大模数花键冷敲成形质量实验研究

本文针对冷敲工艺特点,通过测定花键表面的粗糙度和硬度值对冷敲花键表面质量进行定量研究,并观察微观金相组织,对冷敲成形内部组织特点进行研究。实验结果表明:冷敲花键表面成形质量较高,粗糙度Ra达到了7~8级;冷敲过程中,齿形发生加工硬化现象,晶粒被打碎拉长,形成流体状纤维组织沿齿形分布,强度硬度都得以提高。冷敲加工工艺生产出的花键轴综合性能较高。     

花键冷敲精密成形接触面积数值计算与分析

通过分析冷敲精密成形的金属变形过程、加载过程和边界条件,建立花键冷敲精密成形接触面积数学模型,对接触面积进行理论计算;被成形件在滚压模具中连续快速发生局部塑性变形,为了对花键类零件冷敲精密成形工艺的机理和工艺力学进行研究,通过分析花键冷敲精密成形过程滚打轮与工件接触过程,建立工件进给量与滚打道次数值关系,得出工件进给量与各道次之间打入深度关系及各道次面积演化规律;应用MATLAB数值分析软件对接触面积影响因子进行数值计算与仿真分析。     

花键冷敲机间歇分度机构研究

设计并分析了花键冷敲机分度机构及传动系统,对花键冷敲机分度机构中的关键部件进行了运动学理论分析;借助于三维造型软件及ADAMS软件进行了运动学模拟,得出了该种分度机构的运动规律及特点,为花键冷敲机分度机构的进一步研究与改善提供了理论依据。     

花键冷敲机传动系统设计与分析

冷敲机是一种高速、重载、精密冲击成形设备,其传动系统的设计与性能直接关系到齿形轴类零件成形质量和精度。本文通过分析花键冷敲成形工艺原理,设计了花键冷敲机三大传动链,实现了滚打轮的旋转与工件的间歇分度运动、滚打轮的径向进给运动、工件的轴向进给运动之间的相互协调与精确同步;提出了冷敲机主要传动系统的设计计算方法。     

大模数花键冷敲机机架模态分析

机架是冷敲机设备的重要组成部件,其动态特性的优良直接影响到花键成形精度、机架使用寿命和设备工作性能。本文基于ANSYS软件平台,对自主研发的LQ-200数控冷敲机机架的前6阶振动特性参数和振动最大位移量进行了计算和分析,通过优化设计筋板尺寸改进了机架结构,改进后机架的模态参数变化不大,但振动最大位移量较改进前减小了64%。研究表明:冷敲机整机机架的振动形式主要以立式机身的扭转和弯曲为主,连接立式机身左右两立柱的上筋板、后筋板容易发生变形,固定传动齿轮轴的两个对称筋板在各阶模态振动中的变形较大。并且,改进后机架在没有显著增加机身质量的情况下,机架整体刚度得到增强,振动水平降低,整机性能稳定。本研究不仅为冷敲机机架动态设计提供了可靠的理论依据,而且为后续的瞬态分析、谐响应分析奠定了基础。     

螺旋渐开线花键冷滚轧成形坯料直径计算

根据塑性成形前后体积不变原则,应用渐开线基本性质及微积分原理,推导了花键冷滚轧成形前坯料直径计算公式;并通过Pro/E造型验证了花键截面积的数值解,其相对误差小于0.09%,保证了坯料直径的计算精度,为滚轧轮设计提供理论依据.根据理论公式计算的滚压成形前坯料直径制备工件坯料,在工艺实验中获得合格的零件.     

结构本构关系

创立下列几个新的本构关系：弹塑性应变理论、热弹塑性应变理论，弹粘塑性应变理论，热弹粘塑性应变理论。这些本构关系避开了屈服曲面、加载曲面、强化准则及流动法则，避免了经典本构关系带来的巨大困难及缺陷，突破了传统的经典本构关系。     

低碳钢热塑性成形过程本构模型

根据高温流动应力行为的主导软化机制不同,建立了低碳钢热塑性成形过程的动态回复和动态再结晶两阶段本构模型.采用单一内变量的位错密度演化模型描述加工硬化和动态回复对流动应力的影响;应用Avrami方程表达动态再结晶软化作用对流动应力的影响.采用Gleeble1500热模拟实验机对低碳钢进行热压缩实验,依据实验流动应力曲线确定本构模型中的参数,并分析了模型参数随变形条件的变化规律.应用建立的本构模型计算实验条件下的流变曲线,结果计算值与实验值吻合良好,表明所建立的本构模型可以用于低碳钢热压缩成形过程的数值模拟.     

基于ANSYS渐开线花键冷搓成形的数值模拟

依据大变形弹塑性有限元理论和接触理论,借助软件ANSYS,对渐开线花键冷搓成形过程进行了数值模拟,并对成形结果进行了分析研究,得出其变形及应力分布的规律,定量地计算出成形后工件的具体形状,得出齿形轮廓上不同节点具体回弹量.模拟结果可以代替反复的实物试验,为生产实际提供可贵的参考.有助于花键冷搓成形理论、花键搓齿板的设计与相关工艺进一步完善与发展.     

45钢冷滚打成形Johnson-Cook本构模型参数标定及修正方法

冷滚打成形技术是在金属材料冷态下,使用具有一定形状的滚打轮不断击打工件表面,迫使金属局部产生塑性变形并逐渐累积的一种增量冷塑性成形方法。为了建立更为精准可靠的冷滚打成形的有限元模型,本文分析了冷滚打成形原理及其成形特点,采用下山单纯形法建立了以材料JC本构模型参数为对象的多元函数修正方法,并以45钢为例,结合冷滚打实验和有限元仿真,修正了通过分离式Hopkinson压杆实验测定的J-C本构模型中的4个参数。结果表明相比于修正前,采用修正后的J-C本构模型参数得到的仿真结果能够准确描述不同加工参数下的冷滚打成形力,与实验结果的最大误差为9.8%。     

国产有机玻璃本构关系的研究

本文采用三参数积分型本构关系描写有机玻璃动态力学性质,与应变率为10~2～10~3S~(-1)范围内的加载和卸栽的实验数据相比,其预测结果是令人满意的.     

混凝土本构关系研究现状及发展

对混凝土本构关系模型，从新兴交叉学科的研究成果对混凝土本构关系发展的影响和在特定环境下混凝土本构关系的新成果两个角度来评析混凝土本构关系研究的发展。指出为了适应混凝土的复杂加载和破坏的特点，将多种模式组合，如塑性断裂、粘弹塑性、塑性损伤、内时塑性、内时损伤等理论交叉将会得到进一步加强。此外，有关动力分析、随机因素的本构关系值得深入的探讨。     

砌体本构关系的研究新进展

砌体本构关系的研究是砌体基本力学性能研究的重点之一,至今还没有建立起具有广泛适用性的砌体本构关系,通过对现有的弹性本构关系、经验本构关系和损伤本构关系进行综述,发展了较为前沿的砌体随机损伤本构关系概念和方法,并用试验结果加以验证,理论分析与试验结果吻合良好.     

LQ200数控花键冷敲机箱体静力分析及其优化

冷敲加工是生产大模数花键的一种少无切削加工技术。冷敲花键成形时,箱体的变形直接影响到花键的加工精度。以LQ200数控花键冷敲机为研究对象,通过分析箱体结构及受力特性建立了箱体的有限元模型,在有限元分析软件ANSYS平台下,对箱体进行了三维变形的定量分析,然后通过对变形较大的筋板进行拓扑优化设计,提出了相应的箱体改进方案和合理化建议。本研究对数控花键冷敲机箱体的改进具有重要的理论指导意义。     

沥青混合料非线性粘弹性本构关系研究

为进一步研究沥青混合料非线性粘弹性关系,采用简单性能试验机(SPT)在不同温度(5、25、45℃)和荷载作用频率(0.5、1、5、10、25 Hz)下的测定沥青混合料动态模量和相位角。通过对比Burgers模型与建立的分数导数模型对试验结果的拟合,表明分数导数模型较以往的模型能够较好地拟合试验曲线,拟合参数具有实际物理意义,能够用于描述沥青混合料的动态粘弹性性能。     

钢纤维混凝土力学性能和本构关系研究

利用MTS810和直径为74 mm的大尺寸SHPB实验装置开展了钢纤维混凝土的动静态力学性能实验.实验结果表明钢纤维混凝土是一种具有非常明显的钢纤维增强、增韧效应的应变率敏感材料.根据实验应力应变曲线的基本特征,提出了一种钢纤维混凝土的含损伤本构模型.该模型在考虑钢纤维增强、应变率硬化、损伤软化等因素下,描述了钢纤维混凝土的受力响应特性.     

黄土湿陷变形本构关系研究

根据黄土湿陷变形的结构性原理,分析了湿陷变形的塑性特性,引用增湿软化模型ZSM体作为增湿变形的力学模型,应用常规三轴浸水试验研究了不同的应力状态下湿陷性黄土在水和力共同作用下的湿陷变形特性,将增湿含水量作为内应力考虑,并由试验拟台得出湿陷体积屈服面和剪切屈服面,基于广义塑性力学原理建立了湿陷变形的增量本构模型,该模型考虑了湿陷变形中的湿陷体积变形和湿陷剪切变形以及球应力和偏应力对湿陷体积变形和湿陷剪切变形的交叉影响,反映了黄土湿陷变形的特性。     

颗粒流本构关系的实验研究

基于"拟流体"的思想,给出了测量颗粒流本构关系的实验方法.在颗粒斜槽流实验中,通过颗粒的抛物线运动计算流层速度分布,根据非牛顿流体理论求得颗粒流黏性的本构关系;建立了颗粒斜槽流的数学模型,流层的速度为指数分布,流量为斜槽倾角和流层厚度的函数.以小麦颗粒为例,实验结果与用"拟流体"方法所得的预测值进行比较,相对误差在13%以内.     

PBX炸药粘弹性损伤本构关系研究

应用广义能量释放率及动态断裂理论,结合粘弹性效应建立了PBX炸药的统计细观损伤本构模型,将该模型嵌入到Ls-dyna有限元程序中对平面撞击实验进行了数值计算.通过与实验结果比较表明,建立的细观损伤本构模型能较好地描述PBX炸药在冲击作用下的动态损伤力学行为.     

混凝土随机损伤本构关系研究新进展

提出了一类混凝土细观损伤物理模型，用于解释高性能混凝土在本构层次上的细观损伤演化特征，建立了混凝土单轴受拉，单轴受压与双轴拉压组合条件下的随机损伤本构关系模型。利用混凝土单轴受拉破坏全过程的声发射实验数据，引入随机建模理论，确立了细观损伤单元的极限破坏应变随机场分布参数，通过与一批高性能混凝土本构关系试验数据相比较，初步证实了采用随机损伤本构关系反映混凝土受力破坏机理的可行性。