基于不同减薄量的镍钛合金管热旋压成形分析

为探索镍钛形状记忆合金管热旋压成形规律,采用有限元法进行了镍钛形状记忆合金管滚珠热旋压成形模拟,获得了镍钛合金管坯在不同壁厚减薄量下的温度场、应力场和应变场,并进行了旋压载荷的预测.模拟结果表明,热旋压成形时管坯及芯模和滚珠与管坯接触部位的温度都有不同程度的上升,并且随着壁厚减薄量的增加,管坯、芯模和滚珠的最高温度均呈上升趋势.管坯应力沿管坯周向差别较大,而应变则在管坯壁厚方向上变化较大,外层金属较内层金属更易发生塑性变形.随着减薄量的增加,各方向的旋压载荷均明显增大,轴向载荷远远小于径向和切向载荷.     

基于数值模拟的无芯模旋压收口工艺

为深入研究旋压收口成形机理，并为实际工艺过程提供依据，文中建立了单旋轮无芯模旋压收口成形的大变形弹塑性有限元模型，使用有限元分析软件MARC，对旋压收口成形过程进行三维弹塑性有限元模拟．对旋压成形过程的变形机理及应力应变分布的分析结果表明，变形金属在旋轮与毛坯的接触区受三向压应力作用；从已变形区到未变形区，轴向拉应变逐渐过渡为压应变，径向压应变则过渡为拉应变．随着压下量的增加，等效应力增加，径向应力最大值均出现在口部直身以及过渡圆角内壁，最薄区域（拉裂危险截面）出现在过渡圆角位置．有限元模拟结果与实际旋压变形规律吻合良好，为收口旋压成形工艺的制定提供了理论依据．     

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.     

发动机附件多楔带轮旋压成形仿真方法

建立了多楔带轮旋压仿真模型,通过系统能量法、旋轮受力及各阶段应变云图来验证仿真方法的正确性和有效性;通过分析各个工步的等效应变分布,探讨了材料在各个工步的成形规律和材料流动规律;针对某产品在生产实际中存在的缺陷,对其成形进行了仿真分析,并与实际的成形进行了对比分析.结果表明,文中建立的多楔带轮旋压成形仿真方法可用于多楔带轮的成形分析.     

倾斜类管件单道次缩径旋压的数值模拟

为了研究非轴对称旋压的成形机理,并为以后的参数优化及工艺设计提供依据,采用有限元分析MSC.MARC软件,基于三维弹塑性有限元理论建立有限元模型,对倾斜类管件的旋压成形过程进行了数值模拟.分析得出了单道次旋压成形时的金属流动特点及应力、应变分布规律,并预测了成形过程中可能出现的缺陷及其区域.模拟和工艺试验结果表明:倾斜使得旋压件的变形网格、应力场、应变场、壁厚分布都呈非轴对称分布,旋压件的三向主应力、应变在圆周方向大致呈正弦或余弦分布;成形时毛坯向0°域倾斜,该区域的起旋点附近具有较严重的壁厚减薄现象,是倾斜类管件旋压成形时较容易发生破裂缺陷的区域.     

法兰约束条件下铝合金杯形件的旋压成形性能

为了提高铝合金2024-O的旋压成形性能,通过试验研究了2种法兰约束(单边和双边)条件下杯形件的极限旋压比,并通过数值模拟研究了单边和双边法兰约束旋压成形中工艺参数对构件厚度的影响.结果表明:相对于传统的自由边旋压成形工艺,法兰约束旋压成形工艺可以提高极限旋压比,并且双边法兰约束比单边法兰约束的效果更佳;在相同的工艺条件下,双边法兰约束的构件壁厚比单边法兰约束的构件壁厚更均匀;在法兰约束的旋压成形中,板料与托辊(或旋轮端面)间的摩擦系数对构件壁厚几乎没有影响;随着旋轮端面与托辊的约束界面间隙增加,双边法兰约束的构件壁厚先减小,而后增大并趋于稳定.     

不锈钢管件滚弯成形工艺的有限元模拟

应用ANSYS有限元分析软件中的LS—DYNA求解器,对薄壁不锈钢管件弯曲成形过程进行了弹塑性数值模拟．通过对管件弯曲角度的试验结果与模拟值的对比分析,证明了建立管件有限元模型的正确性．在此基础上对管件滚弯过程的模拟结果进行了应力应变分析,揭示了其成形时的塑性变形流动规律及其对管件质量的影响．研究结果表明：薄壁不锈钢管件弯曲冷成形的主要失效形式是内侧部分的起皱和外侧部分的失稳;管件弯曲内侧等效应雯和壁厚变化呈跳跃式条状分布,是管壁起皱变形的前兆,管件弯曲外侧的壁厚减少导致其弯曲刚度降低,是管壁失稳变形的原因;最大等效应变和等效应力的部位出现在管件弯曲区域的、与滚动轮和旋轮接触部位,其弯曲成形后,部位的应力值逐渐减小,且沿两端方向应力逐渐减少．     

铝合金封头旋压成形变厚度毛坯设计方法

基于Abaqus/Explicit平台所建立的封头多道次旋压仿真模型,研究旋压成形过程中初始板坯坯料与旋压成形构件的几何映射关系,提出了基于普旋减薄率和基于剪旋正弦规律的2种变厚度板坯设计方法,以改善旋压成形中的壁厚不均匀现象.结果表明:变厚度板坯能够沿径向合理地预分配材料,明显地改善成形构件壁厚均匀性,其中以剪旋设计的变厚板最优,但是变厚度板坯成形旋压力也较大.利用所提出剪旋正弦规律的变厚度板坯设计方法完成了铝合金球形封头的旋压成形实验,获得了具有较好成形精度的旋压构件.     

三边圆弧形横截面空心零件旋压成形应变网格实验

以三边圆弧形横截面空心零件为研究对象,进行了应变网格实验,获得了旋压件母线方向、周向和厚向的应变分布规律及等效应变分布规律.结果显示:旋压件侧壁和口部的应变状态为母线方向受拉、周向和厚向受压,以母线方向和厚向的应变为主,周向应变很小;侧壁和口部成形时坯料变形方式分别是剪切旋压和以剪切旋压为主、兼有拉深旋压的复合变形;旋...     

镍钛形状记忆合金管滚珠热旋压成形数值模拟

为了获得高性能、高质量的镍钛形状记忆合金薄壁管,尝试采用滚珠热旋压方法进行镍钛形状记忆合金管的成形．通过采用刚粘塑性有限元法对镍钛形状记忆合金管进行滚珠热旋压成形模拟,获得了镍钛形状记忆合金管坯在不同初始温度下的温度场、应力场和应变场,并进行了旋压载荷的预测．模拟结果表明,旋压件主变形区的温升可达100℃以上,故不宜选择太高的旋压初始温度;旋压成形时主变形区处于三向压应力状态,这将有利于提高材料的塑性,从而实现更大程度的塑性变形;主变形区的等效应力和等效应变数值均由外壁到内壁逐渐减小,说明旋压成形时管坯的外壁比内壁更容易满足塑性屈服准则;随着旋压温度的升高,各方向的旋压载荷均呈下降趋势,轴向载荷远远小于径向载荷和切向载荷．     

热轧带钢的冷却参数与翘曲关系

针对卷取温度为500℃的12 mm厚X70管线钢热轧带钢,利用MARC有限元软件建立层流冷却过程中的热-力-相变耦合的数学模型,计算两种下上冷却水比时层流冷却过程中温度场、应力、应变、相变体积分数和翘曲度随时间的变化.结果表明:1.25水比的冷却过程中,厚度方向上各面的冷却速度不一致,导致水冷前期带钢上下表面应变不同,带钢会产生向上的翘曲,冷却过程中边部最大的翘曲量达到21.84mm;水冷后期带钢板形会逐渐恢复平直,但由于水冷过程中发生塑性变形,终冷时厚度方向上贝氏体含量的差异,卷取时带钢边部依然有-9 mm的翘曲量.上下表面的不均匀冷却是引起翘曲的根本原因.在保证X70管线钢性能条件下,采用1.58的下上水比工艺,卷取时边部翘曲量仅为-0.58 mm,合适的下上水比能大幅度减小层流冷却过程中带钢的横向翘曲.     

考虑冲压成形历史的轿车前纵梁总成碰撞仿真

以轿车前纵梁总成为对象,将冲压成形引起的板料厚度减薄、残余应力和等效塑性应变映射到碰撞仿真模型中,详细分析这些因素对零件碰撞过程中能量吸收和碰撞力的影响规律,并从兼顾计算精度和计算效率的角度对影响仿真精度的主要因素进行了分析.结果表明:与忽略冲压成形历史的碰撞仿真结果相比,引入冲压成形历史的碰撞仿真所得内能增大,碰撞力峰值增大及峰值出现时间延后;厚度变化对零件的吸能特性影响显著,残余应力和塑性应变对碰撞力的影响显著.     

船用发动机曲轴单拐的塑性成形仿真分析

以船用发动机曲轴单拐为研究对象,通过Solid Works软件建立曲轴单拐锻造过程中毛坯、模具的三维模型,在金属塑性成形CAE软件DEFROM-3D平台上进行模拟仿真,以探究不同应变速率、温度下金属塑性变形过程中的金属内部流变应力与外部变形条件之间的关系,并对所得的数据进行了科学分析.分析结果表明:当应变速率为定值时,预设温度越高,应力-应变曲线则相对降低;当毛坯温度一定时,应变速率越高则试样内部流变应力越大,抗疲劳强度越差.该结果也为下一步的优化设计提供理论依据.     

2205双相不锈钢变厚度轧制过程仿真分析

针对不锈钢在轧制过程中易出现边裂,影响产品质量问题,基于变厚度轧制及塑性变形理论,结合Gleeble-3800热压缩模拟实验数据,构建2205双相不锈钢的热变形本构方程及不同轧制区域的轧制力学模型.基于变厚度交叉轧制工艺实现板带边部和中部区域的不同压下率控制,采用DEFORM软件对轧制过程进行模拟仿真,并对比分析变厚度交叉轧制与普通平轧的边部损伤情况以及不同厚度区域的金属流动规律.仿真结果表明,变厚度交叉轧制的边部损伤因子相对于普通平轧减小了22%,同时通过改变边部变厚度曲线能够改善边部损伤问题,有效提高不锈钢板带成材率及产品质量.     

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.     

多道次辊弯成形数值模拟技术

利用ABAQUS软件对多道次辊弯成形数值模拟技术进行了研究.基于动力显式算法,采用引导板带动板料进入轧辊的模拟方式,建立开口类型钢多道次辊弯成形的有限元模型.重点分析了多道次模拟中,模型建立、单元选择、边界条件、虚拟成形速度、加载曲线、摩擦模型和回弹等关键问题,提出了适合于多道次辊弯成形分析的数值模拟方法.通过模拟外卷边槽钢的12道次辊弯成形过程,验证了方法的有效性.     

Temperature field analysis of two rotating and squeezing steel-rubber rollers

Rubber has strong nonlinear viscoelastic characteristic.Under effect of the periodically chan-ging external force, it will show the phenomenon of lagging deformation and mechanical loss, which means deformation lags behind stress changes and the situation of loss of work is caused by the hys-teresis.Loss of work will be transformed into thermal energy and makes the temperature of rubber and the object in contact with it rise, which will thereby affect the dynamic characteristics of the structure.Based on a pair of mutual rotating and squeezing steel-rubber rollers as the research ob-ject, the finite element simulation software Ansys is used in this paper to analyze the temperature field of the structure.As a result, temperature distribution characteristics of two directions are ob-tained.One is squeezing area along the direction of the wall, the other is along the direction of thickness of rubber.Then the influence of the rotating speed and the pressure between two rollers on temperature of rubber is analyzed.The temperature experiment of mutual squeezing contact steel-rubber roller is carried out on the experimental platform via using infrared thermal imager and infra-red thermometer.The experiment data are in accordance with the simulation results on regulation of temperature distribution as well as high degree of similarity on value, which shows the effectiveness of simulation.Research results are of great significance for temperature characteristic analysis of rub-ber structure.     

两道次板材渐进成形过程仿真与实验验证

针对渐进成形工艺加工侧壁较陡零件时板材厚度减薄严重的问题,通过建立基于ABAQUS的两道次板材渐进成形有限元模型,比较单道次与两道次成形路径下零件厚度分布和等效塑性应变历史变化规律,研究了两道次成形策略对板材成形极限的影响。结果显示,与单道次成形件相比,两道次成形件变形量最大的区域离零件底部更近,在所选A、B、C3点处的等效塑性应变最大值分别减小了66.2%、81.9%和36.0%,且板材变形更加均匀,使零件最小厚度增加了16%左右,表明两道次成形路径能大幅提高板材成形极限。经实验验证,数值模拟结果基本与实际吻合。     

螺旋弹性滚子轴承的分析计算

为了分析承受径向负荷的螺旋弹性滚子轴承的螺旋滚子,建立了力学模型并进行了试验验证,同时对其径向变形及承载能力进行了计算。在同时考虑滚子的径向变形及滚子同内外套圈间接触变形的因素后建立了确定该类轴承承载能力的方法。对内外螺旋套图推导出了其装配预紧量同其结构尺寸间的关系。     

基于最小耗能原理的塑性应变流动法则

根据最小耗能原理,推导塑性应变流动法则的一般表达式.与传统塑性流动法则相比,该流动法则增加了一项交叉耦合项,可以很好地揭示准脆性材料剪胀效应的内在机理.同时在该流动法则下,推导弹塑性有限元增量迭代格式,由于其刚度矩阵的对称性,使得计算效率大大提高.对土试样塑性应变的演化过程进行追踪模拟,其破坏形式与实验现象非常接近,表明基于最小耗能原理框架下的流动法则是合理可靠的.最后,采用该流动法则下的弹塑性有限元对土质边坡的变形破坏过程进行模拟,破坏形式与实际情况相符,表明新的流动法则不仅合理可靠,而且具有广阔的应用前景.