有限元反向模拟的新算法

针对有限元反向模拟的特点，提出了采用右矩形公式作为近似积分的隐式欧拉方法来进行反向计算，有限元反向模拟新算法的过程跟已有算法相比，不需要几何搜索和迭代，节省了计算时间。采用新算法对航空叶片精锻过程一次成形进行了反向模拟，并与正向模拟进行了比较，结果表明，采用新算法进行的反向模拟与正向模拟是可逆的，从而验证了新算法的可靠性。新算法适用于对大型复杂的非稳态塑性成形过程进行反向模拟。研究结果对实现有限元反向模拟技术的高效计算具有重要意义。     

叶片精锻过程数值模拟结果动态彩色云图的实现方法

对有限元数值模拟结果进行可视化处理,可提高数值模拟结果检查、分析的效率和直观性。彩色云图是实现模拟结果可视化的主要手段之一。本文以叶片精锻过程为例,研究了其精锻过程彩色云图及其动态显示的生成原理和实现过程,结果表明,该方法简洁、精确、便于实际运用。     

热锻成形过程微观组织模拟技术的研究现状

介绍了金属热锻成形过程中微观组织演变的数学模型,综述了近年来国内外金属热锻成形过程中微观组织模拟技术的研究现状和发展趋势。     

杂质离子对沉淀多钒酸铵的影响

采用酸性铵盐法沉钒,研究了沉钒液中的杂质离子Cr、P、Si、Cl-、SO42-对钒沉淀的影响.结果表明:Cr浓度的增大能够显著降低钒的沉淀率,对低浓度的钒溶液影响更显著；Si对沉钒率影响较小,P对钒的沉淀率有较大影响,当P浓度大于0.1 g/L时,沉钒率在75％以下；Cl-在低浓度条件下对沉钒率影响不大,但当NaC1浓度大于100 g/L时,沉钒率低于20％；SO42-对沉钒率影响不显著.     

Synthesis and Antimicrobial Activity of Boron-doped Titania Nano-materlals

Antibacterial activity of boron-doped TiO2 （B/TiO2） nano-materials under visible light irradiation and in the dark was investigated. A simple sol-gel method was used to synthesize TiO2 nano-materials. X-ray diffraction pattern of B/TiO2 nano-materials represents the diffraction peaks relating to the crystal planes of TiO2 （anatase and rutile）. X-ray photoelectron spectroscopy result shows that part of boron ions incorporates into TiO2 lattice to form a possible chemical environment like Ti-O-B and the rest exist in the form of B2O3. The study on antibacterial effect of B/TiO2 nano-materials on fungal Candida albicans （ATCC10231）, Gram-negative Escherichia coli （ATCC25922） and Gram-positive Staphylococcus aureus （ATCC6538） shows that the antibacterial action is more significant on Candida albicans than on Escherichia coli and Staphylococcus aureus. Under visible light irradiation, the antibacterial activity is superior to that in the dark.     

Fe2O3-CaO-TiO2 体系下铁酸钙的合成过程及TiO2 和CaTiO3 的影响

为了确定高钛型钒钛磁铁矿烧结过程中铁酸钙的生成是受TiO₂还是TiO₂和CaO形成的CaTiO₃影响,首先利用Fe₂O₃和CaO的纯试剂合成了铁酸钙,并研究了TiO₂和CaTiO₃对钛铁酸钙 （FCT） 形成的影响。在Factsage 7.0软件进行热力学计算的基础上,通过在空气气氛下进行烧结,获得了在1023~1423 K温度范围内、不同烧结时间的不同样品。通过X射线衍射和扫描电镜-能谱分析等表征手段,对烧结样品的物相转变和微观结构变化进行了表征。发现FCT的形成过程主要分为2个阶段：前一阶段为1023~1223 K温度范围内Fe₂O₃与CaO之间的反应,合成产物为Ca₂Fe₂O₅,反应方程式为“Fe₂O₃(s)+ 2CaO(s)= Ca₂Fe₂O₅(s)”;后一阶段为1223~1423 K温度范围内Ca₂Fe₂O₅和Fe₂O₃的反应,主要产物为CaFe₂O₄,反应为“Ca₂Fe₂O₅(s)+ Fe₂O₃(s)= 2CaFe₂O₄(s)”,该阶段尤其是温度为1423 K时,反应速率显著加快,随温度的升高CaTiO₃显著增加。然而,Ti元素在铁酸钙中的固溶很难实现,TiO₂与铁酸钙之间的反应不是形成FCT的有效途径。随着保温时间的延长,CaTiO₃和FCT相界中Fe元素含量增加。FCT主要是通过Fe组分在CaTiO₃中固溶形成的,主要反应是“Fe₂O₃+CaTiO₃(s)=FCT(s)”。     

轻合金成形领域科学技术发展研究

铝、镁、钛等轻金属材料,由于具有比强度与比刚度高等特性,在汽车、轨道交通和航空航天等制造领域显示出越来越广泛的应用前景。研究与发展轻合金材料先进成形技术,对实现轻量化零构件高质量、低成本、短周期制造,缓解由于交通运输带来的能源、环保压力以及节能减排具有重大的意义。轻合金成形技术与科学,已经成为我国国民经济、国防建设与科学技术发展的关键学科领域之一,而轻合金高性能精确成形制造是既有挑战性又充满机遇的研究与发展前沿领域。评述轻合金成形技术领域国内外研究现状、存在问题与发展趋势,分析并提出该领域的研究前沿,给出我国轻合金凝固成形、塑性成形、建模仿真与优化的重点发展方向的展望与建议。     

6061-T4大直径薄壁管数控弯曲壁厚变化实验研究

为实现6061-T4大直径薄壁铝管数控弯曲精确成形,提高其成形极限与质量,需对弯曲过程中壁厚变化进行有效控制.本文以该材料Φ50.8 mm×0.889 mm×101.6 mm(直径D×壁厚t×弯曲半径R)薄壁铝管为研究对象,实验研究了弯曲角度、芯棒伸出量、芯球个数、弯曲速度等可控参数对壁厚的影响规律.研究结果表明:在整个弯曲段内,中性层并不是均匀地发生等距离偏移,中性层偏移量(E)与内外脊线壁厚变化率差值(η)存在线性关系,E随η的增大而增大;增大弯曲角度、芯棒伸出量、弯曲速度都导致内外脊线壁厚变化程度加重,管材壁厚变化不均匀度加剧;芯球个数对壁厚的影响呈非线性;基于优化的工艺参数组合,成功获得最大壁厚减薄率为22%的180°合格弯曲管件.     

基于UML/VC++的刚塑性有限元模拟系统的面向对象开发

面向对象的设计克服了程序结构复杂、复用性、维护性和扩充性差的问题,而成为有限元程序设计开发的发展方向.本文对刚塑性有限元模拟问题首次用面向对象的方法进行了系统地研究:以面向对象有限元理论为基础,利用UML建模语言,研究了刚塑性金属有限元模拟的对象和有限元分析类库的建立;基于VC 编程平台,开发了薄壁管数控弯曲有限元模拟可视化软件原型,并对开发中的关键技术问题进行了介绍.结果表明,所建立的有限元分析框架通用性良好,所开发的模拟系统能方便地嵌入参数优化、CAD/CAM 模块和可视化前后处理,从而显示出良好的扩充性和可维护性.     

热剪切旋压过程中芯模对零件形貌和壁厚分布的影响

为了揭示芯模对钛合金加热剪切旋压成形的作用机制,采用数值模拟方法,对比分析了贴模和不贴模加热剪切旋压件的形貌以及壁厚分布。结果表明:成形前期,二旋压件的平直度和锥度均较好,成形中后期(65%)后,不贴模旋压件母线会塌陷。工件在变形区的壁厚减薄由纯剪切变形和拉伸变形共同作用产生,且纯剪切变形起主导作用。贴模旋压件壁部壁厚较均匀,而不贴模旋压件的波动较大,呈现中部小两端大的趋势。成形中后期的母线塌陷使得不贴模旋压件壁厚减薄不足,因此其靠近凸缘部位的壁厚远大于该区域贴模旋压件的壁厚。为了提高不贴模旋压件的直线度和锥度,不贴模旋压过程中需要对工件凸缘施加约束以防止母线的塌陷,或预先通过设定合适的旋轮轨迹进行塌陷补偿。