7A55铝合金厚板的微观组织和性能不均匀性

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、织构分析、硬度、电导率、拉伸测试等实验手段研究7A55铝合金厚板T6态微观组织与性能沿厚度方向的演变规律。研究结果表明：在板材的厚度方向上,板材的微观组织和硬度、电导率、强度、织构等存在不均匀性。从板材表层到心部,其再结晶分数依次降低,残余第2相体积分数、电导率和强度依次升高,表层硬度比心部的高,1/4层的硬度最高。心部含有最多的轧制型织构为铜织构{112}á111？,黄铜织构{011}á211？和S织构{123}á634？,表层含有最多的再结晶织构为{001}á100？。轧制型织构具有更大的泰勒因子M,对强度贡献更大,表层的再结晶严重削弱了其力学性能,影响各层力学性能差异的主要因素是再结晶及织构。     

差温轧制工艺对7050铝合金厚板组织与性能的影响

通过调控轧制过程轧件表层与心部温差,实现厚度为76 mm的7050铝合金板的差温轧制。采用金相、硬度、室温拉伸、SEM和EBSD等方法研究差温轧制对厚板不同厚度层组织与性能的影响。研究结果表明：与常规轧制厚板相比,差温轧制厚板通过控制心部与表层的屈服强度,提高厚板变形均匀性,使厚板各厚度层难溶相尺寸均匀。但由于差温轧制人为降低板材温度、增大厚板的变形储能,使厚板再结晶程度提高。总体而言,差温轧制可提高7050铝合金厚板的厚向硬度与拉伸性能的均匀性;厚板各层硬度的不均匀性由10.7%下降到3.0%,厚板各层抗拉强度的不均匀性由9.0%降低到0.7%。     

7050铝合金厚板淬火过程的数值模拟研究

采用Deform 3D有限元软件对尺寸为630 mm×300 mm×80 mm的7050铝合金厚板淬火过程进行模拟,研究了厚板的温度和残余应力分布情况,同时对比分析了淬火水温对厚板淬火过程的影响. 结果表明,淬火过程中温度分布不均匀,淬火刚开始时,表层温度下降较快,冷却速率约为131.5 ℃/s,内部温度下降缓慢,冷却速率约为33.2 ℃/s,厚板整体能够被固溶. 淬火初期,厚板表层呈现拉应力,内部为压应力;淬火完成后,心部变为拉应力,最大值为131 MPa,表层为压应力. 随着淬火水温的升高,通过淬火敏感区的冷却速率降低,厚板中的残余应力略有减小;采用25～80 ℃水淬均能获得过饱和固溶体,选用80 ℃进行淬火时的残余应力稍有降低.       

轧制差厚板方盒件拉深成形的实验与数值模拟

分析了轧制差厚板的显微组织和力学性能存在差异性的原因.针对差厚板方盒件的拉深成形过程建立有限元模型,探讨了其变厚度特性及性能差异化特征的建模方法.通过对比实验及模拟条件下方盒件的成形结果,证明了有限元模型的可靠性.根据验证后的有限元模型,以极限拉深高度和过渡区中心线偏移量为评价标准,分析了差厚板的几何参数(过渡区长度、过渡区位置、薄区与厚区的厚度差)对其拉深成形的影响.结果表明,过渡区越长、厚区占比越大、薄区与厚区的厚度差越小,则差厚板的拉深成形性能越好.确定差厚板的几何参数时,需综合考虑板料的成形性能和轻量化效果.     

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.     

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.     

基于数值模拟的厚板小孔类的模具寿命预测

随着冲压技术的不断发展,厚板小孔类零件的开发越来越多。但是生产此类零件的模具通常工作在恶劣的环境中,所以这类零件的广泛生产受到制约,其中一个重要的制约因素是模具寿命。因此选择厚板小孔冲裁模具作为研究对象,在分析了厚板小孔冲裁模具的特点和模具寿命研究理论的基础上,得到了模具寿命的影响因素,然后基于塑性成形有限元分析软件DEFORM进行模具寿命的数值模拟,通过分析凸模所受等效应力与磨损量的变化,总结出不同工艺参数对凸模寿命的影响规律。     

基于CFD的脉冲转换器流动均匀性数值研究

一款8缸柴油机采用双排气管双增压器结构,每根排气管对应4个气缸。共用一根排气管的气缸各缸发火间隔不同,不均匀的排气压力冲击增压器,导致增压效率下降,柴油机性能恶化。为了缓解不均匀排气对增压器造成的冲击,在排气管和增压器中间增加了缓冲装置——脉冲转换器,采用流体仿真软件对脉冲转换器的结构进行了优化设计。结果表明,将脉冲转换器外边框改为椭圆、导流板截面改为抛物线型并降低导流板高度,可有效提高进入增压器燃气的流动均匀性,使脉冲转换器出口的流速不均匀度从27.9%降至8.3%。     

高强铝合金厚板淬火残余应力数值分析

采用有限元分析方法,利用deform软件模拟分析了高强铝合金厚板的淬火冷却过程。获得了高强铝合金厚板淬火温度场、应力场和变形场分布规律。并利用点跟踪技术分析了厚板内部和表面不同位置的淬火冷却曲线、平均残余应力曲线以及沿长、宽和厚方向的三个应力分量分布曲线。结果表明,板件的残余应力主要决定于X方向的残余应力分量。厚板表面X方向的残余应力分量值达到最大,最大压应力值为-135 MPa;厚板内部X方向的残余应力分量值达到最大,最大拉应力值为156 MPa.     

铝合金大铸锭超声半连铸多场耦合的数值模拟与实验研究

建立了超声场下直径630 mm的铝合金大铸锭热顶半连铸过程中多场耦合的数学模型,采用有限体积法及自定义函数获得超声作用下结晶器内声场、流场和温度场的分布,并进行工业化实验研究。综合工业实验和仿真结果分析超声对热顶半连铸铝合金大铸锭细晶的机理。模拟结果表明,超声波对宏观物理场的影响非常明显,施加超声后,辐射杆端面下方形成向上的回流区,强烈的紊流促进铝熔体的传质传热,减小液穴深度,使液穴更加平缓,同时初始凝壳点下移,过渡带变窄,铸锭中心处过渡带宽度从342 mm减小到120 mm左右。分析实验结果发现,经超声处理,铸锭组织普遍变得细小、均匀,平均晶粒尺寸减小103μm,最大最小晶粒尺寸差从135μm减小到64μm,且凝固组织晶界变细。     

沥青混凝土不均匀性研究

根据反复试验分析,阐述了产生沥青混凝土不均匀性的原因及解决措施。     

厚规格钢板差厚轧制数值模拟与工艺研究

基于ABAQUS有限元软件,采用显式动力学算法对厚规格钢板三维常规轧制与差厚轧制热力耦合过程进行模拟仿真,获得差厚轧制变形区金属流动与应力、应变分布规律,研究常规轧制与差厚轧制在轧制过程中轧制力与轧制力矩的变化规律,分析差厚轧制对于轧制过程钢板咬入条件的改善.差厚轧制试验结果表明,制定合理的差厚轧制工艺,可以克服厚板坯轧制时的咬入限制,减小头部冲击造成的力矩峰值的影响,增加厚规格钢板心部变形的渗透,在一定程度上可以改善变形均匀性和组织均匀性.     

热电偶不均匀性及实验测试方法的分析研究

热电偶不均匀性是影响热电偶测温准确度的主要因素,因此在使用之前需对热电偶的性能以及使用方法等具有深刻的认识。本文探讨了热电偶不均匀性的表现形式以及影响因素,提出了测试热电偶不均匀性的方法。     

强制对流烘箱内温度场均匀性研究

强制对流烘箱进、回风口的布置是影响箱内的温度场均匀性的关键因素,为了研究开发出更高性能的烘箱,通过数值模拟和实验测试的方法,研究了5种不同进、回风口形式的箱体构造设计方案(双边送风后置回风、双边送风置顶回风、单边送风对向回风、单边送风置顶回风、背部送风双边回风)下箱内的温度场流场,通过分析监测点温度、检测面平均温度,并计算能量利用系数和不均匀系数,结果表明单边送风对向回风是最优方案。优化后烘箱与原方案相比能量利用系数提高17.5%,温度、速度不均匀系数风别降低了26.5%、48.6%。实验测量得整体最大温差为2.5 K。整体最大温差降低了59.7%,温度场流场均匀度提高。     

高强铝合金特厚板的真空轧制复合制备技术

为解决高强铝合金特厚板的心部偏析、疏松、气孔等问题,提出了一种高强铝合金特厚板的制备方法,即基于真空搅拌摩擦焊的热轧复合技术.该技术的流程包括:铝合金坯料表面清理、利用自主研发的真空搅拌摩擦焊机进行坯料封装及复合坯料的热轧和热处理.在0.01Pa真空度下对7050高强铝合金进行焊接封装,然后在450℃和75%总压下率下进行轧制复合,最后对复合板进行固溶+时效处理.分析发现,复合界面无任何裂纹、气孔等缺陷,原始界面消失,两侧金属融为一体,界面仅分布少量细小的MgO颗粒.界面剪切强度达266MPa,达到基材的99%,界面实现了优异的冶金结合.     

TA15钛合金厚板热轧变形规律研究

将热力模拟和数值模拟相结合,研究了TA15钛合金厚板热轧成形工艺,分析了不同变形条件下流变应力的变化规律,获得了不同工艺参数对TA15钛合金厚板应力应变场的影响规律,同时还追踪了在不同轧制阶段板坯内部特征点温度场、等效应力、等效应变的历史变化。研究结果表明：随温度的升高,发生了α相到β相的转变,使流变应力下降;温度在950～1 000 ℃内,流变应力曲线随应变速率下降而变得更平坦;实际生产工艺参数应选取压下量为20 mm、轧制温度为T_β-10 ℃、轧制速度为50～71 r·min^-1时,板坯应变、应力场分布较为均匀。     

地震前兆的数值模拟

针对均匀介质模型模拟地震前兆存在实际地壳介质不均匀、岩石破裂终止区域人为指定等不足,借助ANSYS 12.0数值模拟软件,采用不均匀介质模型模拟地震前兆现象。结果表明,弱介质区是地震前兆出现的主要区域,地震前兆的复杂性主要表现在弱介质区分布的复杂性。该结果能很好地解释地震空区、两头跳和密集—平静—大震的地震前兆现象,为地震预测研究提供了借鉴。     

非均匀流场螺旋桨空泡数值模拟

以某油船螺旋桨为研究对象,基于Rayleigh-Plesset方程,采用Schnerr-Sauer空化模型和可实现的k-ε两层湍流模型,利用计算流体力学(CFD)软件STAR-CCM+模拟了非均匀来流条件下螺旋桨的空泡形态.通过对螺旋桨叶梢区域进行有效合理的网格加密,以较少的网格数量成功捕获梢涡空泡.数值计算与试验结果对比表明:计算结果准确再现了桨叶进出伴流区域空泡初生、发展和溃灭的整个历程;每个相位角叶背片空泡形态与试验观察吻合,片空泡面积相差在5%以内;该数值方法虽然能够捕捉到梢涡空泡,但是还不能对梢涡空泡的非定常特性和空间结构进行准确预测.基于上述结果,该方法适用于非均匀流螺旋桨空泡流动模拟.     

沥青砼不均匀性的原因探讨及解决办法

沥青不均匀性大是有多个原因引起的,有原材料颗粒组成变异的原因,有拌和厂管理方面的原因,也有运输和现场摊铺方面的原因,同时导致集料离析和温度离析,原材料变异是造成沥青砼不均匀一大原因。本文对就种均匀性产生的原因及解决办法进行了探讨。     

Q345B宽厚板微观组织优化数值模拟

为改善Q345B宽厚板中心偏析缺陷,采用CAFE法对连铸凝固末端的铸坯断面微观组织进行模拟计算,研究钢水过热度和铸坯拉速对凝固组织的影响规律。研究结果表明：适当减小过热度和降低拉速能够提高中心等轴晶率,增加晶粒数,减小晶粒平均半径。当钢水过热度由34 ℃降低至25 ℃,拉速由0.68 m/min调整到0.56 m/min后,断面凝固组织中心等轴晶率增加15.1%,晶粒平均半径减小2 135 μm,晶粒数增加367.4%,且模拟组织与试验铸坯得到的微观组织形貌基本一致,铸坯中心偏析缺陷也得到有效改善。