空心铝型材挤压成形过程的有限元数值模拟

用刚塑性有限元法对方截面铝型材挤压过程进行了计算机数值模拟,并探讨了其关键技术,与用挤压不同颜色橡皮泥的方法对铝型材挤压过程中金属质点流动状态所作的物理模拟结果相比,发现两者吻合得较好,证明了计算机数值模拟的正确性,其结果为制定合理的铝型材挤压工艺参数及模具设计提供了理论依据.     

铝型材挤压有限元和有限体积对比模拟

研究了有限元法(FEM)和有限体积法(FVM)模拟金属塑性成形的基本理论和求解方法．针对铝合金门窗型材制品截面形状十分复杂、壁薄而成形坯料厚的具体特点，分别采用FEM和FVM对其挤压成形过程进行了对比模拟．结果表明，FEM计算效率高，但在模拟终成形阶段时，由于频繁的网格再划分，造成模拟结果严重失真；FVM避免了网格再划分问题，模拟精度高，但计算时间长．提出了采用FEM模拟铝型材挤压预成形，FVM模拟终成形的复合模拟方法，解决了料厚而壁薄这类铝型材挤压成形的数值模拟问题。     

CONFORM连续挤压变形过程的实验研究与数值模拟

本文针对ＣＯＮＦＯＲＭ连续挤压过程，设计了一套模拟实验装置，并通过Ｍｏｒｉｅ云纹法进行了实验模拟，同时，采用刚粘塑性有限元法对ＣＯＮＦＯＲＭ连续挤压变形过程进行了数值模拟，实验结果与数值模拟结果吻合较好，从而阐明了ＣＯＮ－ＦＯＲＭ连续挤压过程中金属的变形行为。     

薄壁铝合金型材稳态挤压模拟分析和实验验证

采用HyperXtrude软件模拟了薄壁铝合金型材的稳态挤压过程.模拟结果显示型材的中心部位向上翘起,这是由于出口流动速度图中A区域的挤出速度明显快于其他区域导致的.随后的实验验证表明型材的中心部位确有向上翘起现象,测量结果表明试模实验挤出的型材平面度超差,属不合格产品,这证明模拟结果是准确的.HyperXtrude软件能够比较准确的预测挤压过程中型材各部位的流速和变形,这对于在早期设计阶段就能修正模具缺陷是至关重要的.     

大型锻件淬冷过程数值模拟与实验验证

为了了解和分析大型锻件在淬火过程中温度和组织场等的变化情况,应用非线性有限元软件MSC.Marc及其二次开发功能建立了二维有限元模型.综合考虑相变与温度的耦合关系、相变热的影响和热物性参数的非线性等问题,获得锻件淬火过程1/4截面上瞬态温度场和组织场的变化云图.材料的TTT转变曲线在AutoCAD软件环境下通过开发的程序实现动态调用.以35CrMo钢长圆柱大型锻件为对象,模拟了其淬火过程中温度和组织的转变过程.比较计算得到的温度曲线和实际测量结果表明,两者吻合较好.     

喷嘴位置对方管挤压铝型材温度场影响的数值模拟研究

利用有限元耦合场数值模拟计算方法对喷雾冷却方管铝型材进行模拟,通过调整方管R角处喷嘴的喷射距离和喷射角度,研究了温度场的变化规律。分析结果对掌握方管铝型材的冷却规律、分析残余应力以及开发控制冷却技术具有实际指导意义。     

铝合金半固态反挤压过程的数值模拟

材料在半固态下具有特殊性质,运用有限元数值模拟技术,研究材料在半固态成形过程中的应力场、应变场和温度场的分布规律,预测金属在成形过程中的充型行为、可能产生的缺陷和最佳工艺参数等信息,可为实际生产提供理论依据。对半固态2017铝合金的反挤压过程进行了数值模拟,研究了变形温度、凸模速度、凸模压下量、挤压比和摩擦因子等工艺参数对变形过程中应力、应变和温升的影响,并优化了变形工艺参数。     

翻边拉深复合变形零件成形过程的数值模拟和实验验证

介绍了静力隐式弹塑性有限元板料成形软件的基本理论和关键技术.在板料成形时,翻边拉深复合变形零件的成形规律比单一拉深变形零件的成形规律更难以预测.采用MSC.Marc软件对翻边拉深复合变形零件的冲压成形过程进行了数值模拟,详细分析了零件关键特征区域材料的应力、应变、厚度分布和成形极限的模拟结果,并将板料厚度的模拟结果与实际测量结果进行了比较.结果表明,应用数值模拟技术可以预测复合变形拉深零件的起皱、破裂、回弹等缺陷,减少反复试验的次数,提高成形零件的质量.     

初探不同挤压速度对铝型材挤压过程的影响

在实际操作过程中,作为铝型材挤压过程中的重点工艺条件之一,挤压速度的不同往往会直接影响到铝型材挤压产品的质量、模型的使用时间、生产的效率以及挤压力等,而挤压过程中的相关工艺参数是决定挤压工艺成功或失败的重要条件,也是铝型材挤压过程的重要影响因素.本文主要分析了挤压过程中因挤压速度不同,而导致的温度、模具荷载、材料流动等因素对铝型材挤压的影响,并总结出一定的规律.     

薄壁铝型材挤压有限体积分步模拟

建立了铝型材挤压成形有限体积法分步模拟系统．研究了有限体积分步求解方法关键技术,实现了各分步有限体积模拟系统的数据传递和信息继承．在每一分步计算中,占用相对较少的计算机资源,可划分更为细致的有限体积网络．利用该方法成功地模拟了薄壁类铝型材挤压成形过程,并对成形中应力、应变及温度场分布的演化进行了分析．研究结果表明,有限体积分步法是模拟薄壁类铝型材挤压成形过程的有效方法．     

7050铝合金厚板淬火过程的数值模拟研究

采用Deform 3D有限元软件对尺寸为630 mm×300 mm×80 mm的7050铝合金厚板淬火过程进行模拟,研究了厚板的温度和残余应力分布情况,同时对比分析了淬火水温对厚板淬火过程的影响.结果表明,淬火过程中温度分布不均匀,淬火刚开始时,表层温度下降较快,冷却速率约为131.5℃/s,内部温度下降缓慢,冷却速率约为33.2℃/s,厚板整体能够被固溶.淬火初期,厚板表层呈现拉应力,内部为压应力;淬火完成后,心部变为拉应力,最大值为131 MPa,表层为压应力.随着淬火水温的升高,通过淬火敏感区的冷却速率降低,厚板中的残余应力略有减小;采用25～80℃水淬均能获得过饱和固溶体,选用80℃进行淬火时的残余应力稍有降低.     

对称钢件淬火过程温度场分布的数值模拟

通过求解45号钢国柱体零件淬火过程中温度场的分布，给出了一种不需要由实验测量的平面及轴对称零件淬火冷却时温度分布的确定方法。该法适用于各种淬火液，数值计算较为简单、稳定，并为史精确地计算淬火过程中的热应力，残余应力做好了准备工作。     

多通道金属挤压塑性流动过程的数值模拟

研制了一套完整的刚塑性有限元分析程序，并在程序中实现了边界自动寻址及识别的理论，解决了移动边界条件及畸变网格自动再生等难题，使得对塑性超大变形的全过程进行无间断连续模拟计算成为现实。本文不仅给出一些有关的重要方法和理论，还针对多通道金属挤压过程给出了计算实例。     

X5214铝合金型材挤压过程的数值模拟

通过采用有限元法与有限体积法相结合,在MSC.SuperForge有限元商业软件上实现了挤压比λ=98.28的X5214铝型材挤压过程的数值模拟;对比了3种不同导流孔形状对型材挤出模口处z向的流速均匀性:获得该型材挤压过程的材料流动速度场、应力场和温度场分布图,并对金属的流动过程进行分析.模拟分析结果表明:对于X5214铝型材,采用对称导流模可获得较佳的流速均匀性.     

石蜡相变熔化过程的实验和数值模拟

采用Fluent软件对石蜡的熔化过程进行数值模拟,并将其同实验结果进行对比,得到了一组可以较好模拟石蜡相变熔化过程的参数。结果表明,数值模拟结果与实验结果有较好的一致性,网格密度对于模拟石蜡相变熔化过程的影响较小。石蜡的相变熔化过程可以分为两个阶段:顶部熔化、底部方腔侵蚀的第一阶段,未熔化石蜡下降重新分配的第二阶段。不同位置模拟的温度-时间曲线与实验结果的重合性不同,靠近气液界面处的结果较好。     

石油套管淬火过程中残余应力场的数值模拟

为降低P110级石油套管淬火冷却过程中的内应力,提出水淬-空冷-水淬的优化冷却方式,并利用有限元方法对冷却过程中温度、应力场的变化规律和分布状态进行了模拟.模拟结果表明:冷却至7.5s出水时,横截面上最大温差为104℃,空冷结束时断面温度均匀;再次水冷的最大温差为80℃,与7.5s时相比,温差降低了24℃.对于应力,在最初的水冷阶段,从开始到2.5s,切向应力增大,2.5～5.5s,切向应力降低,冷却至5.5s时发生组织转变,此后热应力和组织应力共存,切向应力随冷却进行迅速升高,并在7.5s时达到最大,为563MPa;出水空冷阶段,热应力减小,组织应力消失,13s空冷结束时切向应力分布较均匀,为-11～27MPa;再次入水冷却至13.6s,切向应力再次达到最大,为451MPa,比7.5s时的563MPa降低了112MPa,达到了优化冷却工艺的目的.     

钢轨淬火数值模拟研究

钢轨轨端热处理作为提高钢轨性能的最后手段而得到普遍的重视,而感应淬火是钢轨全长淬火中广泛采用的热处理方法。以60kg/m的钢轨为研究对象,建立有限元分析模型,在考虑钢轨感应加热过程中包含多种介质(工件、感应线圈、空气)和多种场(电磁场、温度场)的基础上,利用有限元分析软件的顺序耦合计算流程,对钢轨感应加热、保温、喷风冷却和空冷过程进行数值模拟,从而模拟出了钢轨轨端淬火的温度场。     

注塑模流动模拟的数值方法及实验验证

本文采用有限元法和有限差分法的混合解法,对非牛顿流体非等温流动的数学模型,编制了塑料熔体在三维薄壁型腔内流动的模拟程序,并将程序的预测值和实验测量结果进行了比较.     

铝合金无缝管挤压成形过程的数值模拟与分析

针对铝合金无缝管的挤压成型工艺,设计7075铝合金无缝管的挤压模具和穿孔针,建立有限元分析模型,利用DEFORM V6.1有限元软件的数值模拟与仿真计算,分析不同挤压温度和速度对挤压力、内部温度场、应力分布的影响.结果表明, 7075铝合金无缝管挤压模拟过程中,挤压温度在400℃～500℃的范围内,挤压速度在5 mm/s～8 mm/s的范围内,挤压速度和挤压温度都对挤压力的大小有较大的影响.挤压速度越高时,挤压温度对挤压力的影响效果越明显;挤压温度越高时,挤压速度对挤压力的影响效果越明显;挤压温度升高,挤压筒内未产生大变形区域等效应力降低,管材靠近模孔处附加拉应力增大;挤压速度升高,应变分布不均匀性增大.为获得高品质的7075铝合金无缝管,应严格对挤压温度-速度工艺进行调控,并控制好管材出模孔温度.