R8000刚性引锭杆的锤上自由锻造工艺

本文以在1000kg空气锤上锻造R8000刚性引锭杆尾段为例,详细介绍了R8000刚性引锭杆毛坯的锤上自由锻造方法,为锻造过程中可能产生的变形缺貉提供了有效的解决方案,也为在设备生产能力不足的情况下锻造大的弧形件提供了一种思路。     

运用数值模拟改进锻造工艺

一、问题的提出 某变形铝合金轴座锻件在开发试牛产中发现其上端的孔中存在折叠缺陷，如图1所示。     

基于DEFORM的大型封头整体锻造工艺数值模拟

大型整体封头越来越受到重视,需要开发可行的制造工艺。通过采用数值模拟的手段,设计了采用上模和下模的整体封头锻造工艺,对两种上模旋转下压的方式进行了对比,通过DEFORM-3D塑性成形软件对锻造过程进行了模拟计算,分析了终锻后锻件的等效应变分布。结果表明,通过采用上模旋转下压的方式,可以得到所需的封头,锻件尺寸符合要求。     

齿轮锻造金属流动规律分析及工艺改进

分析直齿轮锻造过程中的金属流动规律,为减小摩擦阻力和改善不均匀变形,提出径向刚性平移流动模式和轴向均匀流动模式的假设.基于刚性平移流动模式,提出直齿轮刚性平移终锻成形新工艺.通过对数值模拟和物理试验结果的分析,验证刚性平移流动模式假设的正确性;分析预成形齿高和摩擦因数两个关键工艺参数,对终锻成形载荷的影响进行分析,说明刚性平移流动模式的优势.采用不对称的模具设计,对新工艺作进一步改进,改善轴向不均匀流动的状况.最后提取终锻成形载荷峰值进行比较,发现新工艺有利于大幅度降低载荷.     

丁字臂锻造成形工艺改进及数值模拟

以汽车丁字臂零件为对象,分析了原有锻造工艺过程,根据金属塑性流动理论和设计方法,改进了丁字臂零件锻造成形工艺。采用有限元数值模拟软件对其改进后制坯工艺过程、金属填充状态进行模拟分析,同时对比分析了改进前后终锻等效应变分布和成形载荷。结果表明改进后的工艺提高了零件的材料利用率和模具寿命。模拟结果与实验结果吻合,对实际生产起到了指导作用。     

基于光滑粒子流方法的全断面岩石掘进机盘形滚刀侧向力研究

侧向力对全断面岩石掘进机(TBM)盘形滚刀和刀盘设计具有重要影响.根据盘形滚刀空间运动规律,利用D-H矩阵法分析滚刀侧向受力的运动学原因,基于岩石断裂力学理论,采用光滑粒子流(SPH)方法和有限元方法混合建模,模拟盘形滚刀动态破岩过程,得到滚刀侧向力.利用试验和美国科罗拉多矿业学院的预测模型(CSM),验证数值模型的准...     

前滑块锻造工艺分析及数值模拟

分析了前滑块锻件工艺方案及关键技术特点,制定了前滑块预锻、终锻成形工艺方案,采用DEFORM-3D软件对成形过程进行了数值模拟.通过比较分析最终确定了前滑块预锻、终锻的最优方案.模拟结果显示,只有合理地选择坯料形状、制定工步,才能顺利地成形锻件.     

刚性转子的半键平衡法

随着各种动力机械向高速度、大功率发展,对高速旋转的刚性转子的动平衡技术要求越来越高。一般情况下,刚性转子是由多个零件组合而成,为了减少转子零件的内应力,高速转动的刚性转子在进行动平衡前,往往先分别平衡各零件,然后组装成整体再进行整个转子的动平衡。通常,对于高速转动的刚性转子,为了保证刚性转子的正常工作,在设计和制造时,总是尽可能保持对称结构,以满足刚性转子的动平衡要求,但有些刚性转子,由于种种原因,则不能制成对称结构,在这种情况下,若需要对刚性转子各零件分别动平衡时,必须根据具体情况,选择正确的刚性转子的动平衡工艺。     

连接盖锻造过程的数值模拟

采用刚塑性有限元法对连接盖的锻造过程进行了数值模拟。模拟结果表明，锻造时金属首先充填轴套部分，然后开始充填凸耳，在充填的最后将出现金属回流现象，导致折迭缺陷产生。     

连接盖锻造过程的数值模拟

采用刚塑性有限元法对连接盖的锻造过程进行了数值模拟。模拟结果表明，锻造时金属首先充填轴套部分，然后开始充填凸耳，在充填的最后阶段将出现金属回流现象，导致折迭缺陷产生。根据模拟结果，成形方案中增加了一道预制坯工步，通过预制坯在凸耳处聚集足够体积的金属，保证锻造时凸耳与侧筋同步充填，避免折迭缺陷产生。     

大间隙环流中刚支转子系统振动特性研究

基于Myklestad传递矩阵法．建立了大间隙环流中转子系统的运动方程，采用数值方法分析转子系统的振动特性。数值计算结果表明，由于大间隙环流的流固耦合作用，使转子系统的固有频率、阻尼临界转速、稳定性和不平衡响应均发生了不同程度的变化。数值计算结果与已有的解析分析和实验结果有较好的一致性。     

刚(粘)塑性无网格伽辽金方法及其关键技术研究与应用

在国家杰出青年科学基金资助项目《塑性加工工艺及设备》(No.50425517)，以及国家自然科学基金资助项目《金属体积成形过程的刚(粘)塑性无网格伽辽金方法数值模拟理论及其关键技术研究》(No.50575125)支持下，开展刚(粘)塑性无网格伽辽金方法及其关键技术与应用的研究报告，对刚(粘)塑性无网格伽辽金方法的基础理论、数学模型建立方法、关键处理技术在金属塑性成形过程中应用研究的成果。 将无网格伽辽金方法引入塑性成形过程模拟，提出基于刚(粘)塑性理论的无网格伽辽金方法，推导刚度矩阵方程和求解列式。利用变换法施加本质边界条件，采用反正切摩擦模型描述摩擦力边界条件。对于模具边界任意的塑性成形过程，在局部坐标系下施加摩擦力边界条件，给出局部坐标系和整体坐标系的变换矩阵，解决了模具形状任意的二维塑性成形问题摩擦力边界条件的施加问题。采用直接迭代法获得初始速度场，利用Newton Raphson迭代方法求解刚度方程，给出模拟等温塑性成形问题的分析步骤。对于中高温条件下的塑性成形过程，推导出刚(粘)塑性无网格伽辽金方法热力耦合分析模型，给出热力     

基于准连续介质理论的单晶铜纳米切削过程仿真

为了提高计算精度和扩大计算尺寸,克服分子动力学模拟方法计算效率低、模拟尺寸小、边界条件影响大等特点,本文采用多尺度准连续介质力学数值方法对单晶铜纳米切削过程进行仿真,探究单晶铜的纳米切削机理。验证了不同的刀具前角、切削厚度对切削过程中的位错、切削力和残余应力的影响。实验结果表明,当采用同一把刀具时,随着切削厚度的增加切削过程中的切削比能逐渐减小而位错深度、残余应力均相应增加。当采用同一个切削厚度,不同的刀具前角时发现,采用负前角切削过程中的切削力波动范围最大。     

粒子分离器涡形叶片金属块撞击损伤研究

研究粒子分离器涡形叶片受外物冲击损伤的规律,提高粒子分离器抗外物损伤设计能力,降低外物对航空涡轮轴发动机安全运行的影响。以冲击动力学为基础,通过冲击损伤试验方法,研究了金属块撞击粒子分离器涡形叶片的过程。采用瞬态响应测试系统,得到了金属块撞击涡形叶片的应变——时间历程;利用三坐标测量仪,获得了涡形叶片金属块撞击后的变形。对金属块撞击粒子分离器涡形叶片进行了数值仿真,对比分析了金属块撞击涡形叶片的试验结果与数值仿真结果。金属块(M6和M8螺栓)以0.2 Ma速度撞击涡形叶片时,涡形叶片的变形较小。     

斜流压气机扩压器流场的数值模拟

用数值模拟方法研究了某高压比斜流压气机级,并对最大效率工况点的扩压器内部流场进行了初步分析。结果表明,斜向扩压器的最大静压恢复系数为0.525,轴向扩压器为0.502;斜向扩压器叶片压力面附面层大面积分离,造成严重的气动损失,使得其总压恢复系数较低;轴向扩压器只在叶片吸力面出现部分附面层分离,总压恢复系数相对较高;经过一排斜向叶片扩压器和一排轴向叶片扩压器,气流流动方向与子午面的夹角总共扭转了大约50°,扭转角度过大因而附面层分离严重,是造成扩压器性能下降的主要原因。     

近壁面超声空化微射流对微细颗粒的破碎作用

针对微细粉体“团聚”导致粉磨极限的问题,在液相环境下利用超声的分散和空化冲击作用,开展了近壁面超声空化微射流对微细颗粒破碎作用的研究。通过理论计算空化微射流冲击微细颗粒破碎的有效作用范围,从空化泡溃灭速度的角度分析了超声频率、声压幅值、介质尺寸等主要参数对微射流强度的影响;结合物料质量浓度、介质尺寸、介质面积和功率等影响因素的微细颗粒超声空化破碎正交试验,并利用SEM观测粉体形貌,分析了颗粒中位粒径D50、10%体积累积粒径D10和比表面积（SSA）等分布特性。参数组合优化后获得了粒径小于800目的微细颗粒,破碎率高达79.35%;粒径大于10 000目的极细颗粒产率高达12.84%。从提高微细颗粒破碎率的角度,发现介质面积是主要影响因素,功率次之,其次为介质尺寸和物料质量浓度。试验结果与理论研究成果基本一致,表明优化超声空化微射流参数与增加介质壁面面积等方法可有效提高微细颗粒的破碎率。     

空调室外机流场特性研究

分析了空调器室外机组内的空气流场特性,采用体积法对三维不可压缩Navier-Stokes方程在旋转坐标系中进行非定常求解。在随叶片旋转的区域与固定区域的交接面处,采用滑移网格技术求解动静非定常作用。计算中采用两类入口边界条件,即流量入口和压力入口,并将流场数值结果与微粒图像测速实验数据进行比较。比较结果表明,在流量入口边界条件下数值模拟计算的结果接近实验结果,流场计算可以为气动声学分析奠定基础。     

沟槽数量对泰勒涡流稳定性的影响

用粒子图像测速技术(Particle image velocimetry,PIV)对光滑壁面和沟槽数量为18的模型内的流场进行测量,初步获得沟槽的存在对于环隙内流场的影响规律;同时利用数值计算获得沟槽数量为18的模型内的流场分布,通过对比试验结果和数值模拟结果,验证数值计算方法可靠性。通过数值计算研究沟槽数量0、6、12、18模型内的流场分布,在比较沟槽模型与光壁模型环隙内的速度场和涡量场的基础上,得出以下结论：较少的沟槽数量增加了泰勒涡的轴向尺寸,随着沟槽数的增加,沟槽结构对流场影响不断加剧,环隙内最大径向速度和轴向速度均有不同程度的增加;对比不同轴向位置的流场分布,发现沟槽区域内存在明显的旋涡流动,不同轴向位置沟槽内的流体存在着进出环隙内的运动。     

单级轴流压气机内部三维流动的数值模拟

采用一种快速求解三维粘性流场的计算方法求解轴流压气机的内部流场及全工况特性。该方法采用时间推进法和有限体积差分格式进行求解，对某单级轴流压气机内部流动进行了详细的数值模拟，计算结果与试验结果吻合良好，同时对压气机内部流场进行了分析。     

Flow dynamics of a spiral-groove dry-gas seal

The dry-gas seal has been widely used in different industries.With increased spin speed of the rotator shaft,turbulence occurs in the gas film between the stator and rotor seal faces.For the micro-scale flow in the gas film and grooves,turbulence can change the pressure distribution of the gas film.Hence,the seal performance is influenced.However,turbulence effects and methods for their evaluation are not considered in the existing industrial designs of dry-gas seal.The present paper numerically obtains the turbulent flow fields of a spiral-groove dry-gas seal to analyze turbulence effects on seal performance.The direct numerical simulation(DNS) and Reynolds-averaged Navier-Stokes(RANS) methods are utilized to predict the velocity field properties in the grooves and gas film.The key performance parameter,open force,is obtained by integrating the pressure distribution,and the obtained result is in good agreement with the experimental data of other researchers.Very large velocity gradients are found in the sealing gas film because of the geometrical effects of the grooves.Considering turbulence effects,the calculation results show that both the gas film pressure and open force decrease.The RANS method underestimates the performance,compared with the DNS.The solution of the conventional Reynolds lubrication equation without turbulence effects suffers from significant calculation errors and a small application scope.The present study helps elucidate the physical mechanism of the hydrodynamic effects of grooves for improving and optimizing the industrial design or seal face pattern of a dry-gas seal.