Ag-La2NiO4基电触头使用中瞬态温度场的有限元计算

为了解决Ag-La2NiO4基电触头在使用过程中的瞬态温度场研究问题,通过对使用过程中闭合电弧→接触电阻焦耳热→分断电弧→自然冷却过程的理论分析,建立了一个统一描述电触头使用过程中瞬态温度场计算的模型.通过电接触试验机和相关试验的测试、分析和计算,得到了瞬态温度场模型计算中所需的基本参数.在此基础上,采用有限元方法进行了计算,得到了瞬态温度场的分布和演化特点.通过分析计算结果,发现瞬态温度场对于电触头的侵蚀机理、使用寿命等方面的研究具有重要的意义.     

Ag/La2NiO4基电触头在直流大电流条件下电弧侵蚀的实验与有限元研究

在电接触试验机上测量Ag/La2NiO4基电触头,得到在直流18V、30A的工作条件下的相关实验数据.并进一步分析电触头对的阴极和阳极的表面形貌、电弧侵蚀和质量变化特点.在此基础上,通过对实验中闭合电弧→接触电阻焦耳热→分断电弧→自然冷却过程的分析,建立一个电触头使用过程中的瞬态温度场的计算模型:根据测得的相关实验数据,采用有限元方法对该模型进行计算,得到电触头的瞬态温度场的分布和演化特点.通过计算结果可以较好预测电弧侵蚀的特点以及材料转移方向,并给出关于材料熔化、汽化等方面的许多重要信息.这些结果对于该电触头材料的侵蚀和使用寿命的研究具有一定参考价值.     

宽带激光熔凝过程温度场及残余应力数值分析

基于激光宽带熔凝强韧化处理过程,利用有限元软件SYSWELD建立三维有限单元模型,通过设定精确的边界计算条件,同时考虑材料组织与性能随温度的变化,模拟工件表面的温度场和残余应力.考虑了相变潜热、导热系数等材料热物性参数随温度变化等因素的影响,研究激光宽带熔凝加工瞬态温度场和热应力的分布规律.对计算结果进行分析,并与实验数据相比较.结果表明,通过瞬态温度场分布,能够逼真地反映温度变化规律;宽带激光熔凝后,在工件表面获得了有利的残余压应力分布,热影响区存在应力突变.     

铝电解槽阴极钠扩散及热应力-钠膨胀耦合的计算

利用ANSYS Workbench仿真平台建立铝电解槽热应力-钠膨胀耦合计算的有限元模型,提出利用非稳态质量扩散和瞬态热传导的相似性模拟钠扩散的方法,得到了钠在阴极炭块中的浓度分布。根据钠浓度的分布将钠膨胀系数转化为热膨胀系数,实现钠膨胀和热膨胀的间接耦合,模型还考虑钢的塑性变形和摩擦接触,计算结果与实际情况吻合较好。     

TI-6Al-4V钛合金电子束焊接有限元分析

采用有限元方法模拟分析了厚6 mm的Ti-6Al-4V钛合金电子束焊接过程,计算研究了瞬态温度场的分布特点、规律及特征点的温度变化历程,在准确计算焊接温度场的基础上通过热-应力顺序耦合,模拟计算了Ti-6Al-4V钛合金电子束焊接头的应力场的分布特征.结果表明:模拟计算的焊缝形貌与实际焊接试验所得基本吻合,焊接温度场整...     

导管安装感应钎焊温度场数值模拟

针对导管安装感应钎焊的特点,建立了工件的有限元分析模型.基于电磁场和温度场顺序耦合的有限元分析方法,采用ANSYS软件对导管焊接区域的温度场进行了三维瞬态分析.结果表明,导管接头焊接区域的温度场分布不均匀,在轴向上呈中间位置高,两边逐渐降低的分布,温度梯度较大.采用6点同步测温仪检测焊接区域的温度场,并与模拟值进行对比,表明模拟值与实测值吻合良好.研究结果可以为测温点的选取、钎焊过程控制方法的制定以及焊接缺陷形成机理的分析提供依据,并为改进工艺方法、改善温度场分布提供技术参考.     

不锈钢重熔工艺瞬态热物理性能数值模拟

应用有限元方法对层流等离子体射流不锈钢表面重熔工艺中的瞬态热物理现象进行了数值模拟研究.针对不同加热距离,确定了材料熔化和凝固过程中的瞬态温度场、温度梯度和凝固率的时间和空间分布特征.通过引入等效温度面积密度概念,研究了不锈钢重熔热处理的适合条件.结果表明,9～13 mm的范围是较为适宜的加热距离,该结果与试验观察基本符合.     

用于铝合金焊接数值模拟的高斯热源参数确定

高斯热源模型适用于焊接电弧冲击力较小的温度场数值模拟,如何有效确定高斯热源半径参数对于保证焊接模拟计算精度至关重要。在分析焊接瞬态温度场控制方程及边界条件的基础上,建立了2024铝合金焊接温度场有限元数值分析模型,选用高斯移动热源进行加载,计算与分析了高斯热源电弧有效加热半径对焊接温度场计算结果的影响,与红外线热成像仪实验得到的温度场结果进行对比并修正热源模型参数,确定了2024铝合金在给定焊接参数下的高斯热源有效加热半径值,为进一步准确、有效地研究焊接温度场、应力场分布规律提供参考数据。     

718塑料模具钢激光相变强化过程中热应力的计算机模拟

采用YAG固体激光器对718塑料模具钢进行表面相变强化处理,应用ANSYS有限元分析软件,对718钢在激光照射条件下由温度场产生的应力场进行了瞬态分析.计算得到了瞬态加载条件下产生的温度分布和应力分布.结果表明,当激光参数恒定时,表面移动热源在工件内部沿移动方向所产生的热影响不随位置的变化而变化.扫描时光斑内部出现压应力,沿扫描方向应力最为突出;在光斑外部,随着距离增加,压应力不断减小,拉应力不断增加.     

埋弧平板堆焊温度场的三维动态模拟

埋弧平板焊接过程中,对温度场分布的实时检测是掌握焊接质量的有效逢径.采用有限元分析法,建立了埋弧平板堆焊温度场有限元计算模型,利用ANSYS软件的APDL语言编写程序,实现在移动热源载荷下的有限元计算,计算得到了不同时刻的埋弧平板堆焊温度场分布情况以及不同点的热循环曲线.通过试验验证,得出仿真结果与试验结果比较吻合,表明建立的温度场有限元计算模型适用于平板埋弧焊过程温度场动态计算与分析.     

FEM Simulation of the Hydrogen Diffusion in X80 Pipeline Steel During Stacking for Slow Cooling

The influence of temperature on the hydrogen diffusion behavior in X80 pipeline steel during stacking for slow cooling was studied using electrochemical penetration method, the temperature field and the hydrogen diffusion in this pipeline steel during stacking for slow cooling were simulated by ABAQUS finite element method(FEM) software. The results show that in this process there is a reciprocal relationship between the natural logarithm of hydrogen diffusion coefficient and temperature. The cooling rate decreases gradually with the increase of steel plate thickness. The hydrogen content is higher at high temperature(500–400 °C) than that in low temperature region(300–100 °C). The FEM simulation results are consistent with the experimental ones, and the model can be used to predict the hydrogen diffusion behavior in industrial production of X80 pipeline steel.     

有限元法分析控轧控冷厚板的截面效应

采用ANSYS／LS-DYNA显式动力学及ANSYS隐式有限元研究方法，分别模拟Q345钢50mm厚板的轧制及冷却过程，得出相应力学参数、温降曲线及瞬态温度场分布。结果非常明显地显示出控轧控冷过程中钢板沿厚度方向的不均匀程度，并进一步分析不同控轧控冷工艺对厚板截面不均匀性的影响。     

轧辊堆焊温度场的动态有限元模拟

利用有限元软件对轧辊堆焊温度场进行数值模拟.在模拟过程中,实现焊接移动热源的施加,较好地模拟了焊接电弧移动加热过程以及整个温度场的瞬态变化,考虑了材料热物理性能参数与温度的非线性关系,并以70Cr3Mo的堆焊为例进行了实例计算,计算结果与实测结果相吻合.     

基于热设计的立式数控铣床主轴箱多目标设计与研究

主轴箱作为主轴系统不可或缺的一部分,其热误差是影响数控机床加工精度的重要因素之一。以热设计为核心,通过结合田口法和有限元法,对主轴箱进行多目标优化设计与研究。搭建了主轴系统热态特性实验平台,以某机床厂的立式数控铣床为研究对象,获得其主轴系统的温度数据;根据实验测得的数据建立9组主轴箱优化模型;采用有限元法对温度-结构场耦合的9组模型进行仿真分析,得到各组模型的温度场分布云图和热变形分布云图,并进一步获得主轴箱结构优化结果和较优水平的主次因素参数组合。结果表明:对主轴箱热变形影响程度由高到低的因素为底板长度L、距离B、肋板宽度A、距离C;对主轴箱质量影响程度由高到低的因素为底板长度L、距离B、距离C、肋板宽度A。该研究为降低数控机床研发成本提供了参考。     

预测长圆柱体淬火残余应力的有限元方法

利用伴随相变的热弹塑性本构方程及热传导方程，推导了计算热处理过程瞬态温度场和内应力的有限元列式。利用一组不同温度水平下的高温拉伸实验来确定本构方程中的材料参数及其随温度的变化。依据上述理论及数据预报了１Ｃｒ１３钢圆柱体在淬火过程中的瞬时内应力和残余应力分布。残余应力计算值与实验测定值比较，结果令人满意。     

Inconel718合金楔横轧成形热力耦合模拟

应用三维刚塑性有限元Deform-3D软件对Inconel718合金的楔横轧成形进行了热力耦合数值模拟,获得了轧制过程中轧件心部温度场、应力-应变场分布规律。模拟结果表明,轧件心部在靠近起楔点位置处温度、变形速率均出现整体最大值,并且应力状态也最为复杂,因此该处最容易出现心部缺陷。     

Finite element simulation of sherardising concentration field

ABSTRACT

Sherardising is a surface protection method for obtaining an Fe-Zn coating on a steel surface by thermal diffusion. This paper proposes a model to study the sherardising diffusion process of low carbon steel. The diffusion mathematical model of the zinc coating element is established by the finite element method, which simulates the changes of zinc concentration field with temperature and time in the sherardising process. In the experimental work the sherardised samples were prepared for 2, 6 and 10?h at 375°C and 2, 6 and 8?h at 405°C and 420°C. Each phase’s thickness and the zinc concentration of the sherardising layer were measured by scanning electron microscopy and energy dispersive spectrometry respectively. The results show that the accuracy of the finite element method is verified by the consistency between the simulation results and the experimental results. This model can effectively guide the sherardising process to achieve optimum results.     

连续挤压杆坯直径的工艺影响研究

针对坯料直径对铜扁线连续挤压的影响,采用刚粘塑性有限元模型,基于Deform-3D软件平台,进行三维有限元数值模拟,获得两种不同直径的坯料连续挤压扩展成形过程的金属流动规律、温度场、应力场、应变场以及挤压轮扭距。通过理论计算和对模拟结果的分析比较,初步确定了坯料直径和金属塑性变形的关系,为连续挤压工模具设计提供了理论依据。     

TC4钛合金电热拉伸变形行为有限元模拟

为研究拉伸速率和温度对TC4钛合金性能的影响,采用电-热-力完全耦合方法,运用林建国统一粘塑性本构模型,使用有限元分析软件ABAQUS,对不同温度和拉伸速率下的TC4钛合金电热拉伸过程进行模拟研究,并选取目标温度为750℃、拉伸速率为1 mm·min-1的这一组模拟结果与试验结果进行对比.对比结果显示:有限元模拟中通电...     

激光自蔓延烧结Fe-Al合金及其成型过程温度场数值模拟

对Fe40Al60粉末压坯进行激光点燃自蔓延烧结,利用XRD、金相、硬度等表征手段,分析烧结合金表层区、中部区和底部区的微观组织结构及宏观性能,并采用有限元分析方法,对Fe40Al60激光烧结过程的温度场进行数值模拟,得到了烧结过程温度场分布云图和路径图。结果表明:表层区产物相主要为FeAl、Al_2O_3,中部区产物相为Fe_3Al、FeAl、Al_2O_3,底层区产物相为Fe_3Al、Al_2O_3和Fe;烧结合金表层区组织为条状,中部区组织为胞状,底层区组织为针状;表层区硬度HV为9010 MPa,中间层硬度HV为10 050 MPa,底层区硬度HV为9650 MPa。模拟结果表明:10 s时,表层区温度最高为1150 K,中部区温度为894.033 K,底层区温度最低为820.979 K。表明试样各区域物相与该区温度场模拟结果相一致。