Defect analysis of complex-shape aluminum alloy forging

The isothermal precision forging was applied for the purpose of forming aluminum alloy with complex shape. The complexity of forging is easy to lead to the occurrence of the defects, such as underfilling, folding, metal flow lines disturbance and fibre breaking. The reasons for the defects were analyzed on the basis of experiments and finite element method（FEM）. The results show that the size of flash gutter bridge, the lubricating condition and the deformation process are the main factors influencing the filling qualities of complex-shape aluminum alloy forging. The folding defect is mainly caused by different velocities of filling cavities, fast flow of much metal in one direction and confluence of two or multi metal strands. Improper metal distribution in different regions can cause the flow lines ＂disturbance and fast metal flow in one direction is also a cause of the flow lines disturbance According to the reasons, some measures were taken to improve the quality of the forged parts.These studies can contribute to offering some experiences in making process project and optimizing the process parameters for forging complex-shape aviation products.     

Ti-15-3合金反挤成形的热力耦合数值模拟

针对新型亚稳定 β型钛合金———Ti 15 3合金 ,将物理模拟与数值模拟相结合 ,采用 3维热力耦合刚粘塑性有限元模型与 3层向后传播的人工神经网络模型相结合的方法 ,开发了一个相应的有限元数值模拟系统 ,对Ti 15 3合金筒形件的热反挤成形过程进行了数值模拟。模拟结果与试验结果吻合较好 ,说明本文的热力耦合理论分析、流变应力的神经网络预测模型以及所开发的数值模拟系统是可靠的。该模拟结果为建立Ti 15 3合金热反挤成形过程中显微组织预测模型奠定了良好的基础     

基于RFID的微带天线应变传感器的仿真分析

为了研究应变传感器的无线检测技术,提出一种基于无线射频识别(radio frequency identification,RFID)微带天线应变传感器的无线检测方法,将超高频RFID技术与微带天线技术相结合,以微带天线作为标签天线,接收RFID阅读器发射的能量,激活RFID的标签芯片,芯片再通过信号调制技术,消除环境中的噪声干扰,并将天线谐振频率随应变变化信息返回阅读器,实现无源无线的应变检测.分别设计了插入馈电式和边缘馈电式2种RFID微带天线传感器,利用HFSS电磁仿真软件对二者进行了结构和参数优化设计;利用COMSOL仿真软件,通过固体力学和电磁学相耦合的仿真分析,明确了不同应变状态下,2种传感器谐振频率的偏移量与应变均呈线性关系,其仿真结果与理论值相吻合,满足结构应变测量的要求,为实验研究奠定了理论基础.     

特殊制备材料力学性能超声无损检测与评价方法

为了检测新材料性能和评估新制备工艺,利用超声显微无损检测系统和PVDF线聚焦超声探头,对增材制造(3D打印)和粉末冶金2种特种加工试件进行表面波波速测量,用于材料力学性能的反演.利用散焦实验测量和时间分辨法,测量试件截面不同位置、不同角度的表面波波速,获取相应位置和角度下的力学性能参数.实验所用窄探头PVDF薄膜宽度仅为1 mm,通过减少被测面积,提高了探头的分辨率.结果表明:粉末冶金材料在任意方向上的表面波波速基本一致,呈各向同性.3D打印材料不同方向表面波波速略有差异,呈现出一定的各向异性.超声显微无损检测系统可用于材料的小区域、多角度声学性能测试,实现材料力学性能的反演表征,为新材料性能检测、新制备工艺评估提供一种无损检测与评价的方法.     

基于矩形贴片天线的应变测量技术

为了研究基于矩形贴片天线的应变测量技术,根据传输线模型,分析了矩形贴片天线与应变间的作用机理,明确了天线辐射单元尺寸受应变影响,可导致贴片天线中心频率发生偏移,且获得了频率偏移量与应变间的线性关系理论表达式.设计3种不同中心频率的矩形贴片天线,利用高频结构模拟器(high frequency structure simulator,HFSS)电磁仿真软件和拉伸应变检测系统,对不同应变状态下,贴片天线中心频率随应变的变化趋势进行了仿真与实验测试.仿真和实验结果表明:贴片天线的中心频率的偏移量与应变之间线性关系明显,且贴片天线的中心频率越高,应变灵敏度越大.利用矩形贴片天线作为应变传感器,可满足结构应变测量要求,为结构健康无线监测研究奠定了基础.     

AN APPROACH TO MECHANISM OF COARSE GRAIN FORMATION AFTER CRITICAL DEFORMATION

本文研究了高温合金临界变形粗晶形成的机理。认为临界变形粗晶的形成是原始晶粒的直接长大,而不是“再结晶晶核数目少”或其它复合机制。临界变形区晶粒长大的最初驱动力是晶界两侧的畸变能差。     

筒形机匣等温精锻时模具的加热及有限元热场分析

通过理论分析和计算确定了筒形机匣等温精密模锻时模具的加热温度，制定出正确的加热方案，并根据实际需要设计并选择了合理、可行的加热装置。开发了有限元热场分析的计算程序，并对筒形机匣等温精锻模具进行了热场分析，模拟了模具的动态及稳态温度场状况，验证了加热装置及方案设计的正确、可行性。该程序的开发和应用为等温模锻时确定模具的加热温度提供了新的理论依据和方法。     

热处理对BT14钛合金显微组织和力学性能的影响

本文研究了BT14钛合金热处理规范→显微组织→力学性能之间的关系.结果表明:热处理工艺对组织和力学性能的影响很大.其中,随着退火温度的升高,初生α相含量逐渐减小,α相颗粒逐渐粗化,向等轴状发展;随着退火温度的升高,合金的强度和硬度逐渐减小,但塑性变化是先升高后减小的趋势.热处理强化规范中低温淬火 低温时效所得的合金综合性能较优.但BT14钛合金强化效果不明显.     

黏弹性正交各向异性空心圆柱中纵向导波的传播

基于线性三维弹性理论和Kelvin-Voigt模型,采用勒让德正交多项式展开法推导了黏弹性正交各向异性空心圆柱中纵向导波的波动方程,数值求解了波动方程并阐述了相关方程的含义。首先计算了大径厚比下黏弹性管的相速度频散曲线和衰减曲线,并与已发表文献的结果进行了对比,验证了程序的正确性,并进一步计算了低阶纵向导波的位移分布和应力分布曲线,验证了方法的可靠性。然后利用方程的解耦特性,分别求解了不同径厚比、不同黏性常数下纵向模态和扭转模态的频散和衰减曲线,研究了径厚比和黏性常数效应对两种模态的影响。最后针对扭转模态导波,研究了材料相关黏弹性常数对其频散特性和衰减特性的影响。      

筒形件强旋工艺参数对金属切向流动的影响

筒形件旋压过程中的扩径或缩径现象是影响旋压件内径精度的主要因素;它不仅使旋压件尺寸产生较大误差,而且赞成圆度和圆柱度误差。由于扩径或缩径现象是由材料的切向流动所引起的,研究旋压切向流动对改进工艺条件,控制工作质量有重大意义和实用价值。用弹塑性有限元模拟结果,分析了减薄率、进给比1旋轮工作角、毛坯壁厚、材料性能等因素对金属切向流动的影响,为实际生产中控制旋压件尺寸精度提供了理论依据。