基于多场耦合有限元法的大规格电镦成形工艺优化

为了分析电镦成形过程中缺陷的形成过程,基于MSC.Marc平台建立了多场耦合的有限元分析模型.通过数值模拟和生产实践得出产生波浪缺陷的主要原因有两方面:一是在预热阶段大电流的作用下,随温度升高,趋肤效应明显,形成椭圆柱体,这种现象在后面的电镦成形过程中逐步放大,从而形成波浪缺陷;二是电镦过程中峰值电流大、温度较高,且峰...     

基于数值流形方法的电热镦粗成形预热过程的电场模拟

将数值流形方法应用到静电场的模拟分析中,推导出了基于流形方法的静电场单元刚度矩阵,处理了电场边界条件,建立了静电场模拟分析的数值流形格式,编制了电场分析模拟程序.对电热镦粗过程预热时工件内的电场电位分布进行了数值模拟,将结果与有限元软件分析结果进行比较,验证了流形方法在静电场分析中的合理性和正确性.这能为分析多物理场的电场提供新的计算方法     

高速电主轴机-电-热-磁耦合模型及其动态性能分析

建立了一种新型的高速电主轴多场耦合动力学模型,讨论了轴承模型、电机磁路模型、温度场模型及结构模型之间的耦合关系,设计出多场耦合动力学模型的计算流程,分析耦合因素对高速电主轴结构状态的影响,提出电主轴气隙热膨胀影响其磁场分布及动态性能。以150 MD24 Z7.5型高速电主轴为研究对象,计算结果表明,电主轴温升形变对振动幅值影响较大,其中由气隙变化引起的电磁力幅值增加12.1%。实验结果表明：考虑耦合因素时的高速电主轴动态性能与实验结果的吻合度较高。     

激光熔覆工艺热-弹-塑-流多场耦合数值模拟与试验

熔覆过程存在极其复杂的传热及热-弹-塑-流多场耦合变化,将影响对流、传热、传质、凝固和相变,而熔覆中的急冷急热会产生复杂的残余应力与变形,产生熔覆裂纹,影响熔覆层质量。揭示熔覆过程中多场耦合演变机理是控制和避免产生熔覆裂纹的关键。文中以CALPHAD法计算温变物性参数,建立了碟片激光器激光熔覆过程多场耦合模型,综合考虑了光束与粉末间的相互作用,熔池表面张力、浮力对液态金属流动的影响,熔覆带的瞬时变化,计算得出了熔覆过程温度场、速度场、应力场的瞬时变化规律。运用Zeiss-∑IGMA HD扫描电镜进行金相实验,验证了所建模型的准确性。计算表明：形成近似2 mm×1.5 mm×1 mm椭球体熔池,最高温度在光斑中心偏后位置;700 ms后,等效热应力稳定在548 MPa左右,熔池底部热应力最大。该研究为减小和消除残余应力提供了有效途径与方法。     

Ti55钛合金管电辅助加热气压胀形圆角填充成形规律及多场耦合数值模拟

利用ABAQUS仿真软件,采用间接顺序耦合的方式,建立了 Ti55钛合金管电辅助加热气压胀形过程的电-热-力多场耦合有限元模型.通过多场耦合有限元分析和力学分析,研究了 Ti55钛合金管电辅助加热气压胀形过程中的圆角填充规律.结果表明:当模型的节点电流密度为14 A·mm-2时,圆管壁厚最大减薄率仍然出现在过渡区;但当...     

基于多场耦合仿真的时效态铝合金电磁翻孔成形

针对T6态2219铝合金壳体电磁翻孔成形,基于ANSYS/LS-DYNA建立了电磁场-结构场耦合模型,通过数值模拟分析了电磁翻孔过程中板材的变形规律,研究了放电电压、预制孔直径对不同成形区域的贴模间隙和减薄率的影响。结果表明：电磁翻孔过程中产生的材料径向应变有利于抑制孔壁减薄;随着放电电压的增大,孔壁贴模间隙显著减小,但凹模圆角处的贴模间隙以及材料最大减薄率增加;随着预制孔直径的增大,孔壁贴模间隙有所减小,凹模圆角处的贴模间隙以及材料最大减薄率小幅增加。通过试验验证了模拟结果,确定放电电压和预制孔直径分别为12.75 kV和Φ99 mm时,可以得到翻边高度不小于27 mm的Φ120 mm的法向翻孔。     

电解加工去除焊层多场耦合仿真及试验研究

目的 以电解加工的方法去除多余的焊层,避免人工打磨引起焊接表面的二次损伤.方法 以哈氏合金X为母材,经TIG焊后,对焊缝进行电解加工去除的仿真及试验研究.分别建立三维、二维的仿真模型,分析加工区域的电场、流场及产热功耗的分布以及焊层轮廓形貌随时间的变化.通过正交试验,选取适当的去除焊层电解加工工艺参数,将模拟仿真的结果...     

相场法模拟流动下纯物质多晶粒枝晶形貌研究

基于相场方法对包含多晶粒的纯物质凝固过程进行了数值模拟.以Ni-Cu合金为例,展示了多核晶粒形貌的生长过程,研究了流速、各向异性参数对多枝晶生长形貌的影响.结果表明:随着模拟时间的增加,各晶核的生长模式由自由生长演化为竞争生长;引入强制流动后,晶核生长为非对称的枝晶,上游枝晶臂的生长受到促进,下游臂受到抑制并向下倾斜生长,垂直臂受到的影响很小,但是它逐渐向迎流方向倾斜生长;随着流速的增大,多枝晶的非对称性增强,随着各向异性值的增大,各枝晶形貌大小逐渐增大,上游臂尖端界面的溶质堆积程度逐渐减弱.     

相场法模拟流动下纯物质多晶粒枝晶形貌研究

基于相场方法时包含多晶粒的纯物质凝固过程进行了数值模拟.以Ni-Cu合金为例,展示了多核晶粒形貌的生长过程,研究了流速、各向异性参数对多枝晶生长形貌的影响.结果表明:随着模拟时间的增加,各晶核的生长模式由自由生长演化为竞争生长;引入强制流动后,晶核生长为非对称的枝晶,上游枝晶臂的生长受到促进,下游臂受到抑制并向下倾斜生长,垂直臂受到的影响很小,但是它逐渐向迎流方向倾斜生长;随着流速的增大,多枝晶的非对称性增强,随着各向异性值的增大,各枝晶形貌大小逐渐增大,上游臂尖端界面的溶质堆积程度逐渐减弱.     

多层金属平板模具热-力载荷分析方法的对比研究

在功能梯度材料板结构理论及均质热锻模热-力载荷解析计算方法的基础上,根据多金属平板模具各覆层材料的物性参数沿厚度方向规律,结合热锻过程中多层金属平板模具与金属坯料之间存在热传递现象,建立了多层金属平板模具热-力载荷的解析计算模型,获得了多层金属平板模具温度及应力的解析值。建立了多层金属平板镦粗模具的热-力耦合有限元模型,获得了多层金属平板模具在热态镦锻下的应力分布。在多层金属平板模具上完成了圆柱体镦粗试验,获得了模具关键位置温度变化的实测值。在以上研究的基础上,将解析值、模拟值和实测值进行了对比,验证了多层金属平板模具热-力载荷分析方法的正确性。     

基于双向耦合的东安513型发动机整机多物理场研究

以东安513型汽油发动机整机为例,基于ANSYS有限元分析软件对其进行流体场、瞬态温度场以及瞬态结构场的多物理场双向耦合研究,实现了对发动机实际工况下的有限元分析。研究了发动机整机在实际工况下的受力以及密封情况,并对现有发动机组合结构存在的密封缺陷进行优化调整。文中详细阐述了在分析过程中涉及到的关键技术和要点,并最终获得了发动机整机实际工作状态下的多个结果云图。根据分析结果云图可以发现,发动机在热载荷、螺栓预紧力以及爆破压力的共同影响下,会使整机发生一定的形变,这种变形会影响其工作状况下的密封性能。通过对分析结果的研究,最终选择调整螺栓预紧力的大小和分布来提高发动机密封性能。     

多物理场耦合的厚板焊接熔池形态数值模拟技术在钢构件制作中的应用研究

焊接是涉及到传热、冶金、力学等多学科、多物理场强耦合的复杂过程,焊接多场耦合模拟对于优化焊接工艺、控制焊后残余应力、节省成本以及提高构件使用寿命和可靠性等具有重要意义。本文从理论研究出发,利用SYSWELD软件进行了模拟计算分析,通过实验结果指导焊接工艺评定编写,进而指导钢构件焊接参数的设置。