板带热轧三维有限元热力耦合仿真分析

采用更新的Langrange方法及大变形热力耦合有限元法对热轧过程进行了热力耦合仿真分析,经过多道次轧制仿真后,得出了轧件的温度场和轧制力分布以及每道次轧件入口与出口温度大小及轧制力的大小,并进行了现场工业实验对仿真结果进行了验证,计算结果表明,仿真所得结果与实测结果误差很小,均在5%之内,从而证明模型是正确的,能够很好的运用于热轧过程的参数计算和研究,并对以后热轧工艺参数匹配规律研究以及板形控制研究提供重要的分析平台和起到重要的指导作用.     

板材热轧热力耦合有限元模拟

建立了三维热力耦合问题弹塑性有限变形有限元方法,并对板材热轧过程进行了计算机模拟。材料流动应力模型中考虑了应变历史、应变速率和温度的影响,导出了与其相应的本构关系矩阵。应用该方法可以给出轧件变形过程中诸如温度场、应变场和应变速率场等各种热力结果。算例表明,该方法具有较好的精度。     

热锻过程中变形与热传导的耦合分析

热锻过程中温度对成型过程的影响是显著的,了解热锻过程中工件内温度场的分布对控制锻件的成型是有益的。由于热性能参数随温度变化或存在辐射换热,工模具的热传导是一个非线性瞬态问题,因而利用变形与热传导耦合的有限元法分析了发动机气门的热锻成型过程。     

精轧区带钢热轧热力耦合有限元仿真

根据实际生产工艺,借助MSC.MARC有限元分析软件,建立宽带钢多道次热连轧有限元模型,对宽带钢的轧制过程的温度场、轧制力特性等进行了仿真研究。仿真结果与实测值误差非常小,终轧温度与实测温度误差在±13°C以内,各道次轧制力与实测值误差在±10%以内。在此基础上,讨论不同工艺参数对带钢温度场,轧制力的影响,为优化轧制工艺提供理论依据。     

线材热轧过程的三维热力耦合有限元模拟

运用有限元软件MSC.MARC及其接触分析技术,准确模拟了高速线材中轧区五道次热连轧过程.采用真实尺寸,计算并分析了轧制过程中的金属流动、轧制力、轧制力矩、应力、应变以及温度场等的变化规律,模拟结果为工艺参数的优化提供了依据,也对实际生产有重要的参考价值.     

2124铝合金超厚板热轧过程温度场的数值模拟

根据在Gleeble-1500热模拟试验机上得到的数据,在Marc软件中建立了2124铝合金的数据库;采用二维弹塑性大变形有限元法,对该铝合金超厚板热轧过程进行了数值模拟,分析了热轧过程中轧件温度场的分布和变化规律.结果表明:在整个轧制过程中,轧件内部节点的温度变化缓慢,而表面节点的温度变化较为剧烈;模拟计算的出口处板坯表面温度(431℃)与实测的表面温度(436℃)吻合较好.     

自由落体冲击下硬铝合金的塑性变形

为模拟研究垂直方向上冲击力对机械零部件表面的损伤,利用钢球在不同高度作自由落体运动冲击硬铝盘的实验,研究干摩擦和润滑工况下硬铝盘的塑性变形。在表面形貌仪上观察发现,硬铝盘凹坑深度随钢球高度的增加而增加;干接触时硬铝盘表面会发生严重损伤,接触面间有油润滑时则可有效抑制表面损伤的发生;硬铝盘的塑性变形随润滑油黏度的增加而增大,高黏度油润滑时的最大冲击深度与干接触时冲击深度基本相同。     

热力耦合下微接触点塑性应变沿深度变化分析

在考虑粗糙实体弹塑性变形、热力耦合、微凸体间相互作用和摩擦热流耦合等影响下,运用有限元法数值模拟具有三维分形特性的粗糙面与刚性平面间滑动摩擦过程,分析了粗糙实体接触凸点塑性变形随深度变化情况。发现：在速度的突变和闪点温度形成时,摩擦接触表层等效塑性应变增大明显;在这一摩擦表层,过不同接触点的纵向剖面塑性应变沿深度分布不同：有的是接触表面塑性变形最大,有的是在接触微凸体表面下某一深度塑性变形最严重,而接触凸点表面的塑性应变稍小些。这与相关文献用SEM研究干摩擦后金属摩擦表层变形照片后发现的结果一致。滑动摩擦过程中,金属粗糙摩擦接触表层塑性变形的不断累积,将会导致材料表层中的夹杂或微观缺陷周围萌生微孔和裂纹源。     

金属切削过程中晶体塑性变形的有限元分析

基于金属材料塑性变形理论,利用有限元分析软件,建立了金属切削过程中的晶体变形模型,对二维正交金属切削过程中的晶体塑性变形进行了数值模拟。将仿真结果与实验数据进行了对比,验证了相关理论和模型的有效性。     

板材热连轧过程的计算机仿真

利用热力耦合大变形有限元理论对热轧过程中金属的变形、温度及其影响因素,连轧温降等方面进行深入的研究,并在不同的轧制条件下,对热轧变形过程的温度场、变形情况及金属流动等进行了实测,将实测结果与计算机模拟结果进行对比,二者吻合良好。     

楔横轧轧件轴向变形研究

采用三维弹塑性有限元模拟了楔横轧的轧制过程,分析了轧制过程中金属沿轴向的相对变形规律。在比较不同工况轴向相对变形程度的基础上,获得了模具主要工艺参数对轧件轴向延伸产生的影响。研究结果对于选择合理的模具工艺参数,避免轧件成形缺陷,保证零件质量起指导作用。     

热轧异型钢材截面尺寸在线检测的三维误差分析

介绍了用光截面法在线检测型材截面尺寸时的三维误差分析,应用摄动法建立了三维误差的数学模型,并进行了仿真计算。根据计算结果及其分析,给出了检测系统测量装置的设计参数。     

ANALYSIS OF ROLLING BY ELASTO-PLASTIC FINITE DEFORMATION CONTACT BOUNDARY ELEMENT METHOD

ＡＮＡＬＹＳＩＳＯＦＲＯＬＬＩＮＧＢＹＥＬＡＳＴＯＰＬＡＳＴＩＣＦＩＮＩＴＥＤＥＦＯＲＭＡＴＩＯＮＣＯＮＴＡＣＴＢＯＵＮＤＡＲＹＥＬＥＭＥＮＴＭＥＴＨＯＤＨｕａｎｇＱｉｎｇｘｕｅＳｈｅｎＧｕａｎｇｘｉａｎＸｉａｏＨｏｎｇＴａｉｙｕａｎＨｅａｖｙＭａ...     

开孔弹性泡沫材料拉伸变形过程的数值模拟

为了研究低密度弹性开孔泡沫材料的拉伸力学性能,文中建立具有不同胞体几何特性的泡沫材料随机模型,并用有限元方法模拟该材料的拉伸变形过程.同时,从材料的微结构层次上分析弹性开孔泡沫材料拉伸变形的机制,以及相对密度和胞体几何性质对拉伸非线性力学行为的影响.并且,将拉伸应力-应变曲线与Warren和Kraynik的四面体微结构模型的预测结果进行对比,说明数值模拟较好地反映开孔泡沫材料的拉伸变形特征.     

铝合金轴固定件热挤压成形的有限体积法模拟研究

由于变形剧烈，复杂铝型材挤压成形有限元模拟会因网格不断重划分而精度欠佳。文中基于可以有效避免网格重划分难题的有限体积法，对铝合金门轴固定产品的热挤压过程进行数值模拟，详细分析挤压成形中各个阶段金属流动情况以及应力、应变、温度、速度等场量的分布变化情况。棒料进人模口至完全流出工作带这段时间是型材挤压最为困难的阶段，材料在工作带处的应力、应变最大，温度最高，因而对模具工作带处造成的磨损也最为严重。进人到最终稳定挤压阶段时挤压方向金属流速计算值与理论挤出速度吻合很好。模拟结果表明所用有限体积法是有效的，可以为铝型材挤压的模具设计与工艺参数的选择提供理论指导。     

铝锂合金热变形穿晶韧性断裂原因分析

采用Gleeble-1500热／力模拟试验机，对铸态1420铝锂合金在变形温度为350℃-450℃、应变速率为0．01s^-1-10.0s^-1的条件下，进行高温拉伸热模拟实验研究。利用扫描电镜，能谱分析、X射线衍射以及金相实验等手段对该合金的热变形穿晶韧性断裂进行分析。结果表明，Al3Fe相的存在是引起1420铝锂合金热变形穿晶韧性断裂的根本原因。     

FINITE ELEMENT ANALYSIS OF SUBSTRATE LOCAL PLASTIC DEFORMATION INDUCED BY CRACKED THIN HARD FILM

It has been postulated that, with tensile loading conditions, micro-cracks on thin hard film act as stress concentrators enhancing plastic deformation of the substrate material in their vicinity. Under favorable conditions the localized plastic flow near the cracks may turn into macroscopic plastic strain thus affects the plasticity behaviors of the substrate. This phenomenon is analyzed quantitatively with finite element method with special attention focused on the analysis and discussion of the effects of plastic work hardening rate, film thickness and crack depth on maximum plastic strain, critical loading stress and the size of the local plastic deformation zone. Results show that micro-cracks on thin hard film have unnegligible effects on the plasticity behaviors of the substrate material under tensile loading.     

热障涂层在机械载荷与激光联合作用下的变形与破坏研究

在以激光器为热源和机械加载的工作环境中对热力联合作用下含有梯度层的热障涂层的变形和破坏行为进行研究。通过实验,分析讨论热障涂层破坏形式以及涂层厚度和梯度层的影响。在有限元分析中,考虑材料的塑性变形以及物理性质随温度变化的情况,模拟实验过程中应力和应变的时空分布,模拟结果与实验观察现象和结果吻合良好。