不同基板热沉的铝合金电弧增材控形

从熔池热耗散条件入手,以基板尺寸构建熔池局域差异性传热特征,通过试验探索热沉条件(横向传热-基板宽度、纵向传热-基板厚度)对成形几何和成形形貌的影响规律,籍此从熔池外部这一较为简单的传热过程管理出发,探讨与热输入匹配的热耗散条件,实现电弧增材控形.实验结果表明,基板对沉积层形貌影响主要通过改变熔池周围热耗散实现.当热输入不足时,单层沉积会在起弧处形成垂露状、颈缩等缺陷.基板尺寸越大,热耗散能力越强,沉积层宽度越小,高度越高.基板对沉积层影响随着沉积高度增加逐渐减弱,不同热沉条件下沉积层尺寸最终趋于稳定.通过增大起弧电流和熄弧端悬停的策略来应对基板热沉条件变化,可避免虚焊、熔池流淌等缺陷,改善多层沉积几何成形质量.     

圆锥形单点增量成形件轴向精度研究

金属板料单点增量成形件精度不足是制约该技术发展的一项重要因素,轴向精度是成形件精度的重要组成部分。首先,以1060铝板圆锥台件为成形对象,对单点增量成形过程中造成轴向误差的原因进行分析。然后,对成形过程建立有限元模型,通过数值模拟的方式探讨成形件轴向误差在不同工艺参数下的变化规律,选取的工艺参数有成形角、层间距、板料厚度、进给速度以及工具头直径。接着,根据相应的实验验证数值模拟的结果。最后给出提高轴向精度的方法。结果表明:轴向误差值随着工具头直径、层间距、进给速度、成形角度和板料厚度的增大而增加,而采用高度补偿和提高工具头转速可以有效降低轴向误差,提高成形件精度。     

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。     

太阳墙内部流动及传热规律

目的研究太阳墙内部各断面温度及空气流速的分布情况及影响因素,为优化太阳墙结构性能和运行节能提供基础和保障.方法建立太阳墙的三维模型,应用计算流体力学软件FLUENT的Realizable k-ε模型,对太阳墙系统不同出口速度工况进行数值模拟,分析太阳能新风墙内部宽度方向断面平均温度分布、高度方向断面平均温度分布以及平均空气流速分布,进而得出太阳能新风墙内部空气流动及传热情况.结果太阳墙系统内部各断面的温度分布随太阳墙小孔位置的分布而波动;太阳墙新风系统宽度方向各断面温度分布趋于均匀;高度方向各断面平均温度随着高度的增加波峰值及波谷值均有所下降,出口风速的增大使高度方向各断面温度分布趋于均匀;垂直于高度方向各断面的平均空气流速随高度升高整体呈上升趋势,而处于空气流动方向改变的区域垂直于断面的平均空气流速骤降.结论 CFD数值模拟的方法研究太阳墙内部流动及传热规律是可行的.     

2195铝合金不同速度热轧过程数值模拟及实验研究

采用数值模拟和热轧实验研究了轧制速度对2195铝合金热轧(相同轧制规程)过程的影响.结果表明：不同轧制速度板材厚度方向的组织均匀性不同，轧速1.2 m/s板材厚度方向的变形组织比0.3 m/s板材更均匀；数值模拟获得终轧板材厚度方向的等效应变分布也是轧速1.2 m/s板材更均匀，与板材组织特征对应.轧制速度对相同轧制规程终轧板材宽展有影响，1.2 m/s终轧板材比0.3 m/s终轧板材宽度更大，长度更短，数值模拟与实验结果相对应.数值模拟结果和热轧实验结果在轧制力、温度变化、板材最终形状、厚度方向变形均匀性方面有较好的一致性.     

染料掺杂的向列相液晶智能调光器件的开关态特性

提出了一种染料掺杂的向列相液晶智能玻璃器件的制作过程,并研究了它的开关态特性.先在上下两基板（ITO）上涂覆聚酰亚胺取向层,将液晶平铺在下基板上,再用带有密封胶框的上基板沿同一摩擦取向方向与下基板压合,制得向列相液晶器件.未加电场时,液晶在取向层的作用下形成平行与基板的多畴排列状态;施加电场后,液晶逐渐在电场作用转向,由平行于基板的多畴排列状态转变为垂直于基板的单畴排列状态,可见光在液晶器件中由散射转为透射,由关态转为开态,从而实现其明暗的切换.染料浓度与驱动电压共同影响器件的透射率.器件开关态阈值电压随器件厚度的增大而增大,在染料液晶浓度5%,盒厚30m时,器件的阈值电压为5 V,饱和电压为15 V,此时智能玻璃的透射率最高,明暗切换特性越好.     

电弧辅助铝合金熔融涂覆成形过程数值分析

针对金属熔融涂覆成形过程中铝合金铺展不充分的难点以及铝合金对激光吸收率低的问题,设计了惰性气体钨极保护焊电弧辅助预热的成形装置。基于有限差分法,采用Fortran语言自编程与Flow3D软件相结合的方式,分别建立了电弧热源对熔池产生的驱动力的单独作用模型以及耦合分析模型,并阐述了熔池内温度场和流场的演化过程。研究发现,当电流为200A时,熔池内驱动力影响由大到小的排序为表面张力、电弧压力、洛伦兹力、拖曳力、浮力,该结果可为驱动力耦合作用时熔池内部流场方向的演化提供分析基础。对焊接熔池与喷头流出的高温液体之间的传热传质过程进行了计算,发现高温液体在表面张力与分子亲和力的作用下,接触熔池的瞬间快速流进熔池。将数值计算结果与实验结果进行对比得到,熔池的最大宽度及高度误差分别为1.1%、0.6%,热影响区的最大宽度及高度误差分别为9.3%和5.4%,单层单道件的最大宽度和高度误差分别为3.5%及2.1%,表明数值计算模型对成形过程的分析有较高的可信度。     

铸件/铸型边界模型对用于RT的凝固模拟精度影响的研究

在快速模具制造工艺 RT (Rapid Tooling)中 ,采用尺寸凝固模拟技术保证铸件的尺寸精度是 RT工艺中关键的技术环节 ,而凝固分析中铸件 /铸型边界模型的正确与否对尺寸凝固模拟精度有着重要的作用。采用 3种不同的铸件/铸型边界模型对 RT工艺中典型标准件的凝固过程进行数值分析及实验验证 ,分析结果及实验证明在 RT工艺铸件尺寸精度的凝固分析中 ,铸型 /铸件的边界模型采用铸件、铸型均为热变形弹塑性体 ,且采用接触力学中的接触单元法对铸型 /铸件的边界进行分析更符合实际。采用这种铸件 /铸型边界模型对汽车覆盖件模具的凝固过程进行了热力耦合分析 ,数值计算得到的铸件尺寸与实际铸件的尺寸吻合较好 ,证实所采用的铸型 /铸件边界模型是正确的、可行的     

基于安全系数和可靠度的极破碎矿体进路优化

基于极破碎矿体开采条件极其复杂、难以确定合理的进路断面参数等问题,建立下向进路薄板力学模型,得到进路承载层抗拉强度破坏判据。在此基础上运用安全系数法和可靠度理论研究进路宽度和高度对承载层拉应力的影响,并对这2种方法所得结果进行比较优化出最佳进路断面,进而开展ABAQUS数值模拟和现场试验验证断面优化的合理性。研究结果表明:进路宽度对承载层拉应力的影响较大,可采用"小宽度、大高度"的思路优化断面;安全系数和可靠度分析结果存在一定差异,且可靠度分析更合理;数值模拟结果与工业试验结果及可靠度分析结果较吻合,表明采用可靠度理论优化极破碎矿体进路断面是可行的,可实现极破碎矿体安全高效经济开采。     

浇口—冒口系统的铸型充填过程的数值模拟

本文叙述了具有浇口—冒口浇注系统的铸件充填过程的数值模拟及其应用程序,可动态模拟型腔充填高度、型腔液面上升速度、型腔已充填体积、胃口液面高度、冒口液面上升速度和铸件浇注时间。SLM程序适用于由若干种简单形状及其适当组合而构成的铸件充填过程的模拟。