数值模拟锻造成形的关键技术及应用

介绍了锻造成形数值模拟中的刚(粘)塑性有限元法的基本理论，对模具型腔信息描述、网格划分、边界条件处理等数值模拟中的关键技术做了全面系统的总结，分析比较了处理上述问题的各种方法。并通过实例介绍了应用模拟中的关键技术解决实际锻造问题的情况。     

数值模拟技术在锻造成形中的应用

锻造成形过程是一个非常复杂的弹塑性大变形过程,有限元法是用于锻造成形过程模拟中一种有效的数值计算方法。本文介绍了数值模拟技术在金属锻造成形中应用的基本理论、模拟中的关键技术,阐述了锻造成形数值模拟技术的现状及发展趋势。     

摩托车连杆锻造过程的数值模拟

利用刚塑性有限元仿真软件DEFORM-3D,对摩托车连杆锻造成形整个过程进行了数值模拟,对应力、应变分布、模具载荷计算、材料流动速度、毛坯尺寸优化、模具圆角优化等作了深入研究,为模具及成形设备的设计和工艺优化及制坯工步提供了可靠依据。     

上机匣筋部成形过程的数值模拟

采用刚塑性有限元法对径向筋条的成形过程进行了模拟， 结果表明， 锻造时， 金属首先充填轴套部分， 轴套部分基本充满后才开始充填筋部， 且筋条的充填顺序为由里到外， 外侧顶部为最后充填处。在变形终了阶段， 腹板与轴套交界处出现剧烈的剪切流动， 有可能造成组织缺陷。根据模拟结果， 锻造时采取了特殊措施， 成功地锻制出上机匣锻件， 锻件的力学性能、显微组织和尺寸精度均符合要求     

镁合金汽车控制臂锻造过程的数值模拟

用DEFORM-3D模拟软件,对镁合金汽车控制臂等温热模锻成形工艺过程进行了数值模拟。得到了锻造变形过程中的等效速度场、等效应力场的分布。结果表明,在模锻温度400℃,上模工作速度3 mm/s时,成形的AZ81镁合金控制臂质量较好。     

视镜座锻件锻造过程的数值模拟

使用DEFORM-3D软件对视镜座锻件的热锻过程进行了分析,并对锻造工艺及毛坯分别进行了优化.研究表明,数值模拟结果与实际生产比较接近,可为锻造生产提供关键的参考数据.因此,在很大程度上可减少试验时间和生产成本,提高生产效率.     

锻造预成形工艺三维塑性有限元模拟

综术了目前锻造成工艺数值模拟的发展现状，对三维锻造过程数据模拟技术的软件系统实现提高了可靠的处理方法，并建立了通用三维刚塑性／刚粘塑性有限元数值模拟系统。     

锻造铝合金轮毂动态淬火过程的数值模拟

使用计算流体力学(Computational fluid dynamic,CFD)方法,考虑沸腾传热及两相流动,采用三维动网格技术对锻造6061铝合金轮毂入水淬火冷却处理的动态过程进行了多物理场耦合模拟。模拟得到了淬火水槽内流体的流场与系统整体温度场,在此基础上分析了侧边与底部冷却喷管对轮毂淬火温度分布均匀性的影响及轮毂在淬火过程中的温度变化。结果表明:该模拟方法能够反应淬火过程的流场与温度场变化,侧边与底部冷却喷口能够对轮毂均匀降温,该工况下多轮毂同时冷却过程中各轮毂间的温度差异较小,轮毂温度变化曲线符合工艺要求。     

重卡转向节多工步卧式锻造成形过程的数值模拟

介绍一种在新型模锻摩擦压力机上采用5工步多模膛成形重卡转向节的卧式锻造工艺。分析了转向节成形的工艺特点,确定了工艺方案——压扁→旋转90°再次压扁→局部镦粗→预锻→终锻。利用有限元软件Deform-3D对成形过程进行模拟,对模拟得到的速度场、应力场和载荷等信息进行分析,为模具设计优化和设备选型提供了依据。通过模拟结果,对容易出现折叠等缺陷的部位进行了预测。     

大型锻造过程数值模拟中摩擦模型的研究动态

分析了影响大型锻造过程摩擦状态的主要因素,概括和总结了塑性成形中常用摩擦模型的研究现状。在此基础上,讨论了综合考虑变形温度、变形速度、变形量和润滑状况等重要因素,建立基于常摩擦条件下新模型的可行性。     

上机匣锻造时径向筋条成形过程的数值模拟

采用三维刚塑性有限元法模拟了上机匣锻造时径向筋条的成形过程，得到了各主要变形场量的分布及金属流动规律，为合理地确定锻造工艺方案提供了依据。     

三通挤压工艺过程的二维弹塑性有限元模拟

三通管接头件是典型的用多向模锻工艺生产的工件，变形十分复杂。本文采用大变形弹塑性有限元理论，准确的接触边界处理技术和畸变网格的重划技术，使用ＡＮＳＹＳ５．０ａ软件经二次开发后，对三通挤压工艺过程及模具进行了二维有限元模拟，为工艺试验提供了可靠的理论依据     

STUDY ON THE NUMERICAL SIMULATION OF MULTI-STAGE ROTARY FORGING OF A NON-AXISYMMETRIC PART AND THE CAE ANALYSIS OF THE DIE STRENGTH

Traditionally a rotary forging process is a kind of metal forming method where a conic upper die, whose axis is deviated an angle from the axis of machine, forges a billet continuously and partially to finish the whole deformation. For the rotary forging process simulation, more researches were focused on simulating the simple stage forming process with axisymmetric part geometry. Whereas in this paper, the upper die is not cone-shaped, and the billet is non-axisymmetric. So the movement of the punch is much more complicated than ever. The 3D FEM simulation models for the preforming ＆ final forming processes are set up aider carefully studying the complicated movement pattern. Deform-3D is used to simulate the material flow, and the boundary nodal resisting forces calculated by the final stage process simulation is used to analyze the final forming die strength. The CAE analysis of the die shows that the design of the final forming die is not reasonable with lower pre-stress which is easy to crack at the critical corners. An optimum die design is also provided with higher pre-stress, and verified by CAE analysis.     

模锻过程数值模拟中的梯形模拟块技术

提出了一种用于轴对称类锻件模锻过程数值模拟的新方法——梯形模拟块技术, 总结了六种基本类型的梯形模拟块, 提出了八种新型的UBET单元。应用模拟块技术对齿轮坯的模锻过程进行数值模拟, 结果与实测值基本吻合     

隔振锻锤的数值仿真

采用模态分析法，给出了对隔振锻锤的两个自由度有阻尼振动系统方程解耦的方法，按此方法开发编制了通用的隔振锻锤动态过程的数值仿真程序。     

复杂锻件净成形过程温度场的数值模拟

本文以数值模拟方法为工具,以齿轮温态净成形（Ｎｅｔ－ＳｈａｐｅＦｏｒｍｉｎｇ）工艺为对象,研究了复杂锻件净成形过程热力学因素对工件／模具系统的影响。重点探讨了工件与模具的接触传热问题及使用有限元程序分析计算的实现方法,并验证了其正确性。模拟分析得到的温度场可用于模具寿命和锻件精度的预测。     

NUMERICAL SIMULATION OF CASTING＇S MOLD FILLING PROCESS

Numerical simulation of casting＇s mold filling process is the main and the most important aspect of the foundry CAE technology. But it is time-consuming; it may take dozens of hours or several days. While with the development of computer hardware, numerical simulation of casting＇ s mold filling process has made rapid progress. The simulation results, therefore, have become more and more practical. This study tries to find some clues of the computational time of mold filling process. Firstly, this paper introduces mathematic model and the basic route of numerical simulation of casting＇s mold filling process. Then the computational time of mold filling process has been carefully studied, and some new and useful results have been gained from the study of the computational time. Finally, this paper has given some real applications of numerical simulation of casting＇s mold filling process.     

NUMERICAL SIMULATION OF CASTING''''S MOLD FILLING PROCESS

1. Introduction Numerical simulation of casting's mold filling and solidification process is a technology to recon- struct and advance the traditional foundry industry by using computer technique, and it has an important effect on reducing the product cos…     

PM René 95合金涡轮盘等温锻造工艺的模拟式设计

利用热力耦合有限元程序FORMT,对PM　Rene95合金中等尺寸（外径尺寸约为630mm）涡轮盘的等温锻造工艺进行了模拟式设计.结果表明,采用TZM钼基合金模具。在1050℃以接近10-3s-1的应变速率进行闭式模锻和开式模锻,模具材料均能满足使用要求,且开式模锻设备最大载荷不超过31×103kN;采用K21合金模具,在1000℃以相同条件等温成形。模具材料因变形热效应及边界摩擦引起温升而失效且所需设备吨位相对较大.     

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