直缝焊管排辊成形中预成形段的动力显式仿真

考虑到直缝焊管的排辊成形过程非常复杂,其间涉及明显的非线性,为了更好地了解板带的成形规律,针对406 mm焊管排辊成形机组的预成形段建立了弹塑性大变形有限元模型,采用动力显式算法进行了仿真计算,分别得到了预成形段管坯的等效塑性应变分布和几何变形,并通过开口度和板宽的测量验证了仿真的准确性.研究结果表明:在预成形段时最大塑性变形发生在带钢的边缘,其次是带钢中心以及带钢与粗成形轧辊端面接触的区域;弯边轧辊对带钢边缘的变形贡献最大.     

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.     

前轴成型辊锻工艺及三维有限元模拟

分析了前轴成型辊锻与模锻复合成形工艺的优点和工艺路线,采用刚粘塑性有限元方法对其成型辊锻过程进行了模拟,获得了辊锻成形流动过程和力能曲线,揭示了成型辊锻金属流动规律以及模腔设计和成形载荷之间的联系．通过成型辊锻各道次成形力与扭矩数值的比较,表明变形抗力是按辊锻顺序逐道增加的,对此进行了解释．将模拟锻件和实验锻件进行了对比,显示了金属流动的一致性和有限元模拟结果的正确性．实践证明,采用有限元技术研究前轴成型辊锻工艺,能减少工艺设计和工艺调试时间30％以上,有利于快速市场响应．     

热带钢粗轧立辊调宽轧制过程变形研究及应用

针对工业现场热带钢轧机粗轧段立辊侧压调宽轧制的工艺特点,利用ANSYS/LS-DYNA建立了精确的立辊-水平辊三维轧制有限元仿真模型,模拟计算了不同工艺条件下轧件的变形,重点分析了横截面形状("狗骨形")变形特点和宽展变形特点,所建模型及计算结果已应用于粗轧段自动宽度控制(AWC)程序预设定值,应用效果良好.     

22800四辊轧机“逆宽”轧制中的凸度控制

为了研究2800四辊轧机在工作辊服役后期“逆宽”轧制状态下的凸度控制问题,结合大量的现场实测数据,运用变厚度平面有限元方法建立了专门针对2800四辊轧机的辊系变形(即凸度预测)仿真模型.根据仿真计算结果,揭示出工作辊服役后期的“箱型”磨损辊形、钢板宽度及轧制力等对钢板凸度的影响关系,并提出相应的生产中可行的控制措施.     

与应变速率相关的DP980高强度钢板辊弯成形的本构模型建立

摘要： 确定了辊弯成形中DP980高强度钢板的应变速率范围,在3种应变速率条件下进行了DP980高强度钢板的单向拉伸试验,并对试验数据进行非线性拟合,建立了与应变速率相关的Johnson Cook本构模型;应用所建本构模型进行辊弯成形有限元模拟,并与相应的辊弯成形试验结果加以对比.结果表明,所建立的本构模型具有较高的精度,可用于辊弯成形工艺的进一步优化.     

金属橡胶辊压成形工艺及力学性能关联分析

针对新型辊压和传统冲压两种成形工艺制备薄壁平板状金属橡胶的微观结构和力学性能差异性,利用ABAQUS软件对成形过程进行有限元仿真,预测了两种金属橡胶内部细观结构的变形特征,验证了金属橡胶力学性能与结构的关联性,并确定了辊压优选参数。试验结果表明,不同成形工艺过程影响金属橡胶内部螺旋丝的钩连和接触形式,辊压比冲压得到的试样的刚度明显更低,但对金属橡胶的宏观损耗因子影响并不大;辊压时采用多道次、小压下量可以提高金属橡胶的阻尼性能,辊压速度和进料方向对金属橡胶的力学性能影响不明显。本研究工作为辊压成形制备金属橡胶的工艺设计及工程化应用提供了参考价值。     

直角法兰双辊夹持扩旋成形有限元模型的确定

为了得到适合于直角法兰双棍夹持扩旋成形模拟的有限元模型,基于ABAQUS/Explicit平台,针对常用的工件转动与不转动的建模方法,建立了2种直角法兰双辊夹持扩旋成形有限元模型.利用这2种模型对旋压成形过程分别进行了数值模拟,从旋辊轨迹、动态效应、计算时间、计算结果等方面比较分析了2种模型对双棍夹持扩旋成形模拟的影响.数值模拟结果表明,工件转动模型得到的最大等效应力应变偏大,而采用工件不转动模型不仅可以提高计算精度,而且可有效地降低计算时间,因此最终确定工件不转动模型为所研究的最佳有限元模型.     

六辊CVC轧机轧辊弯曲和压扁变形的有限元分析

采用非线性弹塑性有限元法,利用大型非线性有限元软件MSC.Marc建立了六辊CVC轧机轧制过程三维有限元仿真模型。模型将辊系弹性变形与轧件弹塑性变形耦合在一起,进行统一建模与分析。运用该模型分别改变工作辊弯辊力、中间辊弯辊力、中间辊横移量进行有限元模拟,得到了工作辊弯辊、中间辊弯辊、中间辊横移对六辊CVC轧机轧辊弯曲和压扁变形的影响规律。所建模型与分析结果可为六辊CVC轧机的板形控制研究提供理论数据与参考依据。     

变截面辊弯成形装备运动特性研究

针对U型变截面零件辊弯成形工艺要求,对变截面辊弯成形装备设计方案及其运动特性进行了研究。给出了变截面辊弯成形机的结构组成与工作原理、机构模型及其运动学方程,求解了符号形式的运动学逆解,获得了变截面辊弯成形机各个驱动轴的运动特性与末端轧辊路径的几何特性、机床结构参数以及加工速度之间的数学表达式。采用Mathematica编程对逆运动学进行仿真,获得了所有驱动轴的运动特性仿真曲线,仿真运动规律与成形工艺要求一致。基于设计方案制造了变截面辊弯成形装备,并完成了变截面辊弯成形零件的成形加工实验。实例仿真和实验结果表明:装备移动关节驱动轴的运动特性与机械结构参数、加工速度以及轧辊成形轨迹曲线有关,而转动关节驱动轴的运动特性只与轧辊运动轨迹曲线有关;新方案能够完成板材的进给、拉伸和折弯操作,实现连续的变截面辊弯成形加工,成形精度可达0.397mm。     

金属板料成形有限元方法中的接触问题算法

接触问题是金属板料成形过程中的重要方面,正确地处理接触问题是板料成形有限元模拟成功的关键环节－ 本文针对动态有限元模型和准静态有限元模型,分别对罚函数法、拉格郎日法和修正刚度法等算法作了讨论,并提出了一种处理简单的板料成形的接触算法     

高精度内圆磨床整机动力学建模及优化设计

在M2120A原机床动态测试的基础上,建立包括结合面动力学模型在内的整体机床有限元模型;对机床主要单个部件进行结构动态优化设计,并利用原机床结合面动力学模型,建立M2120A新机床整机的有限元模型。本文提出以整机第1阶模态的磨头与工件之间相对位移量最小为评价函数,进行整机多方案比较优化设计,与传统的单件优化设计比较,这种优化方案具有考虑更全面、效果更可靠的优点。     

复杂型面板料成形数值模拟快速有限元建模

提出并实现了直接从测量到的空间散乱点直接生成有限元网络的新方法,使具有大尺寸复杂型面金属板料冲压成形整个数值模拟有限元建模的工作量大大降低,并使得建模的自动化程度提高。为了解决建模过程中初始坯料形状未知的问题,比较了不同的初始毛坯预测方法,提出用一步模拟法从已得到模具的有限元网格进行反推,预测出毛坯的基本形状和尺寸。     

异型管双道次辊挤成型过程的研究

利用大型非线性有限元分析软件对异型管双道次无芯棒辊挤成型过程进行了数值模拟,得到了成型过程中应力与变形的分布和变化情况以及变形后的异型管的断面形状,并通过实验验证了有限元分析的正确性.研究的结果可用于类似生产工艺的分析与设备设计.     

铝合金圆管挤压成形的切线分流桥模具结构分析

挤压成形是铝合金产品成形的主要手段之一。对一般的空心型材制品,由于挤压成形本身的工艺特点,不可避免的会在产品表面产生挤压焊合线,影响到产品的表面质量。对圆管型材制品,给出了一种切线分流桥的结构,能够减轻甚至避免圆管表面出现明显焊合线;并通过数值模拟分析,发现了该种模具设计方案增加了金属在焊合室中的横向流动能力,有效的改善了金属挤压焊合的质量和流动均匀性。     

FEM simulation of flexible roll forming based on different material models

Flexible roll forming is a new roll forming process that produces parts with variable cross sections. This forming process is proposed to meet the demand of weight reduction of automobile industry. In order to study the mechanisms and material flow rules in this new forming process,the finite element mothod( FEM) model of a nine-step flexible roll forming of an ultra-high-strength steel bumper is established based on deep understanding and reasonable simplification of the process.Given that the material model is an important factor that influences the simulation accuracy,three material models which consist of different yield criteria and hardening models are adopted in the FEM models. Sheet thickness and springback amount calculated with three material models are studied comparatively. According to sheet thickness reduction and springback amounts,it is found that the MKi( Mises yield criterion and kinematic hardening law) model's result is larger than MI( Mises yield criterion and isotropic hardening law) model and HI( Hill's yield criterion and isotropic hardening law) model. Therefore,it is concluded that material models do have influences on the flexible roll forming simulation and need to be determined carefully.     

咬合式高强螺栓连接抗剪承载力试验和数值模拟

在传统高强螺栓连接的基础上,研发了新型咬合式高强螺栓连接.进行了4个传统高强螺栓连接和14个咬合式高强螺栓连接的抗剪承载力试验,详细介绍了试验过程,描述了试验现象.试验结果表明,咬合式高强螺栓连接的破坏模式主要为板件错动破坏;连接板表面刨槽处理可大幅提高连接承载力;螺栓预紧力越大,连接承载力越高;连接板的刨槽深度越大,连接承载力越高.建立了有限元模型,将数值分析获得的破坏模式、荷载-位移曲线与试验结果进行比较,验证了二者的一致性,表明数值模型可用于后续大规模数值分析.     

汽车转向节锻造成形工艺的有限元分析

文章提出了卡车转向节卧式-火锻造成形新工艺,基于刚粘塑性有限元理论,对转向节的一火锻造成形的各个工序建立了三维热力耦合有限元模型;利用大型有限元分析软件对各成形过程进行数值模拟,优化得出制坯的合理毛坯形状和尺寸、预锻及终锻金属流动过程、应变分布和载荷-行程曲线分布;数值模拟结果与实验结果吻合,数值模拟为工艺制定和模具设计提供了可靠的理论依据.     

基于有限元的超高速平面磨床整机动力学建模及模态分析

以150m／s超高速平面磨床为研究对象,利用PRO／E建立其各部件的三维几何模型,利用HYPERMESH进行有限元前处理建立各部件的三维有限元模型,在此基础上对机床结合部进行定义得到磨床整机动力学模型．并利用有限元计算软件ANSYS进行整机模态分析,初步识别了该类型磨床结构的薄弱环节,为超高速平面磨床结构的改进设计提供依据．     

井地电法的三维正反演研究

通过简化井地电法模型为垂直有限长线电流源作用下的三维地下介质模型,利用三维有限元法实现了垂直有限长线电流源作用下的三维地下介质电场的正演计算。应用非线性阻尼最小二乘迭代算法实现了地表电位数据的地下目标层电阻率反演,通过简化模型对相应计算程序进行了检验,证实了程序的可靠性。用给定模型正演得到的地表“理论合成数据”来反演地下异常体,并对数据测量范围和干扰水平对反演的影响进行了讨论。该研究可为提高井地电法反演质量提供部分理论指导依据。