锻造成形有限元数值模拟技术

数值模拟是目前塑性成形分析最有效的方法.通过有限元数值模拟,可以预测金属流动规律,获得应力场、应变场及温度场等场量分布及变化,进而揭示出复杂的变形机理.介绍锻造成形有限元法以及模拟中的关键技术,并以基于DEFORM软件的热-力耦合模拟实验为例,探讨了数值模拟技术在工程实际中的指导意义.     

玻璃成形数值模拟技术研究概述

玻璃成形模拟技术的研究既具有重要的理论意义又具有广阔的应用前景,经过长期的研究和探索,人们对它的认识不断加深,研究范围不断扩大。但总体来说,目前对玻璃成形模拟技术的研究还较为薄弱,不够系统和深入,还需作更进一步的研究。这里对玻璃成形模拟技术的研究现状进行了综述。     

板料成形数值模拟中的2维截面分析技术

采用具有弯曲效应的Mindlin曲线单元,以逐级更新Langrange,描述了有限度形虚拟速度原理为理论基础,开发了用于板料冲压成形过程2维截面分析的有限元程度,对几种典型件成形进行了计算与讨论,该程序可用于模具设计CAE的初期计算,可以更迅速地分析冲压件的成形性。     

数值模拟技术在板料成形中的应用

综述了板料成形中有限元数值模拟技术的发展,介绍了国内外板料成形研究现状、应用水平、常用模拟软件和板料成形的数值模拟的前处理、有限元分析以及后处理,详细分析了CAD建模、有限元建模以及算法的选择以及常见的起皱、破裂、回弹成形缺陷,并指出了今后的研究方向。     

数值模拟技术在精密塑性成形工艺分析中的应用

现代制造业突出的一个特征是客户对所选择产品的设计与制造更多地融入了个性化的信息,这势必带来产品开发设计周期长、成本高和质量不稳定等问题。因此,企业迫切需要采用科学有效的手段,提高对市场需求的响应速度。近年来,随着多学科的相继发展,为企业降低成本、提升质量和服务拓展了空间。其中,计算机技术必然成为重要的工具之一。本期专题将总结计算机在锻压领域的应用,包括走向实用的数值模拟技术在锻压过程中对缺陷的预防、对模具结构设计和工艺参数的优化;计算机辅助设计与制造在典型产品中的应用等。     

基于数值模拟技术的板料冲压成形模具开发

在比较传统模式和基于数值模拟技术的冲模开发模式特点的基础上，阐述了数值模拟技术在板料冲压成形中的应用方法和具体步骤，讨论了应用中的关键问题和发展趋势，指出在板料冲压成形模具开发中运用数值模拟技术的有效性与科学性。     

分段多点成形过程有限元数值模拟关键技术研究

分段多点成形是一种新的大型板材成形方法，对该成形过程进行数值模拟是预测成形缺陷、分析成形质量的有效手段。提出利用动力显式算法分析板料成形过程，利用静力隐式算法分析回弹过程，从而为分段多点成形过程的多工步数值模拟提供了一个可行的解决方案。对其中的一些关键技术的实现进行了研究，提出了相应的解决方法并通过实例证实了其有效性。     

金属成形数值模拟中的接触单元法

给出了一种基于罚函数方法及库仑摩擦规律的点一面接触形式的接触单元法,根据等向滑动函数的概念,推导了粘着接触与滑动接触的接触单元刚度阵,由于这种方法在单元积分点引入接触约束,扩大了接触搜索面积,因而接计算更加稳定。数值计算表明该方法能得到较好的结果。     

往复成形精冲过程数值模拟

在强力压边精冲、对向凹模精冲、振动修边和往复冲裁等传统金属塑性加工工艺特点的基础上，提出了往复成形精冲，并对新方法的工艺过程建立了力学模型，进行了数值模拟，旨在突破精冲板厚极限，拓展精冲技术的应用范围。     

钛合金粉末成形技术及数值模拟研究

对TC4粉末压制成形过程中温度和压力对压胚密度的影响进行研究。同时,研究了不同压制条件对压胚密度分布的影响。结果表明,粉体成形过程中模壁摩擦导致了相对密度分布的不同;通过对圆柱体试样压制过程的模拟验证表明,样品沿挤压轴方向上密度分布不均匀,与有限元分析结果一致。     

双辊连续铸轧过程中轧制界面接触压力切块法建模与数值模拟

铸轧区可分为冷却区，铸造区和轧制区3个物理区。利用切块法分别推导出了铸造获轧制区变形过程静力平衡微分方程。在温度分布线性假设的基础上建立了轧制区变形抗力的简化模型，并在铸造区变形抗力的模型中引入了固相百分数来表征固态金属对变形抗力的影响。对铸造区利用龙格－库塔法对微分方程进行数值求解，而对轧制区则根据混合摩擦条件求出微分方程的解析解，从而建立了铸轧区轧制压力模型，利用该模型对轧制压力进行数值计算，计算结果与实测数据相吻合。     

基于DEFORM的大型封头整体锻造工艺数值模拟

大型整体封头越来越受到重视,需要开发可行的制造工艺。通过采用数值模拟的手段,设计了采用上模和下模的整体封头锻造工艺,对两种上模旋转下压的方式进行了对比,通过DEFORM-3D塑性成形软件对锻造过程进行了模拟计算,分析了终锻后锻件的等效应变分布。结果表明,通过采用上模旋转下压的方式,可以得到所需的封头,锻件尺寸符合要求。     

数值仿真在金属热加工相变中的应用

热处理能够改善材料的组织及性能分布,数值仿真能较好地指导和优化热处理工艺。构建了热加工相变的计算模型,阐述了热处理过程中温度、相变和应变间的关系和计算所需考虑因素。讨论了热处理计算过程中考虑了相变过程中的热传导方程、弹塑性本构方程、有扩散和无扩散的相体积分数方程及扩散模型。结合Deform软件,介绍了热处理中尺寸变形、淬火相变和晶粒长大演变在数值仿真方面的应用。     

等螺距诱导轮的理论分析与数值模拟

基于N-S方程,利用Ansys cfx软件对离心泵诱导轮内部流场进行了全三维湍流数值模拟,获得诱导轮内部的速度分布、静压分布,分析了轮缘处叶片压力面和吸力面存在压差引起涡流,进口低压区对诱导轮汽蚀性能的影响,模拟结果为诱导轮的改进设计提供了一定的理论依据。     

橡胶O形密封圈最大接触压力数值分析

以O形圈为研究对象,利用有限元模拟软件ANSYS对O形圈的材料特性以及预紧时的压缩率进行了模拟研究,得出了不同材质O形圈在不同压缩率下的最大初始接触压力和其分布规律。并且通过对数据的处理得到了一般情况下求解初始最大接触压力的数学表达式。     

基于动网格的火箭炮三维流场数值模拟与分析

在火箭炮发射过程中,燃气射流对发射箱体的冲击流场非常复杂,精确计算火箭炮对箱体的冲击流场比较困难。根据火箭炮结构,简化出单管三维非定常流动模型。实体建模时,采用动网格技术模拟火箭弹的运动。通过流体动力学软件对三维流场进行数值模拟,计算出火箭炮流场分布。     

新型柔性阀瓣性能的数值模拟与试验研究

根据新型安全阀柔性阀瓣技术,对柔性阀瓣进行了数值模拟和试验研究,首次全面探讨了柔性阀瓣的性能,并与传统刚性阀瓣进行若干比较。通过对密封面接触压力进行数值分析发现,相同情况下,由于柔性阀瓣密封面最大接触压力总是大于刚性阀瓣,因此,柔性阀瓣具有更好的密封性能。试验测试表明,相同情况下,柔性阀瓣的整定压力一般低于刚性阀瓣;而且柔性阀瓣可以降低系统刚度,吸收冲击变形能,使系统抗冲击和抗疲劳能力提高,对保障系统稳定运行有利。     

轴向倾斜式周向槽处理机匣对压缩机的扩稳效果研究

针对某亚音速轴流压缩机转子进行周向槽处理机匣的数值模拟.相对于原始的径向式处理机匣,周向槽前倾63.4°,可以在更低的效率损失情况下获得更大的稳定裕度.流场分析表明:周向槽轴向前倾改变了槽内的气流流动结构,减小了流动损失,降低了槽的径向输运能力,增加了周向输运能力,扩稳效果更好.     

离心泵内流场的三维数值模拟及流动分析

采用标准-湍流模型和SIMPLEC算法,对离心泵内流场三维不可压湍流流动进行数值模拟,分析因泵体的非对称结构以及叶轮、蜗壳间较小间隙导致的内流场非对称性.并以计算流体力学(CFD)分析结果为依据,对离心泵蜗壳进行了优化设计,揭示了泵内流道的压力及速度分布规律,为离心泵的性能预测、水力设计及优化设计提供了依据.     

基于三维实体模型的纵流壳程换热器数值研究

利用FLUENT软件对三叶孔板换热器壳程流体流动和传热特性进行了数值模拟研究,建立了"周期性全截面计算模型"和"单元流道模型",并对其计算结果进行了对比分析。结果表明:随着换热器壳体内径D的增大,2种模型的计算结果逐渐接近;当D>800mm时,2种模型计算结果的误差已降至10%左右,此时"单元流道模型"具备实用性和适用性;在D≤800mm时,提出了"单元流道模型"的修正算法,给出了压力梯度和对流传热系数的修正关联式。