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Abaqus的旋压件壁厚的自动测量方法

针对采用Abaqus有限元软件对旋压成形进行数值模拟时,旋压件壁厚无法快速、准确获取及无法实现可视化的问题,提出对基于Abaqus数值模拟的旋压件壁厚自动测量及可视化方法进行研究。通过Python语言编写代码来实现旋压件壁厚的自动测量,并采用RSG对话框构造器定制菜单界面,开发出了基于Abaqus的旋压件壁厚自动测量工具包,实现了锥形件、带内筋筒形件等旋压件壁厚的自动测量,以及以云图的形式显示结果。通过对比采用壁厚自动测量工具及采用三维软件进行壁厚测量的结果,发现文中所开发的旋压件壁厚自动测量工具包能准确、快捷地测量各类旋压件的壁厚分布。     

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.     

带纵向内筋筒形件滚珠反旋工艺模拟和缺陷分析

通过对筒形件滚珠旋压工艺特点的分析,依据有限元原理建立了筒形件滚珠旋压反旋的三维有限元模型,用有限元软件对筒形件滚珠旋压工艺进行了数值模拟,分析了带内筋的筒形件滚珠旋压的变形机理及椭圆形端口和表面剥离缺陷产生的原因。分析认为,椭圆形端口是金属变形规律而产生的,因而是不可避免的;表面剥离主要是由于压力角较大而产生的,增大滚珠直径可以减少表面剥离缺陷的产生。     

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、     

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．     

旋轮型面对矩形内齿旋压成形影响的数值模拟

为了优化旋压工装设备,并为旋轮工作型面的选择和成形工艺参数的设计提供依据,基于对筒形件常用旋轮型面的分析,结合杯形薄壁矩形内齿旋压的特点,采用有限元软件MSC.Marc,建立了齿轮旋压三维弹塑性有限元模型,对不同旋轮工作型面进行了数值模拟,分析了不同旋轮工作型面对杯形薄壁内齿轮轮齿成形的影响规律.结果表明:当采用台阶形旋轮时,减小工作型面的成形角和增大圆角半径有利于轮齿的成形;当工作型面为圆形型面时,轮齿的成形质量最好.     

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。     

杯形薄壁梯形内齿轮旋压成形机理研究

杯形薄壁内齿轮的旋压成形是旋压技术在应用领域的又一拓展,与传统筒形件流动旋压不同的是,其成形的目的不是材料的整体减薄,而是材料的局部增厚,因而其变形机理十分复杂。论文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。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;变形分布呈现出周期性,不均匀性和不对称性等特点;轮齿成形受工件转动方向影响,且易出现成形缺陷。     

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。     

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．     

无缝钢管冷轧成型过程的数值模拟

本文采用非线性有限元法对无缝钢管的冷轧成型过程进行了数值模拟,得到了钢管在整个冷轧过程包括稳定轧制和钢管冷轧脱模后各个位置的位移场和应力应变场.根据数值计算结果绘制了钢管的轴向、环向及径向应力分布,并根据应力分布特点解释了钢管在冷轧过程中,不同的减径量如何影响成品管直径和壁厚精度的机理.数值计算结果表明:不同减径量情况下,稳定轧制阶段减径量的大小对钢管内外壁径向应力影响较小;对于环向应力,减径量越大,钢管外壁环向拉应力越大,而内壁环向压应力则越来越小;轴向应力同样与减径量的大小成反比例关系.残余应力沿圆周方向有明显不同,较小的轴向拉应力和较大的径向拉应力有利于轧制后轴向变形,较小的减径量有利于接近理论壁厚,但冷轧脱模后钢管直径大于理论直径.研究成果对于无缝钢管冷轧成型工艺设计以和轧辊孔型设计具有参考价值.     

夹芯圆管耐撞性分析及结构优化

夹芯圆管因其质量轻、成本低、能量吸收率高等特点被广泛应用于车辆工程和航空航天领域。为了提高夹芯圆管的耐撞性能，使用有限元软件Ansys进行轴向冲击仿真研究，分析了肋板数、壁厚、内圆直径对其耐撞性能的影响。结合响应面法和NSGA-Ⅱ算法对夹芯圆管的结构进行多目标优化，最后将结构进行扭转，探究扭转角对耐撞性能的影响。结果表明：壁厚对耐撞性的影响最大，内圆直径对峰值压缩力基本没有影响。扭转后的夹芯圆管可以在不提高峰值压缩力的前提下增加比吸能，耐撞性能有明显提高，扭转角度为45°时效果最佳，较扭转前增加了10.75%，为夹芯圆管的耐撞性设计提供了一种新方法。     

防冲液压支架变梯度薄壁吸能构件研究

针对冲击地压下巷道支护设备防冲能力差,易遭受冲击性失效问题,提出一种防冲支架用变梯度薄壁圆筒吸能防冲构件,设计变梯度薄壁圆筒吸能构件不同的壁厚差和段数参数,对各参数变梯度薄壁圆管其进行冲击压溃模拟仿真,并分析各相关吸能防冲性能参数,结果表明:变梯度薄壁圆管构件段数和厚度差的增加均会使薄壁圆管压溃初始壁厚变小,从而减小初始峰值力;在平均壁厚相同情况下,不同壁厚差和段数的变梯度薄壁圆管的平均支反力和总吸能量高于普通薄壁圆管9.3%～178%;在各参数变梯度薄壁圆管中,分为四段且厚度差为0.5 mm的变梯度薄壁圆管构件的初始峰值力、吸能量和平均支反力、支反力波动性能参数较优,是ZQ6000/26/36两柱单导杆式防冲支架较为理想的防冲吸能构件。变梯度薄壁圆管构件的设计可以改变普通薄壁圆管构件形成塑性铰的位置及数量,使薄壁构件变形趋向较为稳定的钻石模式和混合模式转变,提高了吸能防冲能力。     

管材壁厚对双直径圆管吸能元件成形与自由翻转的影响

利用ABAQUS 6.14软件模拟了在不同壁厚下,材料为20钢双直径圆管吸能元件的液压胀形、折叠和自由翻转的过程.并分析了不同壁厚下液压胀形与折叠后的壁厚分布,准静态压缩翻转变形模式以及准静态压缩时翻转力与翻转半径与推导公式之间的关系.结果表明：壁厚减薄程度与管材初始壁厚大小有关;20钢双直径圆管成形后发生轴向压缩时其自由翻转的模式多为内管外翻;推导的翻转力与翻转半径理论公式与实际测得翻转力与翻转半径的结果比较吻合.