基于ABAQUS的半固态AZ61合金镦粗成形数值模拟

利用ABAQUS有限元软件对半固态AZ61合金坯料的镦粗问题进行了分析,计算了坯料内部的应力和变形,通过用触变成形实验得到的变形力与模拟计算得到的变形力相比较,两者基本吻合,为进一步研究控制半固态AZ61合金镦粗变形方案提供了理论依据。     

刚塑性材料第二变分原理的证明研究及应用

金属塑性成形是基于金属学与塑性力学的学科,变形金属内部应力场的计算是金属塑性成形的基础分析之一。介绍和分析了塑性力学中现有计算应力场方法的特点。借助数学的泛函变分理论,给出了刚塑性材料第二变分原理证明的一种新方法,这种证明方法更能体现刚塑性材料第二变分原理的力学意义。新方法也示范了利用该定理求解的过程,克服了现有定理证明方法的不足。利用刚塑性材料的第二变分原理,计算并得到接触面存在摩擦条件时的平面镦粗应力场,结果分析表明得到的应力场是正确的,进一步完善了现有文献应力场解析结果的不足。     

大型水轮机主轴锻造过程裂纹缺陷的预防

针对大型水轮机主轴内法兰锻件锻造过程的裂纹缺陷,采用热力学实验方法,研究了其主要用钢20SiMn的高温力学性能.结果表明,提高变形温度和降低变形速率有利于避免该材料内部裂纹萌生.根据Cockcroft & Latham延性断裂准则,计算得到了20SiMn钢的延性断裂破坏因子为30.0.利用Deform 3D软件,对大型水轮机主轴内法兰锻造过程进行了数值模拟,预测了该类锻件在空心镦粗过程中裂纹产生的趋势和区域,并提出将单砧压下量控制在8%以内和将镦粗变形量控制在45%的局部空心镦粗优化锻造工艺方案.     

在随动曲线坐标系下模拟矩形坯压缩变形的能量法

本文提出一种新的模拟塑性流动的数值法-__在随动曲线坐标系下的能量法.运动学可能速度场、变形总功率泛函以张量形式表达在随动曲线坐标系上,通过优化可变参数使泛函达最小值,以求得变形过程中速度场、位移增量场和最终位移场.根据上述算法和所编制的FORTRAN程序,本文计算了平板间矩形坯压缩变形的位移场.计算结果得到实验验证.     

带压电层圆柱形杆中波的传播

基于Hamilton原理的矩阵形式,得到带压电层圆柱形杆中波传播的基本方程式;采用幂级数的不同幂次近似方法表达杆件中的位移函数;通过变分求得特征方程式;进而求得弹性简谐波在带压电层的圆柱杆件中传播时的频散关系和位移场.通过实例计算,得到了压电圆柱杆件中波传播的频散关系,讨论了压电层对波传播的影响.计算结果表明,这种方法能够得到较好的收敛结果.     

塑性硬化材料亚耦联系统的变分原理

针对塑性加工中最常见的塑性硬化模型,建立了塑性变形的亚耦联系统及变分原理,并应用该变分原理分析了柱体的镦粗变形。     

圆柱齿轮热精锻成形载荷影响因素分析

研究圆柱齿轮热精锻成形载荷计算方法,在圆柱体闭式镦粗计算公式中引入齿形影响因子,得到齿轮热精锻成形载荷经验公式. 有限元仿真模拟了模数分别为1,2,3,4 mm圆柱直齿轮的热精锻过程,利用仿真得到的成形载荷数据拟合求得了齿形影响因子的计算公式;在该经验公式的基础上分析了锻件齿根圆直径、内孔径、高度、齿轮模数以及坯料材料流动应力对齿轮精锻成形载荷的影响;齿轮热精锻实验和文献中齿轮锻造成形载荷数据共同验证了公式的准确性和适用范围;通过变形的齿轮热精锻成形载荷经验公式,求出不同压力机可锻压齿轮的尺寸范围.      

部分充填式钢箱-砼组合梁考虑滑移和剪切变形的变分解法

为研究滑移和剪切变形对部分充填式钢箱-混凝土组合梁变形影响,基于Timoshenk两广义位移理论和能量变分原理,提出组合梁变分计算模型和假定.利用最小势能原理并结合边界条件,分别推导考虑双重变形模式的简支组合钢箱梁负弯矩区滑移微分方程、挠度及附加弯矩的联合弹性解析解.对比两根不同抗剪连接程度组合梁的实测值及理论公式计算值,分析结果表明:在弹性阶段运用变分法推导的挠度及其滑移计算值与实测值相吻合,从而证明了理论公式的有效性.     

镦挤复合变形力的上限分析

本文运用上限法求解镦挤复合成形工艺过程中的消耗功率和单位变形力。首先采用塑胶泥和纯铅两种材料进行流动规律实验。在观察分析塑性流动模式的基础上,假设了对应于镦挤过程中两个不同阶段的运动学许可速度场,由之用上限法导出了求解镦挤成形消耗功率的两种模式的能量积分式。第Ⅰ模式适用于变形初始阶段,第Ⅱ模式适合于整个塑性变形阶段。第Ⅱ模式的能量式中有α_1、α_2及分流层半径R_n三个参数相互影响。通过三重迭代过程分别求出最佳α_1、α_2及R_n后回代求得最佳上限值。计算结果与纯铅试样的实测数据进行比较,吻合性良好。本文实验工作中还包括了用圆环镦粗法测定纯铅和10#钢相对于工具表面的不变摩擦因子m。     

Timoshenko薄壁梁双向弯曲与扭转耦合的振动方程及求解

基于薄壁杆件理论,研究了Timoshenko薄壁梁双向弯曲与扭转耦合的振动问题。根据Timoshenko梁的受力特性,考虑了剪切效应影响,给出了薄壁梁质点的位移系数和空间位移场。根据能量泛函变分原理导出了Timoshenko薄壁梁的振动微分方程。运用降阶法和频率扫描法求得微分方程的解析解。算例计算表明,此解析解与有限元法的结果吻合较好。     

刚塑性广义变分原理的新形式及应用

本文推广了S.Kobayashi提出的刚塑变形时外力边界条件与相对速度有关的广义变分原理,给出了严格的理论证明,同时用对应的刚塑性有限元,分析计算了在二种不同的摩擦条件下的圆环镦粗过程。     

圆饼类锻件镦粗过程的数值模拟研究

利用FLAC,模拟了不同宽度的圆饼类锻件的镦粗过程.计算中采用Tresca准则,锻件的两端是粗糙的,处于平面应变状态.模拟结果表明,锻件在镦粗过程中,锻件的形状与初始形状并不几何相似.当宽高比较高时,锻件中部的剪切带是弯曲的,在锻件两侧的三角形区域与锻件中央之间的区域,也具有一定的剪切应变集中.随着宽高比的增加,在相同的压下量时,锻件中部区域的侧向位移及锻件中央的剪切应变增量均增加,后者意味着对于圆饼类锻件,RST效应更易发生.     

无孔型轧制时轧件展宽的研究

本文对无孔型轧制时轧件展宽进行了实验研究和理论分析,在定量分析歪斜轧件轧制时轧件单侧展宽的基础上,采用刚-塑性材料变分原理对歪斜轧件的轧制变形过程进行了解析,通过曲线拟合将最接近真实速度场的数值解表示成了具体的函数表达式,推导了无孔型轧制时轧件宽展系数的理论计算公式。理论计算的结果与实验结果符合很好。     

相似模拟在锻压工艺中应用初探

简要论述相似模拟试验在锻压工艺中应用的重要性,并简要介绍金属塑性变形用模型材料.用塑性泥预测圆柱镦粗的变形力;用铅和铝预测圆筒形锻件的拉拨力:用塑性泥模拟叉形镦件模锻时金属的流动等,模拟试验结果是满意的.     

无网格RKPM法及其在体积成型中的应用

介绍了无网格再生核质点法(RKPM)的基本原理及其在刚塑性可压缩材料体积成型中的应用·采用罚函数满足本质边界条件,模拟了理想塑性材料的二维平面无摩擦镦粗过程,计算了不同坯料高宽比在不同可压缩因子下的变形情况,将计算结果与解析解进行比较,结果表明变形工件形状和应变参数与解析解吻合较好,应力计算的误差可能与点积分有关·模拟结果说明了再生核质点法在体积成型中应用的可行性和有效性·     

镦粗力计算公式

接触表面按不同摩擦规律分区,采用精确的变形能塑性条件,推导了圆柱体镦粗和平面变形条件下镦粗的变形力计算公式,使镦粗力计算值比现有的由近似塑性条件导出的镦粗力计算公式的计算值更接近实际。证明了由于采用近似塑性条件所造成的误差有时超过20％。列于非平面变形的平板镦粗过程的变形力计算,采用“分区计算法”,其结果与实测值相近。 将这些镦粗力计算公式制成了计算曲线,使镦粗力计算工作大为简化。     

凹形坯料镦粗过程的数值模拟及工艺参数优化

在凹形坯料镦粗过程中，当侧表面母线形状选取不当时，在侧表面存在同拉应力，在心部存在切向与径向拉应力，把刚粘塑性有限元法与改进的约束变尺度法相结合，以侧表面母线形状，压下量，初始高径比等为设计变量，对凹形坯料镦粗工艺进行了优化，优化结果表明：改进的约束变尺度法有较好的稳定性和计算效率，是一和中很有前途的优化方法。     

Ti-6Al-4V合金在快锻液压机上锻造工艺的计算分析

本文对Ti-6Al-4V合金在快锻液压机上锻造过程中的变形力及变形温度等工艺参数进行了计算;阐述了锻件在快锻液压机上镦粗及拔长过程中的温度变化及锻造回炉加热次数的计算方法,为锻造车间锻造工艺的确定和对锻造工艺更加深入的研究工作提供了参考。     

连轧管变形区金属的塑性流动及应力分析

本文介绍了采用条元法,以连轧管变形区出口环向位移为待定参数,根据能量最小原理求得出口环向位移的最优解和轧管变形区塑性流动速度场及应力场的方法,其特点在于计算费用低,输入数据简单,适于连轧管塑性变形理论分析。     

热镦棒料温度场的研究

对电热镦粗棒料工艺中通电加热的导热机理进行了理论推导，建立了非稳态、有内热源及变电阻率的导热微分方程式．通过实验，给出了初始条件和边界条件，采用有限傅里叶变换法，求得了定解问题的解析解，经试验验证，与实测值偏差小于５％，可用作温度控制的数学模型．