齿轮坯模锻成形表面缺陷分析

采用刚塑性有限元方法,从变形体与模具型腔表面的动态识别出发,提出了处理变形体与模具型腔表面接触和脱离的算法．并将此算法用于成形过程的表面缺陷预测．通过对不同坯料高径比和不同摩擦条件下齿轮坯模锻成形过程的对比模拟,跟踪描述了其各种表面缺陷的形成过程,分析了缺陷形成的原因．定量地给出了不产生类似表面缺陷的极限工艺范围．该极限工艺范围将对合理制订金属塑性成形工艺提供重要的理论依据．     

塑性成形问题中一类表面缺陷的预测研究方法

基于刚粘塑性有限元基本理论，本文深入地研讨了通过有限元数值模拟来预测塑性成形问题中一类表面缺陷生成的方法。提出了塑性有限元中的技术处理方法与表面缺陷测试算法，并采用该方法成功地预测了ＣＯＮＦＯＲＭ连续挤压工艺中一种表面缺陷产生措施的全过程，给出一系列极限工艺参数，从而拓宽了刚粘塑性有限元的应用领域。     

板材成形缺陷及其数值仿真

以典型冲压件及冲压过程为例,介绍自行研制的覆盖件成形与模具设计ＣＡＥ软件系统对板材成形缺陷,即鼓动、起皱、破裂与回弹的数值仿真结果及与实验结果的比较．旨在检验金属塑性成形屈服准则、塑性流动本构理论以及动边界摩擦约束处理方法的有效性,进而为解决金属覆盖件塑性加工成形与模具制造工业面临的关键力学问题提供有效的数学工具．     

大型锻件夹杂性缺陷的形成及控制锻造工艺

为合理控制实际生产中大型锻件内部缺陷的变化过程 ,使其各项性能满足检验标准 ,采用物理模拟技术研究了饼、块类锻件较为严重的夹杂性缺陷在塑性成形中的变化规律 ,系统分析了其形成过程及影响要素 ,据此论述了有效控制夹杂性缺陷的锻造方法 ,并将其初步用于实际生产 ,改善了产品内在质量 ,取得了满意效果。研究表明 :造成探伤超标的塑性夹杂性裂纹伴生于孔隙性缺陷闭合的大变形过程中 ,通过控制锻造工艺获得满足产品使用要求的优质锻件是塑性加工学科的重要发展方向     

基于晶体塑性模型的板料成形极限预测

用晶体塑性模型及M-K理论对具有初始织构的金属板坯的成形极限(FLD)进行分析,研究了初始缺陷、材料参数及初始织构对成形极限应变的影响.结果表明,晶体塑性理论能较好地预测金属板坯的成形极限曲线,同时通过初始织构及其演化的模拟能成功地分析材料各向异性对FLD的影响.     

快速车轮成形过程的刚塑性有限元数值模拟

采用刚塑性有限元模拟软件TFORM2模拟了915KKD快速车轮的预成形过程。通过分析车轮预成形过程的塑性流动规律和镦粗压下量对预成形的影响,预测了预成形后毛坯充填模膛的情况,并得到了较佳的镦粗压下量值,为车轮成形工艺设计提供了科学依据。     

薄壁铝型材挤压成形的一种有效模拟方法

基于大变形弹塑性有限元理论和有限体积法基本原理，建立了金属塑性成形的弹塑性UL有限元列式以及塑性流动中的有限体积控制方程．提出了有限元模拟系统到有限体积模拟系统的数据传递和信息继承方法。建立了铝型材挤压成形有限元/有限体积法复合模拟系统，对铝型材挤压过程进行了数值模拟，预示金属在成形中的塑性变形行为，从而为模具设计及工艺参数选取提供理论依据．     

SVM在金属塑性成形摩擦系数预测中的应用研究

针对金属塑性成形过程中摩擦系数较难确定的客观情况,提出一种基于支持向量机的能够快速预测摩擦系数的方法。利用支持向量机建立了金属塑性成形中润滑油、模具表面粗糙度、滑动速度和金属材料表面粗糙度与摩擦系数的支持向量机模型．实验结果表明这种模型具有很好的精确度和预测性,为摩擦学设计和程序化计算和分析提供了一种方便且有效的工具。     

圆筒件拉深成形仿真结果的工艺知识挖掘

基于粗糙集理论的数据挖掘技术，研究了面向有限元仿真结果的知识自动获取方法．以压边力、摩擦系数、厚向各向异性系数、凹模圆角半径、板料厚度等作为条件属性，成形后零件两种主要的成形缺陷——破裂和起皱作为目标属性，分析了圆筒件拉深成形中材料性能、工艺参数对成形性能的影响程度，提炼出对加工工艺和模具设计有指导意义的产生式规则．结果表明，面向有限元仿真结果的数据挖掘技术为塑性成形领域知识发现提供了一条有效的新途径．     

从动螺旋伞齿轮精密锻造数值仿真

对从动螺旋伞齿轮的精密锻造过程进行三维刚塑性有限元模拟，获得了齿形充填饱满的模拟齿轮锻件及其变形过程，阐述了螺旋伞齿轮精密锻造成形阶段分类和齿形充填模式．铅试件实验从齿轮外形和成形力两方面验证有限元模拟的正确性．根据相似理论，预测出从动螺旋伞齿轮冷精锻成形力50州左右，解释了大截面的螺旋伞齿轮难以冷精锻的原因，提出了从动螺旋伞齿轮精密塑性成形的工艺方案．     

振动时效的电测法监测

对振动时效(VSR)处理过程进行应变监测，提出工件在VSR处理前、后残余应力的测试方法和计算公式，并对一焊接钢结构VSR处理的效果进行了评定。     

连铸坯液芯轧制的模拟实验与计算

对连铸方坯带液芯轧制的工艺进行了计算机模拟实验的分析，指出了方坯带液芯轧制时的变形特点、应力、应变的变化趋势，以及液芯率的大小对轧制能耗和应力、应变及变形规律的影响．在有液芯存在时，轧件的上下表面向内凹陷，侧面易于形成单鼓变形，并且随液芯率的增大而增大；同时由于静不定的作用引起轧件角部的旋转．加上变形的作用，将导致边部应力大大增加，其表现出来的变化是先减小而后增大的趋势．     

薄壁轴向微沟槽铜管高速旋压成形的数值模拟

利用有限元分析软件MSC.Marc建立了简化的1/4旋转对称模型,对薄壁轴向微沟槽铜管的钢球高速旋压成形过程进行模拟,并对成形特征和等效应力应变、残余应力的分布规律进行分析.结果表明:成形过程中,金属回弹效应会导致齿根部出现凹口缺陷;等效应力应变及三向应力应变沿轴向呈层状分布,沟槽管外壁面应力超过材料应力极限导致铜屑产生,且易出现断管现象;沟槽底部的等效应力应变和残余应力大于齿顶与外壁面的应力;过大的残余应力容易造成材料脆化,进而产生裂纹等缺陷.     

金属粉末成形过程的裂纹预测

根据金属粉末成形的工艺过程和裂纹形成原因,对裂纹进行了分类,运用损伤力学方法分析了金属粉末成形过程中出现各类裂纹的形成机理,使用基于Lee金属粉末压制模型导出了缺陷预测模型,模型包含了瞬时应力、应变、相对密度及它们积累作用的影响,因此该模型不仅定量地表示瞬时的损伤状态,更体现了整个加载过程应力－应变历史进程对材料产生的劣化作用,对单台阶零件压制进行了模拟,结果显示裂纹出现在应力三轴度和应变较大部位,与实验相符。     

混凝土材料的SHPB实验技术研究

为提高混凝土材料的SHPB实验结果的精度和可比性,结合混凝土的实验过程,对波导杆的弥散效应、试件内应力应变均匀性和试件的径向惯性效应进行了研究。研究结果表明:一维应力波假定和均匀性假定基本满足,混凝土试件是否有足够时间使应力应变达到均匀,取决于混凝土试件的最大应变值和应变率;实验中采用脉冲整形技术和恒应变率实验技术,并选用三波公式处理实验数据,可以增大混凝土的有效承载时间,减小试件惯性效应对实验结果的影响;当应变率接近或大于104时,需要考虑试件的径向惯性效应。     

峰后软岩应变软化渗流特性

为探讨峰后软岩的应变软化特性对渗流过程的影响,以新集矿两组砂质泥岩岩样为研究对象,基于裂隙损伤有效应力理论,研究了峰后软岩的应变软化特性和渗流特性,分析了软岩的应变软化渗流机制。结果表明：峰后软岩渗透性能较弱,同时软岩受到结构面、孔隙率的影响应力降存在突跳现象,且软岩渗流过程与损伤度、应力降、应变软化率有很大的相关性,表现为损伤度越大,应力降越大,应变软化率越大,相应的渗透率也越大。     

薄壁轴向微沟槽铜管高速旋压成形数值模拟

本文利用有限元分析软件MARC对薄壁轴向微沟槽铜管钢球高速旋压成形过程进行模拟,建立了简化的1/4旋转对称模型,并采用了更新拉格朗日算法和全局网格重划分技术,成功解决了模拟过程中的网格穿透和收敛问题.对薄壁微沟槽铜管的成形特征和残余应力、等效应力应变的分布规律进行了分析.结果表明,成形过程中,金属会出现回弹效应并由此产生凹口等缺陷;等效应力应变及三向应力应变沿轴向呈层状分布,表层应力超过材料应力极限导致铜屑产生,且易出现断管现象;沟槽底部的等效应力应变和残余应力大于齿顶与外表面.过大的残余应力容易造成材料脆化,进而产生粗糙形貌.该研究对优化成形工艺参数,抑制缺陷产生有着重要意义.     

矩形板中应力波主波和次波的传播与反射

弹性应力波的修正理论指出关于体积应变的波动方程与现有理论一致,但发展了一组关于体积应变和偏应变的弱耦合波动方程。针对矩形板受侧向集中载荷冲击下应力波的波动问题,建立了应力波传播的两组控制方程以及加载面和自由面的波动边界条件。采用有限差分方法求解波动方程,数值分析了应力波关于主波和次波的传播以及自由面上斜入射波的反射过程。偏应变在传播过程中分裂为两部分,一部分与体积应变共同传播组成主波,另一部分传播较慢形成次波。数值模拟结果显示与冲击载荷下纳钙玻璃板中应力波的传播图像是完全符合的。     

株洲建宁大桥施工阶段主梁截面应力监控

以株洲建宁大桥为背景,建立了平面杆系计算模型,运用平面结构分析程序进行静力分析,得出施工过程中最不利荷载组合下主梁截面最大压应力出现的位置.在此位置埋入振弦式应变计对其应力进行监测,对测得的数据进行多种方法处理,取得了较好的效果.     

应力和应变控制下饱和砂土循环扭剪试验分析

针对某些动荷加载为应变控制的工程问题,如大型工业振动机械的工作平台基础,为研究其动力学性质,利用空心圆柱扭剪仪,分别采用应力和应变控制两种加荷方式,对处于复杂初始应力状态,即不同中主应力系数下的饱和福建标准砂进行小应变循环扭剪试验研究。结果表明,不同加荷方式对土的骨干曲线和剪切模量没有影响;同剪应变幅值时,应变控制下土的阻尼比较应力控制略大;两种控制方式下,试样振动过程中的轴向变形均随着中主应力系数的增大而减小。可见,加荷方式对土的动力特性影响甚微,针对动应变控制的工程问题,在设备有限时可采用应力控制试验模拟代替。