多向锻造道次对5182铝合金变形组织的影响

采用多向锻造实验的方法研究了末道次锻造温度为340℃的条件下锻造道次对5182铝合金宏微观组织的影响.研究结果表明:多向锻造过程中随锻造道次由3增至12,心部细晶区的面积不断扩大,锻造道次增至12次并未消除因累计变形量不同而导致的心部与边部的组织差异.锻造道次由3增至12的过程中,试样锤头附近的组织不断破碎变细,但未发生明显的再结晶.试样心部的变形组织在经3道次锻造后开始发生部分再结晶;经6道次锻造后试样心部发生完全再结晶,试样再经9,12道次锻造后心部均发生完全再结晶,且晶粒尺寸较锻6次试样略有增加.5182铝合金试样心部再结晶晶粒尺寸随锻造道次的累计增加会达到一个细化极限值.     

不连续变形对金属塑性影响的模拟与分析

选取最优的应变速率,利用弹塑性有限元分析软件MSC MARC/AutoForge对成形过程进行数值模拟.通过模拟,分析不同摩擦系数、工况温度、材料、锻造次数以及3次不连续变形的不同下压量等重要参数对锻压过程的影响,研究工件的总等效塑性应变、所受最大成形力以及直径的增加程度.探讨了影响圆柱坯料成形和精度的主要因素,得出了对锻造成形工艺以及模具设计起重要指导作用的合理锻造工序.     

实心锤头径向锻造压应力分析

为了研究径向锻造工件内部压应力产生的工艺条件,采用DEFORM 3D有限元软件对GFM精锻机SXP-65实心锤头的径向锻造过程进行数值模拟.通过改变压下量和拉打速度得到主要模拟结果为:实心锤头径向锻造锻件心部应力为压应力;当相对压下率和拉打速度小于特定值时,锻件心部受两向压应力;而当相对压下率和拉打速度大于一定的条件时,锻件心部再受轴向压应力,即心部受三向压应力;并得到了不同拉打速度下的相对压下率的参考值,对于制定合理的锻造制度具有参考价值.     

Cr-Co-Mo-Ni齿轮钢的热变形行为及模锻工艺的有限元模拟

在Gleeble-3800热模拟试验机上进行大变形等温压缩试验,研究Cr-Co-Mo-Ni齿轮钢的高温热变形行为和显微组织,分析材料流变应力与变形温度和应变速率的关系,建立热变形过程的本构方程和热加工图.该材料的流变应力随着温度的升高而下降,随应变速率的增加而增加;用双曲正弦函数式可描述其在热变形过程中的流变应力,热变形活化能为487.21kJ·mol-1;热加工图显示的适宜加工区间为温度1000～1100℃,应变速率0.1 ～1s-1.在热模拟试验基础上进行该钢种锻造工艺的有限元模拟,并结合热加工图分析初锻温度和加工道次对于锻件温度和应变速率的影响,得出适宜的模锻工艺参数为初锻温度1000～1100℃,锻造道次15次.     

重型燃机叶片锻造过程数值模拟与工艺优化

高温锻造过程中,坯料内的温度场、应变场等热力参数对锻件内的裂纹损伤和微观组织有重要影响. 利用刚粘塑性有限元法,对某重型燃机叶片的锻造过程进行了有限元数值模拟,得到了锻造过程中锻件内温度场、应变场以及锻造载荷随时间的变化规律,并在此基础上结合裂纹损伤和修复机制以及再结晶组织演化规律,提出了一种优化的锻造工艺方案. 即在终锻尺寸上公差基础上欠压4 mm进行预锻,预锻温度1 160 ℃,终锻温度1 120 ℃. 实际锻造工艺试验验证了工艺方案的可行性,为该工艺的工程应用奠定了科学基础.     

AZ31镁合金热轧开坯变形行为的有限元模拟

采用二维弹塑性大变形热力耦合有限元法(FEM),对半连续铸造AZ31镁合金热轧开坯过程第一道次进行模拟,分析变形区内轧件的应力场、应变场的分布及整个热轧过程中的温度场的变化规律.实验结果表明:在轧件变形区内,等效应力沿轧制方向逐渐增大,在中性面附近达到最大值54.1 MPa,随后又逐渐减小;靠近轧件表层σ_x为压应力,靠近心部为拉应力,在变形区σ_y主要为压应力,由表面到中心σ_y逐渐减小;等效应变沿轧制方向逐渐增大,在轧件出口处达到最大值0.253;在整个轧制过程中,轧件内部节点的温度变化缓慢,而表面节点的温度变化剧烈,轧制完成后,表面温度从500℃降低到467℃,中部温度从500℃升高到503.1℃,心部温度从500℃升高到502.2℃.     

齿轮闭式锻造新工艺方案的数值模拟研究

齿形充填不满和成形力过高是齿轮闭式锻造典型方案的缺陷。模具几何形状是影响金属塑性流动的主要因素之一,通过改变模具的几何形状可以改变金属的塑性流动。文章通过有限单元法,对3种设计方案进行了二维模拟计算,从数值模拟结果中获得了各方案的应变场和速度场的分布情况,并进行比较分析,得出一种合理可行方案,该方案的坯料沿径向流动速度分布较为均匀;最后,通过三维有限元模拟技术进一步对可行方案进行验证,发现齿轮充填饱满,成形效果较好。     

LD11铝合金活塞裙锻造成形坯料工艺

LD11铝合金活塞裙由于形状复杂、含硅最高,非常难以成形,成形过程中,坯料的形状直接影响产品的质量。因此,坯料形状的选择,一直是该类活塞裙成形的技术难点,首先从理论上对圆柱形的锥台形两种不同形状的坯料在成形过程中金属的流动行为进行了分析,初步了解了它们各自的变形特点,然后采用有限元方法,对圆柱形和锥台形两种坯料的成形过程进行对比模拟,进一步得到了它们在成形过程中速度场、应变场和金属纤维流线的分布规律,通过分析这些场量的不同分布对产品质量所产生的影响,初步选择了活塞裙成形的坯料工艺方案。最后,根据所选的方案进行实物锻造,得到了形状、尺寸和内部质量都比较理想的产品,采用这种理论分析、有限元模拟和实物锻造相结合的方法,不但确定了LD11铝合金活塞裙锻造成成形的坯料工艺方案,同时也说明了它是制订塑性加工工艺的一条良好技术路线。     

工艺参数对IN690合金管材热挤压出口温度的影响

结合等温压缩实验获得的IN690合金本构关系,建立了该合金管热挤压过程的有限元模型,该模型考虑了坯料与模具的热传导、对流换热及摩擦功与塑性功的热转换.模拟结果表明:坯料在变形区附近温度开始升高,进入变形区内急剧升高,且在模孔出口靠近芯棒处温度达到最高,芯棒附近的温度大于挤压筒附近的温度;填充挤压阶段结束时出现最大温升.分析得到了工艺参数对出口温度的影响规律:挤压速度越大,出口温度越高,速度过慢将会使出口温度下降严重;坯料预热温度越高,出口温升越小;当摩擦因数小于0.04时,摩擦因数对出口温度影响很小,但摩擦因数大于0.1时出口温度明显升高.     

TC2合金L型材热轧有限元模拟与实验

建立7道次TC2钛合金L型材轧制模型,采用有限元法模拟初轧温度为920℃时的轧制过程,研究轧制过程中轧件温度场、应变场的变化规律,并进行轧制实验。结果表明,轧制过程中轧件中心层的应变增长较为均匀,拐角上表面两侧和拐角下表面周围应变较大且温度较高;轧件侧边末端的应变和温度较低,轧件中心层温度一直保持相对较高水平,K2和K1道次在轧前需将轧件补温至920℃;K7～K3道次随着道次增加组织逐渐细化,侧边的组织沿宽展方向有序分布程度增强;K1道次轧制完成后得到均匀细小的等轴组织。实验得到的型材成品与模拟结果基本一致。     

结晶器内连铸坯热弹塑性应力的有限元分析

建立了结晶器内连铸坯热弹塑性应力有限元分析模型,在推导的热弹塑性本构方程中考虑了材料力学性能,屈服函数随温度和应变速率的变化,模拟计算了结晶器内连铸坏应力分布。模拟结果表明,在铸坯的热节约内,高温坯壳受到拉应力的作用,易于产生裂纹,从而说明铸坯偏角区形成的热节约是连铸坯裂纹缺陷乃至漏钢事故发生的诱因。     

镍钛形状记忆合金管滚珠热旋压成形数值模拟

为了获得高性能、高质量的镍钛形状记忆合金薄壁管,尝试采用滚珠热旋压方法进行镍钛形状记忆合金管的成形．通过采用刚粘塑性有限元法对镍钛形状记忆合金管进行滚珠热旋压成形模拟,获得了镍钛形状记忆合金管坯在不同初始温度下的温度场、应力场和应变场,并进行了旋压载荷的预测．模拟结果表明,旋压件主变形区的温升可达100℃以上,故不宜选择太高的旋压初始温度;旋压成形时主变形区处于三向压应力状态,这将有利于提高材料的塑性,从而实现更大程度的塑性变形;主变形区的等效应力和等效应变数值均由外壁到内壁逐渐减小,说明旋压成形时管坯的外壁比内壁更容易满足塑性屈服准则;随着旋压温度的升高,各方向的旋压载荷均呈下降趋势,轴向载荷远远小于径向载荷和切向载荷．     

椭圆孔型轧制合金钢方坯三维弹塑性有限元模拟

为设计安全合理的合金钢椭圆孔型系统，采用三维热力耦合弹塑性有限元模拟仿真技术，超前再现了合金钢方坯在椭圆孔型中金属的三维流动过程并获得了轧制力及力矩等重要参数的变化规律．结果表明：表面和心部金属沿轧制方向流动速率的不同导致合金钢方坯端部横断面产生凹形；轧制力和轴向力及轧制力矩和径向力矩具有相似的变化趋势，即咬入和抛钢阶段其值变化较大而稳定轧制阶段变化较小．     

汽车轮辐错距强力旋压成形的有限元仿真

摘要： 利用ABAQUS软件建立轮辐三旋轮的错距强力旋压过程的弹塑性有限元仿真模型,并对成形过程进行分析;给出了仿真模型边界条件的施加方法和旋轮旋压轨迹曲线的加载方法;通过计算动能及伪应变能与内能的比率,并采用逆向扫描技术和实验测量方法对比分析仿真结果与轮辐生产件,以验证所建立模型的正确性.结果表明：与尾顶接触的材料不发生塑性变形,其他部位材料沿轮辐周向的塑性变形程度相当,而沿母线方向的塑性变形程度不同,并形成了等效塑性应变环和厚度环;在成形轮辐弯曲圆角处和外缘收口区域,材料的塑性变形程度较大,且材料堆积缺陷易出现在成形轮辐外缘收口区域;沿母线方向上不同位置处的轮辐的壁厚不同,壁厚变化遵循正弦规律.     

液固相线温差补偿的连铸二冷控制模型

针对连铸生产过程中某些钢种钢水成分波动较大,导致采用传统参数配水模型控制时铸坯表面温度波动较大,尤其是矫直点处铸坯温度很难控制在一个合理稳定范围内的问题,笔者在参数配水控制模型的基础上,考虑了钢水成分变化对液、固相线温度及凝固区间的影响,提出了一种基于液-固相线温差补偿的连铸二冷控制模型。计算了参数配水控制模型和新提出的二冷控制模型在钢水成分发生波动情况下铸坯的温度场,并对两种模型的计算结果进行了分析讨论,结果表明:笔者提出的连铸二冷控制模型,在钢水成分发生波动的情况下能更好地控制矫直点处铸坯的表面温度,进而保证铸坯质量。     

热处理对奥氏体不锈钢00 Cr24 Ni13铸坯高温热塑性的影响

采用热处理实验方法,同时结合热模拟压缩和热模拟拉伸试验,研究了热处理对奥氏体不锈钢00Cr24Ni13铸坯高温热塑性的影响。实验结果表明：热处理能够明显改变实验钢铸坯中δ铁素体的形貌;经1200℃保温3 h空冷后,原始铸坯中存在的大面积连续网状δ铁素体完全转变为弥散分布的细小颗粒状组织。具有颗粒状δ铁素体的热处理试样与热处理前相比,不同温度压缩时的变形抗力略有增加,但并没有急剧恶化;热模拟抗拉强度基本保持不变;相同温度下的断面收缩率( Z)显著提高,其中Z≥60%的温度区间由1150~1280℃扩展为1050~1300℃,高塑性(Z≥80%)温度范围在150℃左右(1150~1300℃)。     

基于模糊自适应PID的连铸二冷控制系统设计与仿真

为改善铸坯质量,提高二冷水量的跟踪性和稳定性,将中包温度引入二冷配水,设计出基于配水模型、中包温度、铸坯表面温度及模糊自适应PID的连铸二冷控制系统,并在实验室搭建连铸二冷区喷淋仿真实验系统.在此基础上,分别对常规PID、积分分离PID和模糊自适应PID进行阶跃信号测试和模拟浇注测试.仿真结果表明,模糊自适应PID控制方式在两种测试中的特性要优于其他两种控制方式,这一结果为下一步应用研究打下了良好的基础.     

径向非均布压力分布对湿式摩擦副热-机耦合影响

采用有限元模拟和实验的方法，对比分析了5种不同的径向非均布压力分布方式对湿式摩擦副工作过程中热机耦合的作用.结果表明:在加载同种径向压力作用下，对偶钢片的温度场、应力场和应变场三者之间存在较强的耦合关系；在工作终态时，温度、应力和应变场环带的径向位置和各物理量的最值较原加载压力峰值位置向盘面中心方向移动，环带径向位置变化率为盘面宽度的10%~40%；径向压力分布方式对于摩擦副的温度，应力和应变的最值有直接关系，压力沿内外半径波峰式分布时温度、应变最值最大，压力由内径至外径线性减小时应力最值最大，压力沿内径向外径波谷式时变化则是温度、应力和应变最值最小.      

中厚板控冷过程的温度-应力耦合计算与翘曲分析

以集管冷却时钢板表面的对流换热边界条件为基础,利用ANSYS软件,采用间接热力耦合法对三种冷却模式下钢板冷却过程的温度场和应力/应变场进行数值模拟,分别对模拟得到的横断面上的温度时间历程曲线和应力应变曲线进行比较,在此基础上进行了三种冷却模式下钢板翘曲变形的分析.分析结果表明,交替冷却方式有助于减小钢板厚度方向的温度梯度,温度梯度对钢板的翘曲变形影响不大,上下表面的冷却均匀性是钢板翘曲的主要原因.此分析结果为中厚板控冷获得平直板形提供了理论基础.     

季节性冻土地区根-土复合体土质边坡稳定性分析

为了研究季节性冻土地区根-土复合体土质边坡稳定性,通过分析土体强度参数、融化层深度、融化层重度及坡度对根-土复合体土质边坡稳定性的影响,模拟了春融期土坡温度场及水分场的变化特征,运用强度折减法计算了春融期素土及根-土复合体边坡的安全系数。结果表明：春融期,素土及根-土复合体边坡在冻融界面处剪切塑性应变集中,呈条带状分布,沿着冻融界面发生平面状热融滑塌;相比素土边坡,根-土复合体边坡安全稳定系数明显增大。由此可得,植物根系穿过冻融界面处时,增加了根系周围土体强度,提高了边坡安全稳定,为季节性冻土边坡工程的设计、施工和维护提供有效的科学依据及必要的数据参考。