纯铝(L_2)高温本构方程的研究

有限元数值模拟技术应用于金属材料的加工过程，给深入研究金属成形过程提供了有力的理论工具，但其精确程度与材料本构方程的精确描述有极大的关系．材料的本构方程是描述材料成形信息的数学模型，它反映了材料的流动应力与变形程度、变形速率、变形温度的关系．因此，通过实验获取材料的本构方程是有限元数值模拟首要解决的问题．本文针对刚粘塑性材料提出了本构方程的数学模型，并在实验的基础上给出了纯铝（Ｌ２）材料的本构方程的具体形式     

基于FEA的拼焊板轿车中立柱拉延成形

运用DYNAFORM软件,对轿车侧围激光拼焊板中立柱进行冲压成形有限元数值模拟研究。通过观察成形极限图和厚度分布图对零件进行成形缺陷分析。针对成形结果中出现的拉裂、起皱和减薄等缺陷问题,采用调整成形工艺参数以及设置等效拉深筋的方法改善使成形结果,并根据仿真分析的结果,提出改进及优化工艺的方案。利用数值模拟过程中优化的工艺参数,进行实际零件的拉延成形实验,得到了质量较好的成形零件。研究结果表明:拼焊板焊缝模型的选取、板坯及工具网格的划分直接影响数值模拟的精度;冲压速度、压边力和拉深筋等工艺参数的选取直接影响零件的拉延成形,尤其是通过对拉深筋阻力的调节,平衡了材料的流动,解决了用调节压边力的方法无法解决的拼焊板零件成形问题。     

行李箱盖板大变形区域的压延筋结构研究

分析了各种结构形式的压延筋、压延筋的几何形状和参数对拉延阻力分布的影响，以及拉延阻力分布状况对覆盖件拉延成形过程中金属流动的影响，提出了覆盖件模具中压延筋设计的基本准则．应用非线性有限元方法对轿车行李箱盖板拉延过程进行了数值模拟仿真，根据基本准则和仿真结果，局部修改压延筋的几何形状和几何参数，即通过调整局部拉延阻力分布和改善拉延成形过程中金属的流动，提高拉延制件的质量．实践证明，压延筋的设计准则和数值模拟成形方法完全可行．     

低碳钢热塑性成形过程本构模型

根据高温流动应力行为的主导软化机制不同,建立了低碳钢热塑性成形过程的动态回复和动态再结晶两阶段本构模型.采用单一内变量的位错密度演化模型描述加工硬化和动态回复对流动应力的影响;应用Avrami方程表达动态再结晶软化作用对流动应力的影响.采用Gleeble1500热模拟实验机对低碳钢进行热压缩实验,依据实验流动应力曲线确定本构模型中的参数,并分析了模型参数随变形条件的变化规律.应用建立的本构模型计算实验条件下的流变曲线,结果计算值与实验值吻合良好,表明所建立的本构模型可以用于低碳钢热压缩成形过程的数值模拟.     

35CrMo结构钢热塑性变形流动应力模型

采用Gleeble 1500热模拟实验机对35CrMo结构钢进行实验研究，根据经典应力一位错关系和动态再结晶动力学方程分别对加工硬化一动态回复和动态再结晶两阶段建立流动应力模型，并统一表示为完整的35CrMo结构钢高温流动应力模型；根据实验结果计算拟合了模型中的各参数．采用建立的流动应力模型计算实验条件下的流动应力，计算结果与实验结果吻合较好．所建立的流动应力模型可以直接用于35CrMo结构钢热成形过程的数值模拟分析．     

粉末体成形的有限元数值模拟

根据粉末体材料的塑性理论,利用体积可压缩有限元法,对粉末体材料成形过程和致密化过程进行了数值模拟,并开发了粉末体材料成形有限元数值模拟分析系统ＰＭ２ＤＦ．通过对粉末体镦粗过程的有限元数值模拟,说明了粉末体材料在镦粗过程的变形特性、致密化规律及粉末质点的流动规律,并与实验结果进行了对比．     

船舶钢板激光弯曲成形的数值模拟及实验研究

对船舶钢板激光弯曲成形过程进行了数值模拟及实验研究。建立了成形过程的三维非线性热力耦合有限元模型,模型中考虑了材料热物性参数和力学性能参数与温度的相关性。计算了弯曲成形过程的温度场及变形场,预测了钢板的最终弯曲角度。实测了激光弯曲成形过程中的温度变化和弯曲变形量。数值模拟结果与实验结果吻合较好。     

三重同心套管相变传热的数值模拟与实验研究

通过数值模拟与实验，研究了三重同心套管内的相变传热过程。相变材料填充在三重同心套管的夹层内，热流体和冷流体分别在套管外层和内层中流动。根据能量守衡，运用了一种简化数值模拟方法（称为温度热阻叠代法）计算分析了三重同心套管内凝固过程。搭建了实验台，实验验证了数值模拟结果，并得出冷流体的人口温度及流量对释热量的影响规律。     

熔融沉积快速成形工艺控制研究

以一种自主开发的改性聚丙稀为成形材料，研究其熔融沉积快速成形的工艺特点轴时，对影响该工艺的各种参数如喷嘴温度，材料性能，分层厚度，填充速度，出丝速度，填充偏置和网络间距等进行实验分析。在此基础上，提出了提高快速成形实体的精度及表面质量的一系列措施，取得了良好的成形效果。结果对于ＦＤＭ工艺中有关新成形材料的开发及成形工艺参数优化控制的深入研究，提供了重要的依据。     

基于Monte Carlo方法的Weibull参数确定分析

运用Monte Carlo方法研究了样本大小n对确定材料的Weibull三个参数的影响。结合最小二秉法和数值特微法，建立了确定Weihull参数误差范围的随机取样法，以此分析了样本大小n与其误差范围之间的关系。计算结果表明：（1）通过实验确定材料的Wcibull参数时，样本数取n=20较为适宜，当n（15时产生的误差较大：（2）为了提高精确度而采用更多的试件进行实验时，把实验数据按样本数n=20进行随机分组，用各组所得到的Weibull参数的平均值作为材料的Weibull参数的效果最好。     

基于实体单元的板材渐进成形数值模拟分析

为研究渐进成形的成形机理及工艺参数对成形力的影响,应用三维实体单元对成形过程进行数值模拟分析和相应的实验研究.在解决数值模拟中运动轨迹加载等难点问题的基础上,合理简化有限元分析模型,提高数值模拟计算效率.采用坐标网格法实验,并通过检测板材厚度的变化,验证了模拟结果的准确性.通过对模拟和实验结果的研究分析,提出了一种不同于剪切变形的新的变形机理,即主要变形区的板材是平面内拉伸变形及局部反向弯曲变形的组合;对成形力的数值模拟正交实验表明层间距是成形力的主要影响因素,并且成形力随层间距的减小而减小.     

喷气纺喷嘴中气流流动的数值计算

采用2-D模型对喷气纺喷嘴中的气流流动进行数值计算，并与其他研究者的实验研究结果进行了分析比较。根据计算结果描述了喷嘴中气流流动特征，重点分析了参数对气流流动特征以及成纱性能的影响。     

轿车侧框冲压成形过程的仿真与试验分析

用数值仿真与实验分析方法研究轿车侧框的拉延成形过程．根据计算结果，对成形后的厚度变化和变形余裕度以及侧框成形的材料参数进行了讨论．通过仿真计算和实际冲压结果的比较，评价了覆盖件冲压成形仿真建模的合理性和仿真结果的准确性．结果表明，拉延后侧框在几个拐角处应力明显集中，接近局部颈缩，可能在后续工序中出现颈缩甚至破裂；动态仿真技术可准确地分析覆盖件的冲压成形过程．     

火车用C级钢的高温流动应力

C级钢因其优越的机械性能而广泛应用于火车车轮、车钩等重要零部件上。该材料零部件通常经热锻成形,因此对该材料在高温下的流动应力进行研究具有重要意义。该文采用Gleeble热力学模拟机对C级钢在温度为1 050～1 250℃、应变速率为0.01～10 s-1条件下的流动应力进行测试,获得C级钢的流动应力数据以及C级钢在不同热变形条件下的峰值及稳态流动应力。实验结果预测了C级钢存在动态再结晶现象,得到了变形温度、应变速率和变形程度对C级钢流变应力的影响规律。基于Sellers-Tegart方程拟合本构参数,包括应力水平参数、应力指数、变形激活能和结构因子,建立了C级钢的本构关系式,可作为C级钢零部件热成形加工工艺选择和参数确定的依据,同时也可作为C级钢零部件锻造工艺数值模拟的基础数据。     

杯形薄壁梯形内齿轮旋压成形的机理

与传统筒形件流动旋压相比,杯形薄壁内齿轮旋压成形的变形机理十分复杂.为了提高内齿轮的成形质量,并为内齿轮成形参数的设计提供依据,文中采用数值模拟和工艺试验相结合的方式,从成形过程中材料的流动入手,对其变形机理进行了研究.结果表明:内齿轮轮齿的旋压成形过程是"镦挤"复合变形;变形分布具有周期性、不均匀性和不对称性;轮齿成形受工件转动方向影响,并且易出现成形缺陷.     

三通管热翻边工艺模拟及实验研究

文章通过数值模拟的方法,对三通管支管凸缘的热翻边成形工艺进行研究,探索了翻边过程中材料的变形特点及工艺参数对成形质量的影响.结果表明:管坯在不同方向上的变形特征不间;预制孔形和凹模圆角对成形结果影响较大;边缘的支管凸缘高于中心的支管凸缘.将模拟得到的合理工艺参数应用于模具进行实验研究,得到的工件与模拟结果相似,且符合使...     

贯流风机结构参数及工作特性的关联

利用计算流体力学方法对贯流风机内部气体流动进行了数值模拟，研究了贯流风机的流动状态和结构参数变化对其产生的影响．分析了蜗舌间隙、进口角、蜗壳间隙、蜗舌位置角、出口角变化与贯流风机进、出口流速间的关系，从中寻找出结构参数变化对贯流风机流场影响的规律．通过计算分析，确定了不同工况下贯流风机进、出口角的最佳范围以及最佳蜗舌间隙的选取方法．将模拟计算结果与实验结果进行了比较．结果表明，数值模拟的结果与实验结果基本吻合．     

SLM成形多层多道金属薄壁件温度场有限元模拟

针对高强铝合金A17075选区激光熔化（selective laser melting,SLM）过程中未知的熔池变化规律和层间作用影响产品成形效率和精度的问题，研究不同工艺参数（激光功率和扫描速度）对各成形层熔池形态和温度场的影响。利用有限元分析软件ANSYS建立金属薄壁件SLM成形的多层多道温度场有限元模型，同时，利用APDL（ansys parametric design language）语言编程模拟了激光热源的加载、激光功率与扫描速度，采用“单元生死”技术描述金属粉末材料的动态增长过程，得出瞬态温度场的分布状况。结果表明，激光功率与扫描速度各自影响不同的温度场因素，适合Al7075粉末的SLM工艺参数为功率250~300 W，速度800~1 000 mm/s。本文得到了激光功率和扫描速度的合理范围，为高强铝合金SLM实际实验提供理论参考。     

材料参数对高强钢辊弯成形边波影响的有限元分析

建立了可靠的辊弯成形数值模拟模型,研究了材料参数对高强钢辊弯成形产生边波的影响.结果表明:模拟结果与已有文献实验数据相吻合;在高强钢辊弯成形中,随着屈服强度、强化系数、厚向异性系数的增加,产生边波的趋势减小;随着强化指数的增加,产生边波的趋势缓慢增加.     

以全局优化算法为基础的复杂模型参数识别理论

随着计算机技术和数值模拟技术发展,CAE（computer aidded engineering）技术得到越来越广泛的应用,目前困扰数值模拟技术在相关领域内进一步应用的最主要障碍是如何获取选用模型的材料参数．给出了应用反分析方法识别材料参数的基本框架,该框架包括建立目标函数、构造优化算法及评价识别参数可靠性几部分,并以金泉林和海锦涛提出的描述金属流动和晶粒尺寸长大的超塑性本构模型在927℃下Ti-6Al—4V合金的参数识别为例,说明应用该框架识别材料参数的过程,其中目标函数为晶粒尺寸及流动应力计算值和实验值差值的加权平方和;优化算法为基于目标函数特性构造的吸收遗传算法、Levenberg—Marquardt算法和增广Gauss—Newton算法优点的混合全局优化算法;通过计算结果和实验结果的比较及参数识别值和理论值的比较评判参数识别结果的正确性．