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.     

导流模和分流模金属挤压流动成形的数值模拟

建立了铝合金导流模和分流模挤压分析模型,利用有限体积法(FVM)分别对导流模和分流模模具在铝合金挤压过程中坯料的应力分布和速度场分布进行了比较和分析,发现坯料应力的分布与工作带高度的设定、出材流动是否均衡没有直接的联系,而工作带的调节对改善金属的流动有一定的作用.针对型材出口处的金属流动均匀性,提出了一个判定能否获得稳定合格型材的依据.计算出口型材的标准速度场偏差(SDV),当SDV随时间增加逐渐减少,并且其收敛值小于一个临界值时,认为能够获得稳定合格的型材.     

铝合金导流模和分流模金属流动成形的数值模拟

建立了铝合金导流模和分流模挤压分析模型,利用有限体积法（FVM）分别对导流模和分流模模具在铝合金挤压过程中坯料的应力分布和速度场分布进行了详细的比较分析,发现坯料应力的分布与工作带高度的设定,出材的流动是否均衡没有直接的联系,而工作带的调节对改善金属的流动有一定的作用。针对型材出口处的金属流动均匀性,提出了一种判定是否能获得稳定合格型材的判断依据。     

列车车体106XC型材挤压过程数值模拟及模具优化

以列车车体106XC型材为例进行挤压模具结构设计;在HyperXtrude10.0软件平台上,采用基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)网格描述的有限元方法,实现大断面复杂截面铝型材挤压过程的数值模拟。通过增加模芯处引流孔直径、增大引流槽的斜度、调整二级焊合室的大小和工作带长度等措施,对模具进行结构优化,优化后型材最大变形量明显减小,出口处金属流速得到均衡。研究结果表明:数值模拟结果与生产试模结果吻合良好,表明数值模拟结果能为大型复杂截面铝型材挤压模具结构设计提供有效指导。     

方盒形件精密挤压成形三维弹塑性有限元模拟

采用大变形弹塑性有限单元法对盒形件精密复合挤压全过程进行数值模拟,获得所需的金属流动规律及相关的力学参数,从而为优化设计模具、改进工艺和合理选用设备提供了可靠的依据;通过数值模拟成功预测了盒形件在复合挤压成形过程中可能出现的缺陷,进一步提出采用闭式精密锻造工艺成形盒形件。     

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.     

上限元(UBET)的研究及其在轴对称挤压工艺中的应用

本文采用UBET(Upper Bound Element Technique)对轴对称挤压工艺进行了多方面的分析研究,包括挤压时的变形抗力、流动以及体积分配率规律。提出了一种新的单元速度场的构造方法,并克服了平行单元速度场无法反映金属流动时剪切现象的缺陷,同时对凸模拐角处的流动作了一定的处理,使成形分析时整个变形区域内的金属流动保持连续。结果表明,用 UBET 获得的结果与实验结果较吻合。     

数值模拟技术在高铁用7050铝合金型材挤压中的应用

采用Hyper Xtrude软件模拟了高铁用7050铝合金结构型材的稳态挤压过程.模拟结果显示型材筋板中部流动速度较慢,导致型材上下大平面与筋部连接处产生凹陷.随后的万吨挤压试模生产证明型材确实存在此缺陷,并存在焊合不良的现象,且型材筋板壁厚超差.试模结果证明模拟结果是准确的.该方法将有望实现挤压模具的"零试模"目标.     

半固态挤压扩展成形过程金属流动规律的有限元分析

利用有限元法对半固态连续挤压扩展成形过程中扩展腔内的金属流动规律进行模拟,得到了不同模具设计参数下的金属流动规律·结果表明,高固相率半固态金属浆料以层流方式填充模具,扩展腔内半固态金属浆料流动速度从扩展腔中心区域向两边侧壁逐渐减小·随着扩展角、模具台阶长度的增大,模具出口横断面上金属流动速度趋于更加均匀,随着模具定径带宽度增大,金属流动不均匀性增加,同时台阶太长,模具扩展腔两侧会出现金属流动的死区或涡流·在合理的模具设计条件下,可以实现半固态连续挤压扩展成形·     

双向挤压过程内部缺陷的预测研究

采用刚粘塑性有限元法对金属塑性成形过程进行数值模拟，并就成形过程中的应力、应变场的变化及其与模具结构设计的关系作了深入分析．进而提出了预测内部成形缺陷的研究方法，该方法成功地应用于双向挤压成形过程的内部缺陷预测分析．     

钨合金静液挤压过程应力应变场数值模拟

采用大变形弹塑性有限元理论,用ＡＮＳＹＳ５．５软件对不同挤压参数下钨合金的静液压过程进行了数值模拟研究,建立了合理的计算模型。得出了试样内部应力应变场随模具角度,变形量,摩擦因数的变化规律,探讨了挤压过程中缺陷产生的原因,并根据数值模拟结果对钨合金静液挤压过程进行了优化设计。该研究可对实际的钨合金静液挤压过程参数设计提供了一定的理论指导。     

铜扁线连续挤压力的研究

针对连续挤压工艺的重要参数—连续挤压力进行详细研究,得出了连续挤压力公式.并对铜扁线连续挤压成形过程进行数值模拟,对数值模拟结果进行了详细的分析,得到了金属流动的等效应力场,其变化规律与实际相吻合.     

螺杆结构对熔融金属挤压成型流场分布的影响研究

基于无限大平板模型进行挤出过程的压力公式推导，开展单螺杆结构对于熔融金属挤出过程的流场分布影响研究。将机头压力损耗计算所得压力数值与单螺杆挤出机建压数值进行对比，从而判断单螺杆挤出机挤出能力。采用ANSYS中的POLYFLOW模块对挤出过程进行仿真模拟，该模块采用网格叠加技术，模拟熔融状态下金属锡的挤出，其中忽略了惯性和重力影响的三维计算，对螺杆进行最优化设计。研究发现减小挤出机的机筒间隙及螺距可以增加螺杆元件对物料的输送能力，且由于金属具有超高流动性，在挤出中并不需要有完整的固体塞段。通过理论分析得到最优螺杆设计参数并完成样机制备，通过实验验证设备的可行性，最终结果表明所设计小型单螺杆挤出机能够实现金属锡的连续均匀挤出。     

螺杆结构对熔融金属挤压成型流场分布的影响研究

基于无限大平板模型进行挤出过程的压力公式推导，开展单螺杆结构对于熔融金属挤出过程的流场分布影响研究。将机头压力损耗计算所得压力数值与单螺杆挤出机建压数值进行对比，从而判断单螺杆挤出机挤出能力。采用ANSYS中的POLYFLOW模块对挤出过程进行仿真模拟，该模块采用网格叠加技术，模拟熔融状态下金属锡的挤出，其中忽略了惯性和重力影响的三维计算，对螺杆进行最优化设计。研究发现减小挤出机的机筒间隙及螺距可以增加螺杆元件对物料的输送能力，且由于金属具有超高流动性，在挤出中并不需要有完整的固体塞段。通过理论分析得到最优螺杆设计参数并完成样机制备，通过实验验证设备的可行性，最终结果表明所设计小型单螺杆挤出机能够实现金属锡的连续均匀挤出。     

汽车联轴节壳体挤压成形过程三维有限元数值模拟

针对汽车联轴节壳体温挤压成形过程,采用三维刚－粘塑性有限元法进行了热力耦合数值模拟以揭示金属的塑性变形行为,从而为模具设计及工艺制订提供理论依据．通过有限元模拟,给出了汽车联轴节壳体三维温挤压成形过程的金属塑性流动模式和详尽的应力、应变及温度分布,并分析了成形物理场分布与变形的外部条件之间的关系．同时也对三维塑性变形的有限元技术处理方法（如：模具的几何描述及变形体的离散化、三维动态边界接触问题）进行了探讨．     

薄壁铝型材挤压成形的一种有效模拟方法

基于大变形弹塑性有限元理论和有限体积法基本原理，建立了金属塑性成形的弹塑性UL有限元列式以及塑性流动中的有限体积控制方程．提出了有限元模拟系统到有限体积模拟系统的数据传递和信息继承方法。建立了铝型材挤压成形有限元/有限体积法复合模拟系统，对铝型材挤压过程进行了数值模拟，预示金属在成形中的塑性变形行为，从而为模具设计及工艺参数选取提供理论依据．     

宽截面铝型材挤压导流模应用研究

探讨了导流模内挤压铝型材的流动规律。提出了确定导流模最小厚度的理论依据。用流函数法确定了宽截面薄壁铝型材挤压变形动可容速度场、应变速率场及上限功率。讨论了变形程度、磨擦因子等参数对导流模最小理论厚度、挤压载荷的影响。得出薄壁型材导流模厚度的理论最小值。为导流模优化设计提供了理论依据。     

T型模头熔体流动与模具变形耦合的数值模拟

为了研究T型模头熔体出口的流率均匀性,利用计算流体动力学软件Polyflow对一种T型模头内的熔体流动和模具变形进行了耦合数值模拟.结果表明:模具流道表面沿模具厚度方向的变形在挤出方向和模具宽度方向均为非线性变化,造成熔体出口流率均匀性与不考虑模具变形的理论设计结果相差较大;随着挤出量增加,狭缝沿模具厚度方向的变形增大,熔体出口流率均匀性降低;随着模具厚度增加,狭缝沿模具厚度方向的变形减小,熔体出口流率均匀性提高.     

铝合金型材宽展挤压应用研究

分析了宽展挤压变形规律及宽展模具调节金属流动的机理 ,建立了宽展挤压流动模型。讨论了宽展挤压进入稳定变形阶段后挤压力的组成 ,提出了各部分挤压力的计算方法。探讨了宽展模具设计要点及设计方法。经实践验证 ,该设计方法有效、可行