等离子喷涂过程基体温度场分布的数值模拟

等离子喷涂的热源温度高,涂层成形区域温度梯度大、热量累积快,涂层中常存在较大的残余应力。研究通过数值模拟并辅以必要的试验测试研究了等离子喷涂过程基体表面热量累积行为：建立了二维静态喷枪加热模型,研究了在不同喷涂距离时基体表面温度场分布规律;建立了移动热源加热模型,研究了在不同喷枪移动速度和扫描遍数时基体热量累积规律。结果表明：在静态喷枪加热作用下,基体温度场呈中间高两端低的对称分布状态;随着喷涂距离减小,基体表面最高温度与平均温度显著升高,温度梯度变化明显,高温区域半径显著增大。在动态喷枪加热过程中,基体左右边界热量累积现象明显,且喷枪移动速度越快,基体表面热量累积越少,温度分布梯度越小;随着喷枪扫描遍数的增加,基体中心区域温度呈波浪式上升,温度增长幅度逐渐变小。     

使用弹性介质的多点成形过程数值模拟研究

在多点成形过程中,压痕和皱纹缺陷是限制多点成形技术实用化的重要因素。使用弹性介质,可实现薄板三维曲面零件的无缺陷多点成形。本文对使用弹性介质和无弹性介质的多点成形过程进行数值模拟,分析成形过程中产生的压痕和起皱现象,并对上述缺陷的不同影响因素进行了模拟研究。结果表明,使用弹性介质可以显著地抑制压痕和起皱的发生。     

钛合金放电等离子烧结温度分布和电流密度的数值模拟

根据焦耳定律和傅立叶定律建立钛合金放电等离子烧结过程中的热电耦合方程,利用有限元分析软件ANSYS对钛合金放电等离子烧结过程中的热电效应进行数值模拟,得到放电等离子烧结过程中的温度分布、温度梯度和电流密度.结果表明,加热速度对试样温度分布有显著影响,而随着试样尺寸的增大,影响减小.加热速度对温度梯度的影响不大,而试样尺寸对温度梯度的影响较大;在轴向,电流密度分布呈驼峰状,在细颈处达到最大值7.97 A/mm2.     

板材多点成形过程数值模拟的研究

多点柔性成形是一种先进的板材成形技术。在多点成形过程中 ,板材的受力状态、变形特点、接触边界等与传统的冲压成形有很大的不同 ,商业软件不能有效地反应这些特点。本文给出了自主开发的板材多点成形过程数值模拟专用软件 (MPFORM)所采用的有关理论与公式 ,介绍了基于UL隐式格式的弹塑性大变形有限元方法、退化板壳有限元模型以及处理多点不连续接触边界的接触单元技术等 ,给出了球形面与马鞍面多点成形过程的MPFORM数值模拟结果     

蒙皮件多点拉形过程中成形缺陷的数值模拟

多点拉形是一种将柔性制造技术和计算机技术结合为一体的先进制造技术。文章基于动力显式有限元算法,从板厚、材质、变形程度和塑性指数等工艺参数入手,对球形和鞍形件的多点拉形过程进行数值模拟。研究表明,正确的选择工艺参数可以减轻或消除压痕缺陷。同时利用显-隐式算法,分析了板材厚度和成形件目标曲率半径对回弹的影响,得到了回弹的趋势和分布规律,即回弹量与板材厚度成反比,与成形件的曲率半径成正比。研究结果对蒙皮件多点拉形技术的实际应用具有一定的参考价值。     

攀钢板坯连铸钢水过程温度变化的数值模拟

在分析从转炉出钢到连铸注的各阶段钢水温度变化及其影响因素的基础上，建立了钢水过程温度变化的数学模型。模型计算值与实际测量值基本吻合。利用此模型结合攀钢连铸生产实际对现行工艺提出了改进方案，有利于保证连铸生产顺行和取得节能降耗的成果。     

炉渣成分变化对电渣重熔过程影响的数值模拟

电渣重熔过程中,炉渣成分会发生连续变化,使渣池、渣壳的热物性参数也处于不断的变化之中。渣池及渣壳热物性参数的变化会影响电渣重熔过程。本文根据重熔过程中渣池、渣壳的变化及炉渣热物性参数变化(导热系数及电导率),对重熔过程的影响进行了模拟。通过与未考虑炉渣成分变化及渣壳、渣池热物性参数变化两种情况的重熔过程比对,揭示了炉渣成分变化对电渣重熔过程温度分布的影响。     

多点凸焊熔核形成过程数值模拟及应用

建立了多点电阻凸焊过程的热电耦合ANSYS模型,指出了在多点凸焊过程中电流出现明显的分流现象.发现了在通电焊接的过程中,受温度和压力综合影响,上工件与下工件的接触点电流密度最大,两侧电流密度值则呈明显下降趋势.并以金属波纹填料凸焊过程为应用实例,对该过程热学和电学行为进行了定量的分析.结果表明,在0.17 mm厚的304不锈钢孔板波纹填料板的凸焊过程中,数值模拟得到的不同时刻熔核温度场、熔核尺寸与实测结果吻合良好,此方法可为多点凸焊工艺参数设计和优化提供理论依据.     

放电等离子烧结制备WC-Co硬质合金温度分布的数值模拟

以WC-Co复合粉末为烧结原料,在实验测定石墨模具和试样的物性参数的基础上,采用有限元法对硬质合金SPS过程中烧结系统的温度分布进行研究。结果表明：试样烧结过程中,烧结系统内的温度分布不均匀,烧结温度较低时,高温区域位于硬质合金试样内,随着烧结温度的升高,高温区域向压头转移,热量由试样和压头向模具传递;试样中心温度高于模具中心的测定温度,它们之间的差值与试样加热速率变化趋势一致。模具中心温度的模拟预测结果与实验测定结果基本吻合。     

焙烧炉燃气烧嘴数值模拟研究

通过对天然气为燃料的焙烧炉烧嘴数值模拟计算,获取烧嘴内气体流动过程的变化情况,在此基础上对天然气烧嘴燃气喷射压力与烧嘴的喷燃量和喷出速度的影响关系进行了研究,为焙烧炉的燃气压力和烧嘴结构的优化提供指导。     

铝合金自行车前叉件压铸工艺的数值模拟分析

依据自行车前叉铝合金压铸件的结构特点设计两种方案的浇注排溢系统。基于有限差分方法的铸造分析软件ADSTEFAN,对两种方案温度布和凝固过程进行模拟分析,并对铝合金自行车前叉件模具结构进行了设计和优化。模拟表明,长U型类压铸件的浇口位置设计在模具中间部位,既可使模具结构紧凑,又可保证模具的热平衡;采用对称结构梳状内浇口的同时要考虑内浇口分布位置及疏密,将直接影响充填及凝固过程中材料的质量、能量的均衡性。综合以上因素建立了该压铸件优化模具并试制了一批铸件,所获铸件质量良好,与模拟结果吻合。     

放电等离子烧结过程中粉末颗粒内部温度场的模拟及颈部演变

摘要建立了用于模拟导电材料在放电等离子烧结（SPS）过程中粉末颗粒热传导行为的计算模型,以球形铜粉为研究对象,对颗粒内部温度分布和颈部尺寸变化进行了模拟计算和分析,模拟结果表明;SPS过程中颗粒内部的温度分布极不均匀,烧结颈部的长大速率在烧结过程中并不一致．不同烧结阶段颈部尺寸变化的模拟结果和实验测定结果基本吻合,揭示了SPS过程中烧结颈部形成和长大的根本原因是颗粒接触部位的局部高温。     

纯钼粉末多孔烧结材料ECAP的数值模拟及实验

采用DEFORM-3D软件对纯钼粉末多孔烧结材料等径角挤压过程进行单道次三维有限元模拟和实验研究,获得变形过程中试样的应力、应变、致密行为等相关场量变化规律.模拟结果表明:等径角挤压工艺对粉末材料具有强烈的致密效果,整个变形过程可分为3个阶段,即初始变形、过渡变形及稳定变形;试样纵横截面上,等效应变均存在不均匀分布现象,靠近模具内角和上表面处试样所获应变较大,相对密度也较高.试样不同部位所处应力状态及应变速率分布状态的不一致是导致其应变分布不均匀的根本原因.单道次挤压实验结果与模拟结果具有较好的一致性,证明了所建立有限元模型的可靠性.     

碳化硅真空烧结炉温度场数值模拟与系统优化

为了提高碳化硅真空烧结炉加热系统的加热效率和温度均匀性,以ZSD4.5-1150C真空高温烧结炉为参考建模,采用Ansys Fluent软件、DO辐射模型,模拟了空载状态下真空烧结炉的瞬态温度分布规律,并与实测数据进行对比,最大误差在10%以内。在此基础上,进一步研究加热速率、加热管直径、加热管与有效加热区间距对加热系统温度分布特性及加热效率的影响,并对加热系统进行优化。结果表明,适当增大加热速率和加热管直径,可有效提高加热系统的加热效率和温度均匀性,加热管与有效加热区间距对加热系统性能影响不大;具体优化方案为加热速率9 K/min、加热管直径ø45 mm、加热管与有效加热区间距50 mm,优化后系统加热时间减少了60 min,加热效率提高了30%,温度均匀性满足工艺要求。     

盒形件多点成形压痕现象数值模拟研究

以盒形件多点成形过程为例，从拉深形状、板厚、材质等方面进行比较，针对多点成形过程中最主要的缺陷之一－－压痕现象的产生原因及其抑制方法进行了数值模拟研究，并进行了实验验证。     

Ni_(75)Al_(25)激光诱导自蔓延烧结合金温度场数值模拟

将Ni粉与Al粉按原子比3:1配比均匀混合,并压制成坯。采用激光诱发引燃自蔓延,分析激光诱导自蔓延成形机理及成形过程,确定模型尺寸和单元类型,建立数学模型。利用ANSYS有限元分析软件,对烧结过程温度场进行数值模拟,计算得到模型烧结反应10 s后的温度场模拟云图和节点温度随时间变化的曲线图。模拟表明:10 s后模型顶部温度最高为1127 K,底部温度最低为844.236 K。模型a层(距顶部4 mm)烧结产物为Ni3Al,b层自蔓延产物为Ni3Al和NiAl的混合物,c层(距底部8mm)自蔓延产物为NiAl,最后采用XRD对实际试样进行物相结构分析,表明试样各区域物相与该区温度场模拟结果一致。     

继电器Ag-Cu复合触点冷镦成形过程数值模拟分析

针对继电器Ag-Cu复合触点冷镦成形后Ag层厚度分布不均的问题,通过有限元数值模拟分析了Ag-Cu复合触点预成形和终成形过程中等效应变的分布,Ag-Cu界面形状的变化规律及其影响因素,并通过改变上模半锥角α和Ag与上模、Cu与下模间摩擦因数的大小来改善Ag层厚度分布的均匀性。     

凝固过程数值模拟中的潜热处理方法

本文介绍了凝固过程数值模拟中潜热处理的几种方法,简单比较了它们的优缺点。提出了把等价比热容法应用到纯金属、共晶合金以及窄凝固区间合金的潜热处理上的观点,并完善了其温度校正方法。     

激光焊接汽车DP1000钢的数值模拟

基于COMSOL软件对激光功率、焊接速度对焊缝宽度以及散热条件对焊缝温度分布与焊缝宽度的影响进行了分析,激光功率和焊接速度的大小决定工件接收的能量与加热时间能否使工件熔融,为了达到焊接目的,需要合理选择激光功率,焊接过程中有无铜支承板对应着不同散热条件。仿真结果表明,焊接最佳激光功率1.1 k W,焊接速度8 mm/s;散热条件越好,焊缝周围冷却速度越快,焊接过程中散热越迅速,工件温度分布轮廓越清晰,焊缝宽度越小。     

多点成形数值模拟中的基本体成形曲面造型方法

基本体群成形面曲面造型是多点成形数值模拟中的关键问题之一。本文给出了基本体群成形面造型方法，并开发了相关程序。在此基础上，对多点成形中球面件的起皱缺陷及马鞍面的成形力进行了数值分析。