冲压成形仿真中工件自轮廓映射网格划分方法的研究

提出了一种基于模具曲率半径的型面轮廓映射网格划分方法,即根据冲压件的型面曲率特征,将其轮廓线映射到初始坯料上,针对不同区域进行局部细化。通过S形轨道件冲压成形过程的有限元仿真,将采用该方法计算的回弹结果和采用自适应网格划分方法计算的回弹结果与实验数据进行比较、分析,证明了该方法的可行性。     

基于最大工艺参数控制的回弹补偿技术研究

回弹是冲压过程中不可避免的现象,基于CAE仿真技术的模具补偿,可以从根本上消除回弹的影响.模具的补偿型面一方面受CAE回弹仿真计算精度的影响,另一方面与冲压工艺参数息息相关,实际冲压时通常采取先补偿再工艺控制的方式来处理冲压件的回弹.现提出一种方法:先对工艺控制回弹量及相应的工艺参数进行计算,然后以工艺控制的回弹量最大值为基准构建模具补偿型面,以回弹最小的工艺参数组合作为设计工艺参数,并采用实验设计(DOE),响应面模型(RS)和遗传算法(GA)相结合的优化策略对确定补偿基准面进行优化求解.这样在实际模具修正的过程中可以有效地保证工艺控制回弹的区间,增加回弹控制的稳健性.     

石油钻杆用G105级钢高温塑性流变应力数学模型

在Gleeble-1500热模拟试验机上,采用等温压缩试验,研究了石油钻杆管用G105级钢(API标准)在高温压缩变形中的塑性变形,应变速率分别为0.01s-1、0.1s-1、1s-1和10s-1,变形温度分别为1100℃、1000℃、900℃、800℃、750℃。结果表明,应变速率和变形温度的变化影响G105刚流变应力的大小,流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率的提高而增大。在确认了实验的有效性和修正了由于变形功热产生的温升后,在Mat-lab中进行回归分析,得到G105级钢的高温条件下的流变应力本构方程,相关系数为0.9272,回归方程比较显著。     

张力减径机有限元模拟及成品管质量影响因素分析

根据热轧无缝钢管张力减径过程特点,建立了20机架张力减径机的三维热力耦合有限元模型。将模拟结果与实际产品的平均壁厚对比,偏差仅为2.2%,验证了有限元模拟的可靠性。研究了张力减径过程中荒管壁厚变化曲线以及不均匀壁厚荒管和不同转速差对成品管质量影响。结果表明:荒管壁厚呈现先增加后减小的趋势;荒管形状对成品管的影响很大,且成品管遗传了荒管的特点;转速差越小,钢管的壁厚越厚,越不均匀。     

新型Buck-Boost矩阵变换器的双闭环控制策略

为了克服传统矩阵变换器电压传输比低的缺陷, 提出了新型Buck-Boost矩阵变换器, 采用双闭环控制策略进行控制. 介绍了该控制策略的基本原理与设计方法, 对比分析了该控制策略与滑模控制及离散滑模控制的各种特性, 并通过仿真对其控制效果进行了验证. 结果表明: 该控制策略不仅具有比滑模控制和离散滑模控制更加优良的动态性能, 而且还具有更强的谐波抑制能力, 其输出波形的谐波失真度更小, 稳态精度更高, 因而具有更好的应用价值.     

圆弧板型轴流通风机参数化建模及数值模拟

通过Gambit软件对轴流通风机的模型进行参数化设计,并运用CFD技术对轴流通风机内部三维粘性流场进行数值模拟,快速地得出各种几何参数下风机的性能曲线。     

基于离散滑模控制的新型Buck-Boost矩阵变换器

摘要对目前矩阵变换器存在电压传输比低的缺陷进行了研究,提出了一种新型的杯为buck-boost矩阵变换器（BBMC）的电路拓扑结构。介绍了该拓扑结构的基本构成及其工作原理,分析推导了其电压传输比与占空比之间函数关系的解析表达式,阐述了离散滑模控制策略的基本设计方法,最后通过仿真对其有效性和可行性进行了验证。结果表明：该新型拓扑结构能实现输出电压和频率的任意调节,其电压传输比既可大于1,也司小于l,且直接输出高品质的正弦波而无需滤波环节,谐波含量小,从而有效解决了传统矩阵变换器申,压传输比低的难题,具有较好的应用价值。     

厚壁无缝钢管张减过程横向壁厚不均研究

为解决热轧厚壁无缝钢管横向壁厚分布不均的问题,建立三维热力耦合有限元模型,对张力减径轧制过程进行了动态模拟,并结合工业试验验证仿真模型.根据仿真结果分析了轧制过程中温度、应变和摩擦力的分布,研究了单道次轧制时金属的径向和周向流动规律,并结合整个轧制过程对金属的横向流动及壁厚不均的形成过程进行了分析,研究了轧制过程中温度对金属流动行为的影响,从而总结出横向壁厚分布不均的原因.结果表明:(1)在经过单道次轧制时,金属的周向流动为从孔型顶部流向辊缝,对应孔型角±30°位置处金属的周向流动最活跃,靠近孔型顶部和辊缝位置的金属周向流动性较差.但从整个轧制过程来看,金属总的周向流动为从孔型顶部和辊缝向孔型角±30°位置处流动,从而导致孔型角±30°位置处的壁厚比孔型顶部和辊缝位置要厚.(2)温度分布对金属横向流动有重大影响.由于塑性功换热的原因,孔型角±30°位置处金属的温度比辊缝和孔型顶部处高,此处金属较软,阻力较小,孔型顶部和辊缝处金属向此处的流动性增强,导致钢管截面呈内边方形.     

基于拓扑优化与多目标优化的给料机关键部件结构设计

针对给料机经常因为强度不足而发生失效的问题,基于有限元法对某型号振动给料机进行典型工况下瞬态动力学分析,同时开展相应工况下动应力测量,结果表明给料机的失效主因为弹簧上座结构设计不合理。因此,基于变密度法和子结构法,建立以弹簧上座组合应变能为优化目标函数,约束应力和体积分数的拓扑优化模型,基于灵敏度分析和最小二乘法建立了一阶扭转、弯曲频率和总质量的响应面模型,最后利用遗传算法对响应面模型进行多目标优化,得到Pareto最优解集。结果表明优化后结构固有频率分别提高了4.17%和6.30%,最大动应力减小了46.4%,提高了给料机整体的刚度和结构可靠性。     

Constitutive relationship of ionic polymer-metal composite and static response character of its cantilever setup to voltage

As a new ionic polymer-metal composite（IPMC） for artificial muscle,the mechanical performance parameters and the relationship between the deformation and the electrical parameters of the IPMC were studied. With the digital speckle correlation method,the constitutive relationship of the IPMC was confirmed. With non-contact photography measurement,a cantilever setup was designed to confirm the relationship between the deformation of the IPMC film and the applied voltage. The relationship curve of tip displacement of the IPMC cantilever setup vs the voltage was achieved. The results indicate that the IPMC is isotropic,its elastic modulus is 232 MPa and Poisson ratio is 0.163. The curve achieved from the test of the tip displacement of the IPMC cantilever setup shows that the tip displacement reaches the maximum when the stimulated voltage is 5 V. And the tip displacement descends largely when the frequency of the applied voltage is between 30 mHz and 100 mHz.