直角法兰双辊夹持扩旋成形有限元模型的确定

为了得到适合于直角法兰双棍夹持扩旋成形模拟的有限元模型,基于ABAQUS/Explicit平台,针对常用的工件转动与不转动的建模方法,建立了2种直角法兰双辊夹持扩旋成形有限元模型.利用这2种模型对旋压成形过程分别进行了数值模拟,从旋辊轨迹、动态效应、计算时间、计算结果等方面比较分析了2种模型对双棍夹持扩旋成形模拟的影响.数值模拟结果表明,工件转动模型得到的最大等效应力应变偏大,而采用工件不转动模型不仅可以提高计算精度,而且可有效地降低计算时间,因此最终确定工件不转动模型为所研究的最佳有限元模型.     

旋压法兰起皱预测

针对金属薄板在普旋成形时易出现法兰起皱失效的问题,开展了铝合金封头普旋成形的有限元仿真及实验研究,分析旋压法兰边的弹性应变能及其增量与起皱失稳之间的关系,提出了铝合金材料的起皱判据.结果表明:在金属薄板普旋成形过程中,旋轮给坯料施加的变形力导致了法兰边的弹性应变能增加和振荡.由于弹性应变能增量幅值的增加,法兰边和旋轮作用区围成的扇形区域中出现了不稳定区域,故产生失稳起皱.基于Drucker公设提出了法兰起皱的判据,并建立了计算流程.通过普旋实验的验证可知,该判据能较准确地预测旋压成形时法兰边的起皱缺陷.     

三边形圆弧截面空心零件旋压成形的数值模拟及试验研究

采用有限元分析软件MSC.MARC对三边形圆弧截面空心零件的旋压成形进行数值模拟,对其应力应变分布规律进行了研究,重点探讨了旋轮轴向进给比和毛坯厚径比对旋压成形质量的影响,分析了起皱、减薄、回弹现象产生的原因以及容易出现这些缺陷的部位.模拟及试验结果表明,口部(即成形过程中的坯料凸缘)、侧壁靠近圆角处大圆弧区和圆角区域小圆弧部位本别是三边形圆弧截面空心零件拉深旋压过程中易产生起皱、减薄和破裂的部位.     

三边形圆弧截面空心零件旋压成形数值模拟及试验研究

采用有限元分析软件MSC.MARC对三边形圆弧截面空心零件旋压成形进行数值模拟,对其应力应变分布规律进行了研究,重点研究了旋轮轴向进给比和毛坯厚径比对旋压成形质量的影响,分析了起皱、减薄、回弹现象产生的原因以及容易出现这些缺陷的部位。模拟及试验结果表明,口部（即成形过程中的坯料凸缘）、侧壁靠近圆角处大圆弧区和圆角区域小圆弧部位是三边形圆弧截面空心零件拉深旋压过程中易分别产生起皱、减薄和破裂的部位。     

薄壁铝合金封头挡板辅助旋压成形方法

针对毛坯厚度1mm的薄壁铝合金封头零件,提出了挡板辅助旋压成形工艺,并采用数值模拟方法进行研究,讨论了挡板辅助旋压成形中的主要工艺参数进给率、旋轮圆角半径和旋轮安装角对成形质量的影响.结果表明:相对于传统的先剪切旋压后普通旋压的多道次成形工艺,挡板辅助旋压成形工艺能够减少工序道次,提高成形效率并改善壁厚均匀性;在径厚比增大到300的情况下,传统工艺需要增加道次来解决起皱问题,而挡板辅助旋压成形工艺仍然可以一道次成形,且径厚比越大,其对壁厚均匀性的改善作用越明显;旋轮圆角半径对壁厚均匀性和贴膜度的影响最大,减小旋轮圆角半径可使贴膜度提高,但会降低壁厚均匀性.     

汽车轮毂多道次旋压成形工艺分析及数值模拟

针对A356铝合金轮毂多道次旋压成形,运用Abaqus软件建立了轮毂多道次旋压有限元模型。通过对汽车轮毂多道次旋压成形过程进行数值模拟,得到其坯料的应力应变分布云图,并分析了轮毂各道次下减薄率、进给比、旋轮圆角半径等工艺参数对旋压力的影响。从分析中发现轮毂各道次下减薄率是影响旋压工艺的主要因素。     

多道次偏心旋压的工艺分析与试验研究

分析了偏心旋压与传统轴对称普通旋压的区别，利用ANSYS软件对偏心类管件的缩径旋压进行了三维有限元数值模拟，并解决了模拟中的动态边界及摩擦问题．通过模拟得到了变形瞬间接触区工件的应力场分布，工件的网格变化，变形终步毛坯的应力场、应变场分布以及轴向伸长量，并分析了偏心旋压中的一些常见现象及缺陷．模拟结果表明：偏心旋压不同于传统轴对称普通旋压，其成形参数的变化明显呈非轴对称分布；成形机理受旋压方式、偏心距、进给比、旋轮圆角半径、道次下压量以及毛坯壁厚等影响．试验结果表明，工艺参数对轴对称普通旋压的旋压力及成形质量有很大影响．文中最后基于试验结果就不同工艺参数对偏心旋压下旋压力及成形质量的影响进行了讨论、     

摩擦条件对超薄壁大径厚比屏蔽套旋压过程的影响

建立了Hastelloy-C276材料超薄壁大径厚比屏蔽套的二维正旋仿真模型,应用大型有限元软件MSC.MARC进行了仿真分析,探讨了旋轮与工件以及工件与芯模之间摩擦因数的变化对应力,应变和材料流动的影响规律,并分析了在旋压过程中由于摩擦因数过大而引起的断裂现象,从而为大径厚比,超薄壁屏蔽套的制造方法提供理论指导。     

铲旋工艺的有限元分析及试验研究

针对含法兰盘双筒形零件内筒成形的铲旋工艺,设计了一种半封闭式双铲旋轮结构,基于Simufact软件平台建立三维铲旋刚塑性有限元模型,对铲旋工艺的成形效果进行分析,并采用CDC-60型旋压机床进行试模验证试验.结果表明,在铲旋成形过程中,变形区的金属始终处于受力不均、受挤压的状态,从而发生轴向、径向、切向的位移,并产生轴向长高、径向增厚的效应.在铲旋成形后期,底部金属所受小变形区的阻力作用增强,使其径向增厚受阻,从而在筒壁内侧出现了欠料缺陷,而且进给距离越大,其增厚效应和欠料缺陷越明显.试验所得旋轮内筒的有效高度和壁厚分别为35.0、6.9 mm,超过铲旋厚度的15和3倍,试模试验结果与模拟结果的误差小于10%,从而验证了数值模型的可靠性和半封闭式铲旋轮结构的可行性.     

方管双辊交互式成形模式的仿真与分析

方管的双辊交互式成形模式(Roll-Box)是一种新的圆成方成形模式.将共旋构架下材料客观性本构模型引入大变形弹塑性动力显式有限元算法,选用解析法描述轧辊,并推导出与其对应的接触算法,建立了双辊交互式成形方式有限元仿真模型,对圆成方再成形过程进行仿真.通过分析壁厚变化、周向收缩(拉伸)和应力等变形情况,为双辊交互式成形模式的实现提供了试验和理论基础.     

触变模锻Al-7%Si/Al-30%Si合金双金属的数值模拟

采用有限元软件DEFORM-3D对半固态模锻Al-7%Si/Al-30%Si(质量分数,下同)合金复合材料过程进行数值模拟,研究复合成形过程双金属坯料的充型特征,同时探讨工艺参数对复合成形的影响规律。模拟结果表明:单金属触变模锻具有整体性变形特征,双金属触变模锻充型性能受界面传力影响,其非动模侧充型能力比单金属的弱;随着下坯料初始温度提高,界面传力增强,底部充型能力增强;下坯料初始温度过高,会导致复合界面偏靠下侧、弯曲程度大、底部出现飞边;坯料与模具之间的摩擦因素越大,复合界面弯曲和边部向上倾斜越严重;Al-7%Si和Al-30%Si合金初始温度分别为585℃和575℃,当坯料与模具之间摩擦因数较小时,上、下坯料变形协调,锻件充型饱满,复合界面水平居中,双金属模锻复合效果良好。     

薄壁铜管无芯模钢球旋压缩径实验与有限元模拟

通过实验和有限元模拟的方法,研究了薄壁微小型铜管无芯模钢球旋压缩径过程中,铜管的成形特征和应力应变分布。结果表明,随着进给比的增加,已成形表面依次出现金属切向堆积和表面波纹等现象,缩径后铜管壁厚随之增加;旋压缩径后铜管金相组织呈现明显的分层现象,内层稀疏,外层致密,且外表面由于金属流动形成剧烈变形层;等效应力应变均大致呈层状分布,三向主应力均在钢球与铜管接触处达到压应力最大值。     

冷轧不锈钢管二辊模具优化模型的建立与验证

以皮尔格轧机冷轧304不锈钢管为例,建立二辊模具的关键参数优化模型.首先通过在不同应变速率下材料的拉伸试验获得真应力-应变曲线数据,通过对真应力-真应变曲线进行非线性拟合,获得304不锈钢的本构方程;然后根据皮尔格冷轧钢管的变形特点,结合增量理论得出钢管当量变形量的计算方法,融合孔型参数和各工艺参数之间的关系,推导出二辊模具孔型变形区压下段和精整段长度之比Q值与材料应变速率之间的优化方程;最后利用材料卸载定律解出冷轧304不锈钢管过程特定阶段时的应变速率值,解出不同尺寸精度无缝钢管的Q值.以计算出的Q值为二辊模具的设计参数,根据皮尔格轧机孔型设计优化程序设计出轧辊和芯棒,并利用有限元仿真软件和现场轧制试验验证了本优化模型的正确性,验证成品管能够达到预期的尺寸精度.     

抛浆除鳞工艺中氧化皮去除模型研究

针对抛浆除鳞缺乏精确的氧化皮去除量与工艺参数相关数学模型的问题,以Q235热轧板带表面氧化皮为研究对象,依据能量守恒分析抛浆工艺中磨粒与水的混合浆体在冲击过程中的动能变化规律,根据应变能理论分析基体表面氧化皮在浆体冲击后的应变能变化规律,建立氧化皮去除量与抛浆工艺参数之间的数学模型.利用光滑粒子流体动力学,采用有限元ANSYS/AUTODYN模块,对抛浆过程中氧化皮与基体变形的过程进行模拟,采用抛、喷浆一体化除鳞实验平台进行抛浆除鳞实验.结果表明,当基体表面氧化皮应变高于临界应变时,氧化皮会破裂剥落;磨粒粒径对冲击范围增加率的影响与冲击速度的比值为105.35%∶24.14%,磨粒粒径对冲击深度增加率的影响与冲击速度的比值为233.67%∶5.86%,冲击范围有限元计算结果与实验结果最大偏差率为8.71%,冲击深度最大偏差率为8.55%. 磨粒冲击次数解析法、有限元计算结果与实验结果一致,利用304不锈钢和45钢的抛浆除鳞实验结果验证了模型的广泛适用性.