隧道风机叶片半固态成形合理工艺参数的确定

采用半固态成形替代传统的铸造和机加工成形隧道风机叶片,以实现近净成形和提高产品质量。采用PLCO半固态黏度模型,基于Procast2008铸造软件平台,对隧道风机叶片的成形进行模拟。研究了浇注温度、冲头速度和模具温度等工艺参数对隧道风机叶片半固态成形的影响,确定了合理的工艺参数:浇注温度为575℃左右、冲头速度为1m/s左右,模具温度在200℃左右。在该工艺参数条件下,充填过程平稳、凝固时间较短,有利于获得质量优良的成形件。     

聚合物微结构热辅助超声波压印成形

提出了基于硅模具的热辅助超声波压印成形方法,用于高效率、高精度地复制热塑性聚合物微结构。该方法利用作用于聚合物基片与模具间的超声波振动,快速升高界面温度,以达到聚合物的成形温度。为了降低破坏模具的风险,将模具预热到低于玻璃点转化温度(Tg)以下35℃至50℃之后再施加超声波进行成形。最后,通过正交实验研究了超声振幅、超声波压力、超声波时间、热辅助温度以及聚合物基片厚度对压印结果的影响,揭示了超声波压印工艺的成形机理。实验结果表明,热辅助温度对压印影响最大,其次为超声波振幅,而超声波压力是影响复制均匀性的最重要的参数;薄的聚合物基片在同样的超声波参数和模具结构下更容易成形。通过优化参数,对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基片的深度复制精度达到了99%,复制周期小于50s。研究表明,热辅助超声波压印成形效率高,是一种具有批量制造潜力的聚合物微结构成形方法。     

微细胞皿注塑模具变温系统设计

采用微细电火花技术铣削加工了细胞皿模具型腔,以聚丙烯(PP)为例进行了成形工艺数值模拟分析,结果表明,注射速率、模具温度、熔体温度对充模过程影响较大,模具温度需要达到120℃型腔才能充满。提出了油水电相结合的变模温技术,变模温实验结果表明,型腔温度从80℃变化到120℃大约需要6min。填充实验表明,油水电相结合的变模温技术对实现微注塑模具成形过程的变模温是可行的。     

基于ABAQUS双U型前防撞梁热冲压成形过程的温度场数值模拟

采用ABAQUS软件对汽车前防撞梁的热冲压成形工艺进行了热力耦合数值模拟分析,建立了22MnB5高强钢的热弹塑性有限元模型,计算了不同模具温度下防撞梁的温度场。结果表明,防撞梁在淬火过程中,其温度呈快速降低趋势,淬火结束时防撞梁的温度为42.6℃～243℃,工件的温度和临界冷却速度都能满足马氏体转变的要求,防撞梁淬火后组织为马氏体。模具的温度对防撞梁热成形后的温度场分布有较大的影响,模具温度为25℃～60℃时可满足企业高效率生产的要求。     

7075铝合金蠕变时效成形工艺参数对回弹的影响

对7075铝合金进行了蠕变时效成形试验,通过正交试验分析了时效温度、保温时间和模具半径等工艺参数对该铝合金蠕变时效成形后回弹的影响。结果表明:蠕变时效成形工艺参数对回弹的影响程度由大到小的顺序为时效温度、保温时间、模具半径;当时效温度为190℃、保温时间为15h、模具半径为300mm时,7075铝合金成形效率最高,回弹率最小,为29.43%;在其它工艺参数一定时,回弹率随时效温度的升高而降低,随保温时间的延长先快速下降然后逐渐趋于稳定。     

某危险品运输车制动器设计及瞬态传热分析

设计了一种具有侧面通风孔和表面通风孔的危险品运输车刹车盘机构,建立了其三维瞬态传热模型。利用有限元方法对模型进行了求解,分析了刹车盘与刹车片接触面以及表面各点温度随时间变化的情况,分析了接触面产热情况和刹车盘外表面散热情况,比较了刹车盘通风孔对刹车盘表面温度变化以及产热散热情况的影响。发现在刹车盘设计通风孔之后接触面中心温度降低40℃,同时散热速度增快。设计的通风孔刹车盘结构有利于其质量的减小,加快了制动时热量与外界的交换。分析方法和结果可为刹车盘开通风孔设计时关键参数选取提供一定的依据。     

AZ31镁合金手机外壳冲压模具的设计与成形工艺

设计了手机外壳冲压模具,研究了镁合金薄板温度、模具温度、拉深速度以及润滑条件对AZ31镁合金手机外壳成形质量的影响。结果表明:镁合金薄板在加热到350～400℃,且凹模的温度不低于薄板温度,较低的凸模温度(50～90℃),较低拉深速度(6mm·s-1)及仅对薄板与凹模和压边圈接触部位润滑的条件下,可以制备出尺寸精度较高的镁合金手机外壳。     

弧齿锥齿轮温锻成形工艺参数分析

采用刚塑性有限元法,分别就摩擦条件、坯料温度、模具预热温度、锻压速度等对弧齿锥齿轮温锻成形载荷的影响进行了仿真分析。分析结果表明:成形载荷随摩擦因数的增大而升高,随坯料温度、模具温度、锻压速度的升高而降低,且坯料温度较模具预热温度对成形载荷的影响更为显著。模拟结果可为弧齿锥齿轮温锻成形过程的模具设计、工艺方案制订等提供依据。     

船体板材成形模具与装备耦合分析

通过对船体板材成形模具与装备的一体化耦合建模,采用有限元分析模拟软件ANSYS对其刚度和强度进行模拟分析,然后与装备自身的刚度和强度进行对比分析,找出成形模具与装备各自对船体板材成形精度的影响,从而优化船体板材成形模具与装备的刚度和强度设计.在保证船体板材成形精度的前提下,可以合理简化成形模具与装备的结构,降低生产成本,获得更高的经济效益.     

爪极锻造工艺参数多目标优化

随着车载电器技术的不断进步和发展,对发电机爪极发电等性能的要求也越来越高。基于Archard磨损模型,针对影响爪极精锻模具寿命的工艺参数,设计正交试验。通过Deform数值模拟,研究了坯料初始温度、模具初始温度、模具硬度、成形速度以及工件与模具之间摩擦系数对成形载荷和模具磨损的影响。综合考虑多目标因素,优化了爪极成形的工艺参数,分析得到了影响爪极成形载荷和模具磨损量的最优工艺参数.研究表明:按照最优工艺参数精锻模具寿命可以提高57.025%。     

准高速机车制动盘三维温度场及热应力场分析

应用有限元方法对准高速机车制动盘制动过程中由于摩擦生热引起的热弹性问题进行研究.利用Pro/E软件建立制动盘三维实体模型,并将之导入ANSYS中建立制动盘的三维有限元模型.根据热力学理论建立传热数学模型以及耦合的热弹性本构模型.虚拟仿真过程中考虑热流密度和换热系数随时间变化的影响,得出随时间变化的温度场和应力场.仿真结果表明,制动盘在制动后20s最高温度达到121℃,在制动后10s最大应力达到210MPa.     

机车制动盘三维瞬态温度场与应力场仿真

基于三维循环对称有限元模型,提出了机车制动盘制动过程中温度场和应力场的计算方法。讨论了边界条件和各种相关参数的确定方法,尤其是机车整个制动过程中制动盘换热系数的计算方法。同时运用有限元软件ANSYS7进行了制动盘及相关部件三维瞬态温度场和应力场的仿真与分析。仿真结果表明:在制动开始阶段,制动盘迅速升温,高温区集中在制动盘摩擦面表层,最高温度达220℃;制动过程结束后,整个制动盘有一段较长时间的降温过程;制动盘系统各部分的最大热应力-时间曲线变化规律不一致,但均满足材料强度要求。仿真结果与实验数据相符,证明了该三维有限元模型及其温度场计算方法的正确性。     

Thermal behavior of full and ventilated disc brakes of vehicles

Braking is a process which converts a vehicle’s kinetic energy into mechanical energy which must be dissipated in the form of heat. During the braking phase, the frictional heat generated at the interface of the disc and pads can lead to high temperatures. This phenomenon is even more important than the tangential stress. The relative sliding speeds during contact are also important. The prediction of surface temperature for a brake rotor is regarded as an important step in studying brake system performance. The frictional heat generated on the rotor surface can influence excessive temperature rise which, in turn, leads to undesirable effects such as thermal elastic instability (TEI), premature wear, brake fluid vaporization (BFV) and thermally excited vibrations (TEV). The objective of this study is to analyze the thermal behavior of the full and ventilated brake discs of the vehicles using computing code ANSYS. The modeling of the temperature distribution in the disc brake is used to identify all the factors and the entering parameters concerned at the time of the braking operation, such as the type of braking, the geometric design of the disc and the material used. The results obtained by the simulation are satisfactory compared to those of the specialized literature.     

基于ANSYS Workbench的盘式制动器热-机耦合分析

为进一步研究盘式制动器在制动过程中的行为,在建立盘式制动器热-机耦合简化计算模型的基础上,考虑温度变化对材料物理性能和摩擦因数的影响,运用ANSYS Workbench模拟分析不同制动初速度与不同制动压力下制动盘的热-机耦合特性,并从制动盘径向、周向、轴向等维度对其温度场与应力场进行了研究。结果表明：盘式制动器在紧急制动过程中,温度和应力的最大值与制动初速度和制动压力成正相关;制动初速度和制动压力对制动盘温度场和应力场有较大的影响,其中制动压力对制动盘温度和应力最大值的影响比制动初速度更加明显;制动盘温度与等效应力在圆周上都呈环带状分布,二者具有一致性,制动盘达到温度最大值早于达到应力最大值,二者之间具有耦合特性;制动盘温度在径向和轴向上存在较大的温度梯度,从而引起较大的应力变化。研究结果为探索制动盘温度场、应力场分布规律和制动盘在不同工作状态下的热-机耦合特性提供了参考。     

汽车风冷盘式制动器摩擦学特性试验研究

为得出制动参数对汽车风冷盘式制动器摩擦学特性的影响机理,考虑空气流动和车辆惯性因素,基于噪声、振动与声振粗糙度（NVH,Noise Vibration and Harshness）台架试验机精确模拟制动工况,研究摩擦副表面在不同制动压力（1.0~3.0 MPa）、行驶速度（5~30 m/s）以及温度（100~350  ℃）条件下平均摩擦系数与摩擦稳定系数的变化规律。试验结果表明：制动压力增大时,摩擦力矩并非一定随之增大,尤其是较高行驶速度条件;当制动盘表面温度超过300 ℃时,低速条件下的平均摩擦系数和摩擦稳定系数急剧减小。     

动车组铸钢制动盘裂纹扩展寿命预测

为研究动车组铸钢制动盘出现裂纹后裂纹扩展速率和扩展寿命,根据制动盘材料参数,使用ANSYS软件建立制动盘的循环对称三维瞬态计算模型,采用间接耦合方法计算制动盘的温度场和应力场,得到在动车组速度为300 km/h的工况下,裂纹处的温度为355.33℃。以温度计算结果作为初始载荷计算制动盘热应力,制动盘最大热应力为899 MPa,盘面裂纹处的应力为501 MPa。并将计算结果作为计算制动盘的载荷输入到NASGRO中,对裂纹扩展速率和扩展寿命进行计算和分析。计算和分析结果表明,此材料制动盘径向裂纹长度尖端处的应力强度因子和扩展速率均高于深度尖端处;计算得出制动盘裂纹扩展寿命为制动48 831次,为该制动盘的使用提供参考。     

风电制动器的热—结构耦合分析

针对制动器紧急制动时制动盘的旋转运动规律,根据风电制动器的实际结构和热传导的基本理论,建立了制动盘的温度场的数值模型,提出了循环迭代的计算方法,并用ANSYS有限元软件模拟了制动盘的温度场。将温度场中的热单元转化成结构单元实现热-结构的间接耦合,采用184单元刚性梁特性来带动制动盘转动,从而来模拟制动盘的减速运动,在充分考虑温度场和应力场的耦合关系的情况下,提出了分步加载的方法来计算制动盘的应力场。模拟结果表明:制动盘摩擦区域的点的等效应力分布与其温度场的分布基本一致。     

基于有限元技术的汽车盘式制动器性能研究

盘式制动器由于散热性能和制动效能好等优点,被广泛应用于汽车行业中。利用大型AN-SYS有限元平台对汽车盘式制动器进行了应力应变场量数值分析,通过改变制动器设计参数(制动力、摩擦因数、制动片厚度)得到了设计参数与制动性能的影响关系,其结果可为汽车制动器设计提供一定的理论依据和参考。     

石油钻机盘式刹车副材料的摩擦磨损性能研究

为提高深井石油钻机盘式刹车副的摩擦学性能和使用寿命,研制开发了新型刹车盘表面堆焊材料和无石棉刹车块摩擦材料,并通过变温摩擦磨损性能实验,研究了刹车副的摩擦学性能。研究表明,刹车副具有良好的变温摩擦特性和高温抗热衰退性能,高温下的摩擦因数比较稳定;刹车块和刹车盘的磨损率均随温度的升高而增大,但刹车盘表现出相对稳定的耐磨性能。载荷对刹车副的摩擦因数影响不大,变化比较平稳;刹车块和刹车盘的磨损率均随载荷的增大而增大,但刹车块表现出相对稳定的耐磨性。刹车副的摩擦因数随滑动速度的增加而增大,并趋向平稳;但速度对刹车块和刹车盘的磨损率影响不大,变化相对稳定。研制的刹车副材料能够满足石油矿场钻机作业的要求。     

面向制动噪声的盘式制动器有限元复模态分析

结合复模态分析理论和有限元法,在ANSYS平台上,利用自定义的摩擦单元实现了制动盘和制动块间的摩擦耦合,并用约束方程实现了盘式制动器中其它部件间的连接,建立了盘式制动器的有限元模型.最后以某典型盘式制动器为例计算了18kHz以下的复模态,并分析了其与制动噪声的关系.