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.     

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。     

基于Oyane损伤和断裂模型的厚板精冲过程数值模拟和缺陷预测

将考虑静水应力和应变历史对材料损伤影响的Oyane损伤模型用于断裂的预测,将局部网格自适应和单元删除技术用于模拟裂纹的产生和扩展,在DEFORM-2D有限元模拟软件中建立了精冲轴对称模型,进行了弹塑性大变形有限元数值模拟.分析了成形过程中静水应力、等效应力、等效应变和损伤的分布以及发展趋势,分析了工艺参数对缺陷的影响规律,试验结果验证了模型的准确性.     

微型直齿沟槽铜管充液旋压-多级拉拔复合成形

采用高速充液旋压-多级拉拔复合成形方法加工出了直径在6mm以下的、质量稳定的微型直齿沟槽铜管.在分析其加工成形机理的基础上,研究了加工参数对沟槽铜管质量的影响.结果表明:微型直齿沟槽铜管成形过程中,过大的拉拔级次压缩率会导致微型直齿沟槽铜管的轴向沟槽产生断裂或折叠,过大的圆度误差会导致微型直齿沟槽铜管表面产生皱折和凹陷;而拉拔模具入口锥角采用16°、定径区长度取4mm、出口锥角取30°、润滑条件良好及残余应力较小时,拉拔沟槽铜管表面质量更高.通过控制拉拔工艺参数和圆度误差,可获得直径在6mm以下的、质量稳定的微型直齿沟槽铜管,且内部沟槽趋于封闭,呈燕尾槽特征,有利于提高微型直齿沟槽铜管的毛细力.     

钛合金激光熔丝增材制造的温度场与应力场模拟

激光熔丝增材成形过程中复杂热循环和残余应力分布会使沉积层产生较大的变形甚至开裂.利用ABAQUS软件建立其完全热力耦合有限元模型,采用移动热源子程序模拟激光加载,生死单元技术模拟材料的添加.综合考虑了材料的熔化潜热、对流/辐射换热边界条件、随温度变化的材料非线性等问题,研究Ti-6Al-4V 钛合金单道多层薄壁件沉积过程中的热循环特性和残余应力分布.结果表明:沉积成形经历了快速加热、快速冷却的过程,随着层数的增加,热累积效应增强;沉积层整体呈拉应力状态,易产生裂纹等缺陷.     

方圆管固定短芯棒拉拔工艺分析

运用非线性有限元软件ABAQUS对ITER计划导体套管成形工艺进行模拟仿真,得到稳定拉拔阶段的等效塑性应变、轴向和径向应力以及接触压力的分布规律,并分析了拉拔力和拉拔成形过程中能量的分布变化.结果表明,采用优化后的工艺参数拉拔成形时可得到套管内外表面质量较好的产品,从而解决了拉拔工艺中材料内径缩孔和裂纹缺陷的问题.     

薄壁铜管局部加厚技术研究

针对当前卫浴行业大量使用管铜制作水暖器材的现状,本文研发了一种薄壁铜管局部加厚技术.在保持铜管几乎全局薄壁状况下仅在需要开设螺牙的部位实现定向局部加厚.通过特别设计的模具工装和恰当的技术流程,实现了目标铜管局部向内增厚而外径保持不变的要求,兼顾了节约型材和不影响外观品质的企业需求.借助DEFORM-3D材料成形有限元分析软件,模拟研究了管状铜管加厚成形的动态过程,籍此获得有价值的应力分布、应变变化和变形速度等反映金属变形流动规律的重要成形细节,不仅可指导优化模具设计及优化技术参数,而且能预警并防范各种成形缺陷,同时还缩短了开发周期.     

工艺参数对铝合金微槽道挤压成形的影响

将热处理后的1050铝合金拉伸试样进行等温拉伸试验，获得真实应力-应变曲线，使用Deform-3D软件模拟1050铝合金微槽道的挤压成形过程。分析挤压速度、摩擦因数以及槽道宽高比这些关键工艺参数对材料等效应力-应变曲线分布的影响。结果表明，随着挤压速度和摩擦因数的增大，材料等效应力和应变均变大，变形不均匀性增大；随着槽道宽高比的变大，材料的等效应力和应变整体呈现上升趋势，微槽道板筋处出现了明显的应力集中现象，变形不均匀。根据模拟结果，选取最优参数进行1050铝合金微槽道挤压成形模拟试验，结果显示材料的流动均匀性更好，成形过程更加稳定，所得零件表面精度显著提高。     

圆柱斜齿轮闭式温锻数值模拟

采用闭式温锻成形工艺方案成形圆柱斜齿轮,相对于传统切削工艺,可以降低能耗提高工效.依据圆柱斜齿轮几何结构,设计出合理模具工装;将凹模设计成轴承式凹模,当锻件顶出时,凹模自动沿轴向自转,锻件被旋出凹模;采用三维刚粘塑性有限元法对其成形进行数值模拟分析,得到成形过程中的等效应力、应变分布图以及载荷-行程曲线图;模拟结果表明,坯料向齿腔充填时,齿根处等效应力、等效应变值较大;最后充填阶段,齿顶处等效应力、等效应变值较大,载荷也出现陡增现象.     

基于网格分析法的汽车覆盖件成形缺陷分析

采用网格分析法,对车身覆盖件冲压制造过程中产生的成形缺陷进行分析.通过对缺陷区域的定量网格分析,计算得出该区域的材料变形行为.同时结合材料性能,将测量区域应变分布与材料成形极限曲线和相应的安全成形曲线相比较,分析与探讨了冲压缺陷产生原因及改进措施.结果表明:网格分析方法可直接反映测量区域变形行为,是进行大型覆盖件冲压成形分析和改进成形缺陷的有效方法.     

Formation of internal cracks during soft reduction in rectangular bloom continuous casting

To investigate the formation of internal cracks in GCr15 bearing steels during the soft reduction process in rectangular bloom continuous casting, fully coupled thermomechanical finite element models were developed using the commercial software MSC.MARC, and microstructures and fractographs were also observed. With the finite element models, the contours of temperature, equivalent plastic strain, and equivalent von Mises stress were simulated. It is observed that the fracture surfaces of internal cracks are covered by cleavage or quasi-cleavage facets. The region of internal cracks in the intergranular brittle fracture mode is in the mushy zone between the zero ductility temperature (ZDT) and the zero strength temperature (ZST). The simulated equivalent plastic strain in the crack region is 2.34%-2.45%, which is larger than the critical strain (0.4%-1.5%), and the equivalent von Mises stress is 1.84-5.05 MPa, which is within the range of critical stress (3.9-7.2 MPa), thus resulting in the occurrence of internal cracks. Reducing the soft reduction amount from 3 to 2 mm can lower the stress under the critical value.     

旋转支承钢轮应力分析

以Hertz弹性接触理论和曲梁理论为基础,分析了回转支承空心钢轮的圆周应力对轮轨接触von Mises应力峰值及其位置的影响,通过采用平面应变有限元的进一步分析表明,降低钢轮截面梁高可以提高钢轮的径向柔度,同时圆周应力可以有效地抑制接触正应力,提高钢轮接触强度,但可能使钢轮接触区内yon Mises应力峰值点从中间向两侧分离,导致应力循环次数翻倍,影响疲劳强度.至于对接触区内钢轮的剪应力和钢轨的von Mises应力,截面梁高的变化对峰值和位置的影响则不大.     

单丸粒喷丸模型和多丸粒喷丸模型的有限元模拟

采用有限元法模拟喷丸过程，通过比较单丸粒模型和多丸粒模型，研究了喷丸覆盖率对残余应力和材料强化的影响．单丸粒多次冲击模型的模拟结果表明，冲击次数对残余应力幅值影响小，但等效塑性应变明显增加，由此可反映喷丸过程中材料的强化；多丸粒模型的模拟结果表明，当喷丸覆盖率为100％时，残余压应力幅值明显增加，塑性应变与单丸粒一次冲击结果相近．不锈钢喷丸试验结果表明，这两种模型的综合可较好地反映喷丸残余应力的形成和表层材料的强化．     

Optimization of yield criterion and simulation based on QP980 high strength steel

QP980 is an ultra high strength steel. First, uniaxial and biaxial tension tests have been done in different loading paths. Then QP980 basic mechanical properties have been obtained. And the stress and strain graph has been drawn. Second, according to the equal principle of the unit volume plastics work and yield stress, QP980 plastic work contour map has been drawn. Third, through comparing Mises, Hill'48, Hosford and Barlat89 yield criterion theoretical curves with the experimental plastic work contour map, the result shows that the Hill'48 yield criterion is in good conformity with the QP980 material. Fourth, Hill'48 yield criterion is optimized by introducing an equivalent plastic strain parameter. The result shows that average error of optimized Hill'48 theoretical yield trajectory is reduced by 8.4%. Last, finite element model about variable cross-section roll forming is established, then applying the optimized Hill'48 parameter yield criterion to the ABAQUS for finite element simulation. The simulation result shows that the forming quality is good, and in agreement with the actual forming parts. Therefore, the optimized Hill'48 yield criterion can be used to precisely describe QP980 ultra high strength steel.     

离心压缩机叶轮静强度分析方法

采用自适应有限元分析与弹塑性分析方法,对某离心压缩机叶轮进行精细的静强度分析.阐述了对网格不敏感的结构热点应力的概念.得到了基于结构热点应力相应的强度判别准则,并对叶轮的von Mises应力和等效塑性应变随时间演化历程进行了分析,数值模拟结果表明,对叶轮进行超速预加载处理,能够有效扩大材料的弹性工作范围,降低叶轮正常工作时的应力水平,且超速预加载工艺符合其力学机理.     

基于一种新的应力准则的渐进结构优化方法

根据工程优化设计中最关注的材料利用率和最大应力最小化问题，引入且导出了应力评估参数，并基于此参数和单元的应力水平，提出了一种新的应力准则．该方法能有效缓解在删除无效材料时可能导致的应力集中．用两种不同方法对悬臂梁进行了优化设计，实例说明这一方法比传统的基于应力的渐进结构优化方法更为有效．     

轴向载荷作用下连续管的抗内压/外挤分析

根据连续管在井下的应力状态,考虑轴向载荷,应用弹性失稳理论和von Mises屈服准则,对理想圆截面管进行抗内压分析,得出连续管的破裂压力.建立椭圆截面管的挤毁压力数学模型;运用有限元软件对连续管的挤毁压力进行计算机模拟分析;并对挤毁压力数学模型和有限元分析结果进行比较,二者吻合.     

斜轧磷铜球成形过程的数值模拟

确定了斜轧磷铜球轧辊孔型曲面方程,通过VC 编程得到轧辊孔型曲面上的特征曲线.利用Pro/E的曲面建模功能建立了轧辊的三维实体几何模型.利用DEFORM-3D软件,采用三维刚-塑性有限元法对斜轧磷铜球进行了数值模拟,获得轧件变形区的应力-应变场分布规律.     

铜合金管坯旋轧成形的三维热力耦合有限元模拟

对B10铜合金管坯旋轧成形过程进行三维热力耦合仿真模拟。在模拟分析中分别从等效应力、等效应变和变形温度等方面,将B10铜合金与目前生产成熟的TP2紫铜的模拟结果进行对比,掌握了铜合金管坯旋轧成形的变形规律。相应实验结果证明铜合金管坯有限元模拟具有很好的仿真预测价值,并可用于探索其它类型铜合金管坯旋轧成形规律。