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.     

熔融挤压堆积成形中材料丝的熔融过程分析

应用传热学理论,建立材料丝在液化管中的熔融模型,采用数值解方法,求出该模型的解。研究结果对于合理选择液化管加热温度,具有重要的指导意义,同时为进一步研究送丝速度与加热温度的匹配问题,奠定良好的理论基础。     

Sn63Pb37熔融涂覆成形数值模拟及扫描方式对力学性能的影响

针对现有增材制造技术对打印材料要求较高、成本较高、成形速率低的问题,提出了金属涂覆成形新工艺。以低熔点合金Sn63Pb37为数值模拟和实验材料,研究了涂覆成形过程的温度场及速度场,分析了数值模拟和实验中两个主要参数(基板移动速度v、涂覆头距基板初始距离H)对涂覆层尺寸的影响,并将同样参数下模拟所得涂覆层尺寸与实验件尺寸进行对比。将涂覆件制作拉伸测试件,分别测试其平行于涂覆方向和垂直于涂覆方向的抗拉强度。研究发现:数值模拟与实验所得涂覆层高度和宽度的最大误差分别为6.45%、6.51%,随基板运动速度的增加,仿真与实验件的高度和宽度均呈下降趋势;当初始距离在1.2mm以下时,随H的增加,仿真与实验件的高度与宽度均增加,且增加速度较快,当H大于1.2mm时,趋于平稳;涂覆成形件平行于涂覆方向和垂直于涂覆方向的抗拉强度均高于原铸件,其中平行于涂覆方向的抗拉强度最大,达到46.63MPa,比铸件高出30.49%;平行于涂覆方向较垂直于涂覆方向的韧窝密且深,从而平行于涂覆方向的抗拉强度要高于垂直于涂覆方向的抗拉强度。     

锌铝合金熔融三维直写成形尺寸建模与组织分析

为了实现金属熔融三维直写工艺过程的控形控性,开展锌铝合金熔融三维直写成形尺寸建模与组织分析研究。首先,以锌铝合金熔融直写的最小控制单元单道成形为研究对象,采用多元非线性回归方法拟合成形道宽,将成形特征参数w作为响应变量,D和H作为预测变量,进行回归分析;其次,建立不同工艺参数下单道成形尺寸参数模型,并对模型进行拟合度校验;最后,对单道成形流固耦合过程进行数值模拟,分析典型凝固组织,通过引入熔融直写成形重熔预备时间tr,预测计算成形中层间结合效果好的工艺参数。研究结果表明：在单道成形道宽预测模型中,喷嘴直径D是影响成形道宽的第一要素,其次是喷嘴距成形底板高度H;当成形轨迹宽度近似等于凝固层宽度时,这是成形下一层的最佳时间。     

双金属挤压成形过程的数值分析

基于刚粘塑性有限元理论，在双金属相互接触的两种材料之间引入摩擦单元，对双金属挤压的非稳态过程进行了有限元分析．获得了变形体内的应力、应变分布，从而揭示了双金属在挤压成形过程中材料的流动规律．     

摇臂成形过程数值模拟

摇臂现阶段成形工艺多、生产效率低、劳动强度大,本文通过对摇臂三维几何模型的建立,采用辊锻制坯工艺,结合摇臂的形状特点,合理的设计弯曲模,对模锻成形过程进行数值模拟,分析了其成形缺陷。     

薄壁铝合金封头挡板辅助旋压成形方法

针对毛坯厚度1mm的薄壁铝合金封头零件,提出了挡板辅助旋压成形工艺,并采用数值模拟方法进行研究,讨论了挡板辅助旋压成形中的主要工艺参数进给率、旋轮圆角半径和旋轮安装角对成形质量的影响.结果表明:相对于传统的先剪切旋压后普通旋压的多道次成形工艺,挡板辅助旋压成形工艺能够减少工序道次,提高成形效率并改善壁厚均匀性;在径厚比增大到300的情况下,传统工艺需要增加道次来解决起皱问题,而挡板辅助旋压成形工艺仍然可以一道次成形,且径厚比越大,其对壁厚均匀性的改善作用越明显;旋轮圆角半径对壁厚均匀性和贴膜度的影响最大,减小旋轮圆角半径可使贴膜度提高,但会降低壁厚均匀性.     

A356铝合金半固态成形的数值模拟

利用ANSYS有限元模拟软件,通过对温度场与速度场的耦合数值模拟,分析了触变成形过程中充型温度对A356合金半固态浆料流动及温度分布的影响.模拟结果表明:当充型温度为590℃,压射速度为5 m/s时,半固态浆料充型平稳,没有形成喷溅和卷气现象,温度分布没有明显的热节区域形成,半固态浆料成形效果最理想,有利于获得充型完整、轮廓清晰、内部组织致密的半固态成形件.通过实验对数值模拟所获得的工艺参数进行了验证.     

板材拉深成形数值模拟过程

阐述拉深成形数值模拟过程,通过与物理模拟相比较,得出数值模拟技术应用在板材拉深成形中,将极大提高设计效率的结论。     

粉末注射成形喂料充模过程数值分析

在简化条件下，对粉末注射成形喂料熔体在圆柱状模腔内作一维非等温流动进行了分析，用有限差分法建立了控制方程对应的差分方程组，并给出了差分方程组的求解步骤     

7050铝合金热挤压成形过程的有限元模拟

针对传统工程机械用销轴数量多、重量大、工况差等不足,以7050高强轻质铝合金代替传统钢质材料,采用DEFORM‐3D有限元分析软件,对7050铝合金热挤压成形过程进行有限元数值模拟,分析了挤压载荷、金属流动速率、等效应变、等效应力和温度场等参量的变化规律。结果表明,销轴的热挤压变形过程可分为4个阶段,即挤压填充阶段、开始挤出阶段、稳定挤压阶段和终了挤压阶段;工件内部等效应变分布横向均匀性较好,除了尾部变形不均匀外,其他部位应变分布基本一致;在挤压凹模模口处形成死区,工件内部等效应力达到最大值。     

铝/钢电弧辅助激光焊接润湿铺展的数值分析

针对铝/钢电弧辅助激光对接焊,根据流体力学基本原理,采用VOF(Volume of Fluid)方法追踪自由表面,建立焊接熔池的三维数学模型.通过加载激光热源和电弧辅助激光热源,运用FLOW-3D软件求解得到不同热源作用下熔池的温度场、自由表面及界面接触角.结果表明:单激光作用下x轴方向上距激光热源15mm处的金属温度约为500K,熔池温度场分布范围小,液态金属的润湿铺展受限;辅助电弧的引入改善了温度场分布,为液态金属在钢表面的铺展提供较长时间,x轴方向上距激光热源15mm处的金属被电弧再次加热形成面积较大的熔池,促进了液态金属的润湿铺展;与单激光作用相比,当焊接时间t=6s时,在x=45mm处,电弧辅助激光作用下熔池yz面的自由表面变形较大,铝/钢焊接界面接触角较小,液态金属在钢表面的润湿铺展效果较好.     

三维板料成形过程的数值模拟

由于众多非线性因素的影响,使得静力平衡迭代算法的收敛性难以保证．而采用基于动力学方程的中心差分显式积分方法可以得到良好的数值结果．讨论了动力显式算法的求解过程、时间积分步长的选取、接触处理以及回弹计算等与静力平衡算法存在较大差异的问题．算例和实验结果表明,动力显式算法是可行的,但仍存在一些尚需解决的问题．     

铝合金AC-P-MIG焊接电弧行为及熔滴过渡过程

为了研究交流脉冲熔化极气体保护焊（AC P MIG）焊接过程中电弧形态特征及熔滴过渡控制,采用基于LabView的数据采集系统与高速摄像拍摄系统对焊接过程中电信号、电弧形态及熔滴过渡过程进行同步采集与拍摄.研究过程显示,焊丝为负极性（EN）阶段时电弧左右摆动并“上爬”越过熔滴而包裹焊丝,从而加速焊丝的熔化;焊丝为正极性（EP）阶段时电弧形态为典型的“钟罩形”,在脉冲阶段亮度与面积达到最大.熔滴在EN阶段长大速度加快,并在脉冲下降沿发生熔滴过渡.研究结果显示,EN与EP极性的交替变化,有利于降低电弧等离子流力及电弧对熔池的作用,控制合适的EN比率可以得到较快的焊丝熔化速度与较浅的熔深;控制脉冲阶段电流和时间可以实现稳定的一脉一滴过渡方式.     

板料成形数值模拟的过程研究

讨论了板料成形数值模拟方法的一般步骤及零件工作参数的确定方法.应用DYNAFORM软件分析了底壳件的成形过程,预测了零件可能产生起皱和破裂的部位,提出了消除和减少起皱及破裂的工艺改进措施.     

基于电弧电压的铝合金脉冲MIG焊过程监测及稳定性分析

针对铝合金脉冲MIG焊焊接过程中的稳定性问题,提出利用概率密度分布的分析方法,来获得不同焊接参数匹配下的电弧电压信号的特征值,利用感知器分类方法对所获得的特征值进行分析,得出电弧电压概率密度第一峰值与第二峰值的最佳参数匹配的判别公式.结果表明:电弧电压概率密度峰值的比值能反映焊接过程动态稳定性,可用来进行脉冲MIG焊接过程监测与焊接规范参数匹配分析.     

爆炸成形加工数值分析

爆炸成形技术是金属加工的一种特殊方法,在民用产品生产中有着重要地位。本文利用有限元软件分别分析：炸高对模压爆炸成形的影响;不同材料特性对非模压爆炸成形形状的影响。     

非织造复合材料模压成形冷却过程数值模拟

针对非织造复合材料模压成形的冷却过程,从材料、模具及成形工艺三方面探讨了影响制品冷却效果的因素.基于Laplace传热理论,建立了模压成形模具的三维稳态仿真模型以及制品的一维瞬态仿真模型.以汽车左右轮罩地毯为例,进行了三维数值模拟仿真及实验验证.轮罩地毯31个特征点的仿真结果在数量级及分布趋势方面均与现场测量数据比较吻合,证明了非织造复合材料模压成形冷却过程数值模拟的精度和实用性.     

基于ANSYS的铝合金厚板淬火过程热力耦合数值分析

基于ANSYS的参数化设计语言和用户界面设计语言,建立铝合金厚板淬火过程的热力耦合分析模型,实现模型的参数化和分析过程的流程化,探讨铝合金厚板在淬火过程中的应力变化和淬火后的残余应力分布规律.研究结果表明:在淬火过程中,铝合金厚板面部金属经历了由受拉状态到受压状态的转变,心部金属经历了从受压状态到受拉状态的转变,残余应力具有面部为压应力、心部为拉应力的空间分布特征;残余应力随着铝合金板厚度的增加而增大,当厚度增加到一定值(80 mm)时,厚度的增加对残余应力的影响不明显;残余应力随表面换热系数的增加而增加,表明通过改进淬火工艺能获得较小残余应力;以铝合金板与冷却水间的热交换达到平衡时的时间作为时间步,适合于铝合金厚板热力耦合作用过程的分析计算.     

斜轧磷铜球成形过程的数值模拟

确定了斜轧磷铜球轧辊孔型曲面方程,通过VC 编程得到轧辊孔型曲面上的特征曲线.利用Pro/E的曲面建模功能建立了轧辊的三维实体几何模型.利用DEFORM-3D软件,采用三维刚-塑性有限元法对斜轧磷铜球进行了数值模拟,获得轧件变形区的应力-应变场分布规律.