程中塑性变形功和摩擦功所带来的升温效应和坯料与模具之间的热传递所引起的冷却效应对温度场、等效应力场以及载荷一时间曲线的影响较大;不同摩擦系数对叶片精锻过程的影响也比较明显;成功解决了叶身和榫头交界处出现的缩颈问题;通过模拟结果对比分析,进一步验证了本模拟过程分析的合理性和实用性.     

2219铝合金搅拌摩擦焊接过程数值分析

利用Deform-3D软件对2219铝合金搅拌摩擦焊(FSW)的温度场和流场进行了数值分析.温度场的结果表明,混合头在焊接过程中的最高温度为410℃,不超过2219铝合金的熔点.总体温度分布在与肩部接触的表面处最高,并沿着工件的厚度方向降低.温度分布在前进侧和返回侧是不对称的,返回侧的温度要高于前进侧.流场结果表明:金...     

基于热力耦合的反挤压三维数值模拟

采用三维刚塑性有限元法,对钟形罩反挤压成形过程进行了热力耦合数值模拟,给出了金属塑性流动模式和应变及温度分布,并分析了成形物理场分布与变形外部条件之间的关系.成形实验显示模拟计算与实验结果相当一致.     

厚钢板对接焊接三维有限元数值模拟与分析

采用有限元数值模拟方法,建立考虑热-固耦合效应的钢板对接焊接的三维有限元模型,运用生死单元技术模拟焊接全过程,从焊接残余变形和残余应力的角度,验证了分析模型的有效性,并分析了板件边界约束、焊接层数与道数、板件厚度、焊接顺序以及施工工艺对计算结果的影响。探讨了简化计算的可能性与正确性,并考虑了保温和设置支撑等施工工艺对焊接施工的影响。研究成果可为设计与施工提供一定的参考。     

320mm×480mm断面矩形坯连铸轻压下过程热力耦合分析

针对断面为320 mm×480 mm矩形连铸坯存在的中心偏析和中心疏松等缺陷,结合某厂矩形坯连铸工艺条件,建立矩形坯连铸轻压下过程热力耦合三维数学模型,模拟分析连铸压下量和压下区间对矩形坯压下效果的影响规律,据此提出优化轻压下工艺建议。结果表明：铸坯的塑性应变主要分布在纵向心部±30 mm位置,与压下时刻的固相率关系较大;其他条件一定时,压下量越大心部的等效塑性应变越大,压下量为11 mm时等效塑性应变为0.035;压下量越大,铸坯中心纵向位移越大,铸坯心部变形量越大;压下区间固相率为0.3～0.9和0.7～1.0时铸坯心部等效塑性应变为0.024～0.026,压下区间固相率为0.1～0.8时铸坯心部等效塑性应变几乎为零,因此压下区间固相率不能小于0.1～0.8。建议在铸坯轻压下过程中,除考虑压下量及压下区间等工艺参数对铸坯应变及位移的影响外,还应考虑过热度、拉速等生产过程参数对铸坯质量的影响,多角度优化轻压下工艺。     

K418涡轮盘和42CrMo轴摩擦焊接头的强化

涡轮增压器转子是发动机的核心部件，通常由铸态的K418涡轮盘和调质状态的42CrMo涡轮轴摩擦焊接而成，焊接接头常会发生接头低应力破坏和焊接缺陷。强、弱两种焊接规范模式下得到的接头微观硬度、成分及金相组织分析表明：采用强规范焊接时接头两侧硬度的变化程度小于弱规范焊接时接头两侧的硬度变化。采用弱规范焊接时，42CrMo侧热力影响区易出现粗晶、上贝氏体、混合组织，K418侧热力影响区会产生粗晶、碳化物带、粘滞层。因此，K418 42crMo摩擦焊接时，宜采用强规范。摩擦焊接工艺研究表明，旋转工件表面线速度v、摩擦压力Pf、顶锻压力Pd，以及反映加热功率(温度)的参数Pfv时接头拉伸强度的影响显著。通过数理统计分析建立了接头拉伸强度与上述参数之间的关系式。     

组合网格法在搅拌摩擦焊接数值模拟中的应用

讨论组合网格法（Composite Grid Method,CGM）在有限元程序自动生成系统平台（Finite Element Program Generator,FEPG）上的具体实现。该算法在整个求解区域上采用粗细两套网格求解,不要求规则网格和粗细两套网格嵌套,两套网格单独剖分、互不影响,能处理复杂的问题。该算法用于实际工程计算的迭代次数少,与常用的有限元方法所求得的解相符合,具有更加广泛的应用范围,符合科学和工程计算的实际要求。对搅拌摩擦焊接问题使用组合网格法进行数值模拟,取得了理想的仿真结果。     

基于Neumann随机有限元法的复合材料压力容器的应力分析

利用Neumann级数展开的Monte-Carlo随机有限元法，分析了纤维缠绕壳体在内压及材料工程常数随机变化作用下的应力响应，绘出了最大应力响应分布曲线，为该类结构可靠性评估及可靠性设计提供了应力响应数字依据。     

液-固挤压复合材料有限元模拟中的关键技术问题处理

液态浸渗挤压是一种金属基复合材料成形新工艺。通过对模拟过程中关键技术问题的处理，首次利用刚塑性有限元法对其应力应变场进行了模拟，给出了液－固挤压过程的等效应变、应变率和应力的等值线图及网格变化图。实验结果与模拟结果的比较表明，本对关键技术问题的处理是正确的，从而为该工艺的生产应用奠定了理论基础。     

钼粉末合金与模具钢磨擦焊接组织特征分析

采用微观组织分析、硬度测试以及电子探针线分析等方法,对得合热项头材料TZM钼基粉末合金与H11模具钢的磨擦焊接性进行了研究,探讨了焊接规范对接头组织、硬度以及扩散层厚度的影响。结果表明,这两种材料在磨擦焊接过程中存在着磨擦面向H11模具钢侧转移的现象,这主要与两磨擦副在耐磨性和高温强度方面的差异有关;且磨擦焊接过程中的热力耦合作用有利于近缝区晶粒细化,以及TZM粉末合金中孔隙的闭合;此外,采用强焊接规范可获得良好、无缺陷的磨擦焊接头。     

指尖密封型线力学性能的有限元分析

提出了可用于指尖密封结构的4种指尖型线，并给出了相应的型线坐标方程，在Ansys有限元分析软件的支持下，建立了4种型线的指尖密封结构有限元数学模型。进行了相应的分析计算，计算结果表明。在规定的参数条件下，抛物线螺线，阿基米德螺线和对数螺线3种型线的指尖密封结构较之渐开线型线的指尖密封结构具有更好的力学性能，这一研究对实际应用中指尖密封型线的选择以及指尖密封技术的深入研究均具有较大的意义。     

搅拌摩擦焊工艺对镁合金焊接接头机械性能的影响

采用不同搅拌摩擦焊工艺焊接镁合金，通过拉伸、三点弯曲试验分析了工艺参数对焊缝机械性能的影响。结果表明，采用合适的搅拌摩擦焊工艺可以成功地焊接镁合金并得到成型美观、质量好的焊接接头，焊缝中因产生充分的塑性流动，弯曲强度高，性能好，在一定参数范围内，随着搅拌头旋转速度R，R/V增加，抗拉强度极限值增加；随着焊接速度V增加，抗拉强度极限值下降，当采用最佳的工艺参数焊接，可得到最大抗拉强度极限值，接近母材的90％。     

浅盲孔法测量残余应力的分析

通过三维有限元分析方法,对浅盲孔法Ａ、Ｂ松驰系数随孔深度的变化进行了计算机模拟,同时,应用误差传递理论,重点分析了孔深度变化对松弛应力的影响。并且获得松弛应力与孔深度误差的规律性结论。为进一步应用浅盲孔法提供一理论依据。     

新型永磁体外置式直线振动发电机性能研究

设计了一种新型圆筒式直线振动发电机，采用永磁体外置式结构，绕组和铁心放置在内侧，利用永磁体的振动产生感应电动势，该型发电机可以为小型设备提供低压直流电源.基于常规永磁体内置式振动发电机尺寸，设计了一款永磁体外置式发电机样机，并采用二维有限元方法对其非线性无边界轴对称磁场进行了系统分析，得到了感应电动势的变化曲线.样机实验结果和有限元分析结果吻合良好，该型发电机与现有的永磁体内置式发电机相比，效率高，永磁体用量少，去磁效应小，电机性能稳定.当2种发电机均以1 m/s速度运行时，永磁体外置式直线振动发电机的空载感应电动势幅值比永磁体内置式发电机高0.6 V左右，效率提高了约1.64%.