薄壁叶片加工误差分析与预测

薄壁叶片在数控加工中容易变形,影响加工精度,提出了采用柔性变形迭代方法计算叶片铣削过程中的变形量.首先利用正交切削仿真试验确定球头铣刀的铣削力模型,并给出叶片数控加工刀触点计算方法,再将切削力加载到叶片的有限元网格节点上,采用柔性变形迭代方法计算出薄壁叶片的变形量.结果表明,所提出的方法能有效地预测薄壁零件的变形,为叶片加工误差补偿提供了依据.     

Inconel 718介观尺度薄壁件微铣削力预测

Inconel 718介观尺度薄壁件在航空航天、医疗和通讯等领域的需求日益增长.薄壁微铣削变形是领域内的难题,而微铣削力是引起加工变形的重要因素.为实现薄壁微铣削力的预测,建立了Inconel 718薄壁微铣削加工过程的有限元仿真模型,以及微铣刀和薄壁件的几何模型,完成了网格划分,并验证了网格独立性.采用Johnson-Cook本构模型和失效准则描述材料本构关系和切屑分离准则,修正库仑模型描述摩擦特性.对比薄壁微铣削过程仿真模型输出的微铣削力与实验测量结果,最大和平均相对误差分别为11.23%,7.04%,验证了模型的有效性和准确性.     

薄壁圆筒零件变形的有限元法研究

薄壁圆筒类零件受集中载荷作用将产生复杂弹塑性变形。文章采用有限元方法分析此类零件在径向集中载荷作用下变形过程 ,利用 ANSYS有限元结果和计算机图形学方法相结合 ,计算了薄壁圆筒类零件在径向集中载荷作用下变形位移等值线 (面 ) ,并绘制了路径图。实验结果表明 ,有限元模拟分析方法是求解此类零件受径向集中载荷变形问题的有效方法之一 ,可以作为薄壁圆筒类零件工艺设计的有效工具     

复杂曲面薄壁叶片点铣加工弹性变形预测

针对复杂曲面薄壁叶片点铣加工刀位的特点,建立了平均铣削力预测模型,利用多因素正交试验法对铣削力系数进行了标定,并验证了该模型的正确性.在此基础上,考虑了铣削力与弹性变形之间的耦合效应,提出了复杂曲面薄壁叶片点铣加工过程中弹性变形量计算的迭代格式,并利用Matlab和Ansys集成实现了薄壁叶片在各刀触点处弹性变形量的计算.试验结果表明,弹性变形预测值与实际加工测量值之间的最大偏差为27.255 μm,最小偏差为2.001 μm,平均偏差为11.164 μm,预测结果与实际结果十分吻合.     

航空铝合金薄壁件铣削加工变形的预测模型

为预测航空铝合金薄壁件的铣削加工变形,建立三维有限元模型.通过有限元软件MSC,MARC,向有限元模型添加初始应力场、对节点施加铣削力、控制铣刀路径和对模型的网格进行自适应网格细化.使用该模型进行薄壁零件的铣削仿真.仿真结果表明:铣削之后,薄壁零件呈中间凹陷、四周翘起的盆形.同时,零件的薄壁向内部凹陷.为检验仿真结果的正确性,设计验证实验以测量加工后零件的变形.实验的结果与仿真结果相吻合,证明本文提出的有限元模型可有效预测航空铝合金薄壁件的加工变形.该有限元模型可用来选择合适的加工策略以减小航空铝合金薄壁件的加工变形.     

微小型发动机气缸温度场及热变形的三维有限元分析

为了计算微小型发动机的热负荷,提出了对其气缸体进行热分析的方法。通过理论计算确定热边界条件,建立三维有限元模型对温度场进行数值计算;利用热成像和红外技术测量气缸温度场,以试验数据和计算数值之差为依据反推得到准确的温度场,并在此基础上计算气缸热变形。以排气量为0.33cm3的微小型发动机为例计算其热负荷,分析结果表明:排气窗口使得气缸温度场和热变形发生非轴对称性突变;由于高转速的强冷却效果,11000r/min时温度和变形达到最大值;高速冷却气流和大的散热面积与容积之比提供了良好的冷却效果,同时也降低了热效率。     

直面微型薄壁微细铣削变形与在线补偿研究

薄壁特征在切削加工中的弹性变形一直是制约其加工质量的关键因素,针对这一问题开展弹性变形预估与补偿研究.首先,基于有限元对不同厚度的直面微型薄壁特征进行分层铣削建模,研究薄壁沿高度方向和沿长度方向的变形规律,建立考虑材料去除对薄壁刚度影响的悬臂梁法薄壁变形模型.其次,研制了单自由度切削力测量与实时切削参数补偿装置,基于薄壁切削过程中实时测量的切削力与变形模型,预估薄壁变形量,作为补偿值对径向切削参数进行实时补偿.最后,进行直面微型薄壁特征的微细铣削对比试验.结果表明：经过径向切削参数补偿后,薄壁的平均相对误差从6.86%减少到2.19%,验证了所建立模型的可靠性与所研发补偿装置的有效性.     

镜像铣加工过程中薄壁工件变形和振动的预测

镜像铣是大型薄壁工件加工的有效方法,在航空航天等重要领域有着广泛的应用.镜像铣加工过程中薄壁工件的变形和振动是影响加工精度的主要因素,如何准确预测镜像铣加工过程中薄壁工件的变形和振动是优化加工参数、提高加工精度的关键问题.本文基于金属切削原理并考虑了薄壁工件加工过程中的弯曲变形和铣削力相互作用,建立了铣削力预估模型.在此基础上,结合薄板小变形理论和有限元法,建立了考虑加工过程中材料去除和铣削力与支撑同步运动的薄壁工件镜像铣动态力学模型.通过仿真模拟,研究了支撑刚度、支撑阻尼、主轴转速和进给率对薄壁工件变形和振动的影响规律.结果表明,在镜像铣加工过程中薄壁工件的变形随着支承刚度的增加而减小,振动幅值随着支撑阻尼的增加而减小.最后,对6061铝合金薄板的镜像铣加工实验与本文建立模型的时域和频域信号进行了比较.振动数据采集点处的模型预测结果与实验相差小于5%,二者对比结果表明所建立的模型能够对薄壁工件加工过程中的变形和振动进行准确的预测.镜像铣加工相比于直接铣削加工,薄板加工点处的振动幅值从71.61μm减小到5.71μm,对比结果表明柔性支撑结构能够有效地减小加工过程中薄壁工件的振动.本文...     

极大径厚比薄壁件的加工变形仿真与试验研究

针对径厚比极大的铝合金薄壁件易加工变形的问题,开展基于有限元显示动力学的铣削过程仿真研究。在相同材料去除率下,分析转速、切深及每齿进给量的组合条件对切削力与变形的影响;采用单侧独立切削与双侧交替切削两种加工路径,在薄壁件不同高度处进行切削变形仿真计算。结果表明：较高的转速、较小的切深及适当的每齿进给量可保证加工效率并减小加工变形;采用内外表面双侧交替切削路径时的加工变形小于内外表面独立切削的变形。随着切削高度的下降,两种切削路径的变形差异逐渐减小,变形差值百分比由顶部42.7%降至中部11.1%。在仿真研究的基础上,进行工程试验与薄壁件加工误差测试,验证了仿真研究所确定的工艺参数及其内外表面双侧交替切削方案的可靠性。     

混合有限元方程的叠代解法

本文提出一种解形如(1.1)的线性方程的叠代解法,研究了它的收敛条件、收敛速度及最佳叠代参数的选择问题,特别对混合有限元方程导出的形如(1.1)的方程估计了它的收敛阶。     

厚壁筒循环蠕变问题的有限元法

对厚壁筒发生循环蠕变进行分析计算，推导出基于ＢＦＧＳ法的有限元计算式，采用ＡＤＩＮＡ计算程序，计算厚壁筒在循环蠕变下的等效应力。结果表明，ＢＦＧＳ法比Ｎ－Ｒ法有着更好的数值稳定性及收敛性。     

梯度功能材料薄壳动态热挠度的Laplace变换有限元分析

采用Laplace变换有限元法分析了梯度功能材料薄壳结构的热冲击挠度。首先从控制方程出发,推导出梯度功能材料热冲击问题的泛函及变分原理;然后对梯度功能材料薄壳的热冲击问题推导出有限元方程;利用Laplace变换引入初值条件后推导出拉氏域上的有限元计算公式,经求解后再通过Laplace数值逆变换求得时间域上各给定时刻的解答。计算实例证明了该方法的有效性,其计算结果可供工程设计参考。     

弹塑性有限元在加筋土挡墙中的应用

以加筋土挡墙楔体破坏模式为基础，提出一种弹塑性有限元分析方法，并建立了相应的力学模型。土体用Mohr-Coulomb模型模拟，筋材用理想弹塑性弹簧模型模拟，面板用线弹性弹簧模型模拟，并通过对比分析验证了挡墙的加筋效果和该有限元方法的正确性。     

具有压电材料薄板稳定性的有限元法

考虑一均匀各向同性薄板结构,在板面内受面力作用,且在板的上下表面离散分布着压电执行元件。设每块压电片具有相同的材料,且作用相同电压。不考虑压电元件对整体结构刚度的影响;只考虑执行元件对板的逆压电效应,而不考虑板弯曲对执行元件中电场强度的影响。要根据压电材料的逆压电效应,利用三角形三节点单元,用变分原理导出压电结构反平面应力问题位移法的有限元表达式以及在大找度小变形情况下的稳定性有限元特征方程。可利     

三维弹塑性有限形变问题的边界元法

本文给出了在UL描述下,弹塑性有限形变问题的边界元法和一些具体的分析方法.由两个算例证明此方法是正确的.     

有限元法在具有摩擦的有限变形接触问题中的应用

给出一种解决有限变形带有摩擦弹性体接触问题的有限元方法，根据接触边界的几何和运动条件引出变换矩阵，将接触节点位移表示成与变换矩阵有关的通式，并以此为基础建立带有约束条件的增量形大的变分原理，推出接触问题的有限元方程。最后，给出了说明该方法的几个数值示例。     

计算三维狭缝流动的有限元新方法

提出一种新的求解狭缝流动的计算方法即有限块法，把三维问题化为二维问题，从而大大节省了计算机内存，缩短计算时间，比三维有限单元法要简便得多。并且还用此法处理了板材挤出模具矩形狭缝流道中的三维熔体流动问题，取得了很好的效果。表明该法在工程应用中有着很好的前景。     

模拟夹层的大变形有限元等厚节理单元模型

利用大变形有限元基本理论,提出了模拟夹层的大变形有限元等厚节理单元模型,并推导了其相关的大变形有限元计算公式,解决了夹层的大变形有限元模拟计算问题.