基于有限元分析技术的等强度轮辋设计研究

等强度(变截面)轮辋是国际钢轮行业的先进技术之一。采用有限元分析方法研究了等强度轮辋结构参数变化对轮辋应力水平的影响,以在相同条件下,轮辋等效应力总体水平低且波动小为目标,实现了基于CAE分析技术的车轮等强度轮辋设计方案优选,对等强度轮辋的合理设计具有一定指导作用。     

基于UG的轮辋参数化标准件库的设计与开发

以三维造型软件UG为平台,综合应用UG部件族电子表格和UG/Open系列工具开发了车轮轮辋的三维参数化设计标准件库。在开发过程中,分别利用部件族创建轮辋自由变化参数的数据库,UG/Open MenuScript编制用户菜单,UG/Open UIStyler设计用户对话框,UG/Open API和C语言联合开发调用程序,最后实现了车轮轮辋的快速精确设计。     

限制模压变形制备超细晶纯铜板材及其耐腐蚀性能

通过限制模压变形制备超细晶纯铜板材,研究变形道次对纯铜的微观组织、力学性能及变形均匀性的影响,采用极化法、电位时间曲线、浸泡试验等研究限制模压变形前后纯铜板材的耐腐蚀性能变化。结果表明,限制模压变形能够有效细化纯铜的微观组织并改善其力学性能。3道次变形后,纯铜的晶粒尺寸由退火态的30μm减小到500 nm左右,平均显微硬度由41.4 HV提高至82.5 HV,变形均匀性也得到显著改善。同时,电化学腐蚀和浸泡腐蚀试验分析结果表明,晶粒尺寸效应与塑性变形均匀程度共同决定限制模压变形纯铜板材的耐腐蚀性能,而变形均匀性的影响效果更为明显。随着变形道次的增加,纯铜板材的局部腐蚀现象逐渐缓解,腐蚀过程更为均匀,耐腐蚀性能得到一定程度的提高。     

限制模压变形和超声喷丸复合工艺对AZ31镁合金表层组织及硬度的影响

以AZ31镁合金板材为实验材料,先对其进行限制模压变形,再利用超声喷丸技术进行表面处理,研究限制模压变形和超声喷丸复合工艺对材料表层组织和硬度的影响.结果表明:限制模压变形和超声喷丸具有叠加效果,该复合工艺相对于单一工艺能进一步减小AZ31镁合金的晶粒尺寸,增强表面硬度.经复合工艺处理后,AZ31镁合金的最小平均晶粒尺...     

氧化铝模板制备方法及其影响因素

对氧化铝模板制备方法及影响因素进行了综述。论述了刻蚀参数对氧化铝模板制备的影响,介绍了目前应用广泛的刻蚀液及刻蚀参数,总结了电流密度/电压、电解液浓度以及电解时间等氧化工艺参数的影响,归纳了阳极氧化过程中电解液的种类。对于氧化铝模板的制备及生产可起到一定的指导意义。     

一种新辊型的增量滚压成形过程仿真

增量滚压成形工艺采用渐进成形的方式在板材表面滚压微沟槽结构,在该工艺原理的基础上,将传统的单一辊型设计为4种不同的辊型。采用有限元软件对新辊型的增量滚压成形过程进行数值模拟,与传统辊型的成形效果进行对比,并分析了新辊型滚压时工件材料流动的特点。结果表明:滚压完成后,新辊型与传统辊型成形的微沟槽高度相等,但后者成形工件端部的堆积量小于前者;在此成形过程中,采用新辊型的辊轮承受的成形载荷更小;通过对工件的速度场、应力场以及应变场的分析,得到工件材料在成形过程中的流动特点,为今后辊轮的优化设计提供了有效的参考。     

微沟槽多道次滚压工艺参数分析及优化

针对微沟槽多道次滚压成形工艺存在微沟槽成形高度不足、板材变形严重、轧制力过高的问题,建立了多道次滚压的有限元模型,并结合响应面法对多道次滚压的工艺参数进行了分析。以辊缝间隙Δh、滚压速度v、摩擦因数μ和辊轮直径D为设计变量,应用中心复合实验设计方法设计了响应面实验,得到孔型填充率η、板材延长长度ΔL以及轧制力F的响应面预测模型。通过分析响应面图,总结出各项工艺参数对响应值的交互影响规律,并通过多目标优化获得了最优工艺参数组合。结果表明,使用优化后的工艺参数进行滚压可使孔型填充率η达81.21%,板材延长长度降低了39.6%,轧制力降低了21.1%。     

基于类等势场法的轮盘锻件预成形多目标优化设计

以轮盘类锻件为例,结合数值模拟与优化算法,研究基于类等势场法的锻件预成形多目标优化设计。首先,模拟分析坯料在预锻和终锻过程中的充填情况、变形均匀性和成形载荷,发现存在充填不足、折叠等缺陷。然后,以锻造充填率为响应值,基于静电场模拟结果进行响应面分析,获得预锻件最佳体积比和等势线取值范围。最后,以电势值为设计变量,对锻件预成形进行基于变形均匀性和终锻成形载荷的多目标优化设计,最终得到电势值取0.2370 V时为最优解。结果表明,优化后锻件充填效果良好,无折叠等缺陷,等效应变方差由0.4000降为0.1945,应变分布更为均匀,终锻成形载荷由1.22×10⁵ kN降为9.71×10⁴ kN,优化效果显著,可为同类锻件的生产提供借鉴和理论指导。     

纯铜微尺度激光冲击强化过程数值模拟研究

借助ABAQUS软件建立了微尺度激光冲击强化(micro-scale laser shock peening,μLSP)过程的有限元模型，对T2纯铜的μLSP过程进行了数值模拟，分析了μLSP过程中纯铜的位移、塑性应变和等效应力的动态响应情况以及残余应力的分布规律。结果表明，冲击波作用到纯铜表面后，极短时间内便可达到纯铜的动态屈服极限。纯铜表面的位移影响区域直径约为激光光斑的2倍，并在27 ns时达到位移最大值约0.85μm。随着冲击波压力的加载，纯铜产生加工硬化，塑性应变和等效应力的最大值均出现在加载区域内部的近表层处，分别约为0.062 MPa和297 MPa。μLSP后纯铜表面激光辐照区域主要表现为残余压应力，最大值约为199 MPa,影响深度达40μm。在激光辐照区域表面边缘存在一定的残余拉应力，产生“残余应力洞”。同时，μLSP工艺试验结果与数值模拟结果基本一致，从而验证有限元模型的合理性与可靠性。