圆柱斜齿轮闭式温锻数值模拟

采用闭式温锻成形工艺方案成形圆柱斜齿轮,相对于传统切削工艺,可以降低能耗提高工效.依据圆柱斜齿轮几何结构,设计出合理模具工装;将凹模设计成轴承式凹模,当锻件顶出时,凹模自动沿轴向自转,锻件被旋出凹模;采用三维刚粘塑性有限元法对其成形进行数值模拟分析,得到成形过程中的等效应力、应变分布图以及载荷-行程曲线图;模拟结果表明,坯料向齿腔充填时,齿根处等效应力、等效应变值较大;最后充填阶段,齿顶处等效应力、等效应变值较大,载荷也出现陡增现象.     

凹模温度对AZ31B镁合金板材冲压成形性能的影响

采用Nakazima半球凸模胀形法获取不同凹模温度下AZ31B镁合金板材的成形极限曲线(FLC),研究了温冲压过程中凹模温度对镁合金板材成形性能的影响.运用有限元法对等双拉试样进行热-力耦合模拟,得到不同凹模温度下的温度场,分析AZ31B镁合金板材与凹模在热传递过程中的热-力耦合关系.另外,通过试制汽车行李箱铰链支架盖板零件,验证了实际工况下凹模温度对AZ31B镁合金板材成形极限的影响.结果表明:凹模温度的降低,会显著改变AZ31B镁合金薄板成形时的温度梯度分布,造成材料成形极限的下降以及破裂位置的改变;不同凹模温度下所得FLC的模拟值与其实验值相符.     

AZ31镁合金热轧开坯变形行为的有限元模拟

采用二维弹塑性大变形热力耦合有限元法(FEM),对半连续铸造AZ31镁合金热轧开坯过程第一道次进行模拟,分析变形区内轧件的应力场、应变场的分布及整个热轧过程中的温度场的变化规律.实验结果表明:在轧件变形区内,等效应力沿轧制方向逐渐增大,在中性面附近达到最大值54.1 MPa,随后又逐渐减小;靠近轧件表层σ_x为压应力,靠近心部为拉应力,在变形区σ_y主要为压应力,由表面到中心σ_y逐渐减小;等效应变沿轧制方向逐渐增大,在轧件出口处达到最大值0.253;在整个轧制过程中,轧件内部节点的温度变化缓慢,而表面节点的温度变化剧烈,轧制完成后,表面温度从500℃降低到467℃,中部温度从500℃升高到503.1℃,心部温度从500℃升高到502.2℃.     

铸造镁合金的应力分布数学模拟研究

为了优化铸造AZ91镁合金的铸造工艺,采用ProCAST软件对AZ91镁合金半连续铸造过程中的应力分布进行了数学模拟,研究了铸造温度、拉坯速度对AZ91镁合金铸件等效应力分布和热裂纹倾向的影响。结果表明:AZ91镁合金半连续铸造结束时,随着距离铸锭心部距离的增加, AZ91镁合金铸锭的热裂倾向HCS逐渐减小, AZ91镁合金铸锭心部的热裂倾向要高于表层;在相同位置处,铸造温度越高则HCS值越小,表明铸造温度越高热裂倾向越小;在不同拉坯速度下,铸锭心部的HCS值都大于表层, AZ91镁合金铸件在相同位置处的热裂纹倾向随着拉坯速度增加而增大。     

镁合金板材温热成形性能

通过热模拟单拉试验,获得了AZ31镁合金板材在不同工艺条件下的真实应力应变曲线,分析了温度和应变速率对流变应力的影响.通过极限拉伸比试验,研究了轧制、退火、拉伸温度、拉伸速度、拉延间隙以及压边力等工艺因素对镁合金板材成形性能的影响.结果表明:交叉轧制和退火工艺能够显著提高镁合金板材的力学性能;在极限拉伸温度150℃、极限拉伸速度15 mm/s的工艺条件下,极限拉伸比能够达到3.0;AZ31镁合金板材适宜的拉延间隙为板厚的1.2倍.     

多轴非比例载荷下镁合金AZ21的疲劳性能研究

镁合金作为结构件承受多轴复杂载荷,其失效形式多为多轴疲劳失效.本文在空气环境中对镁合金AZ21分别进行了单轴、纯扭以及多轴循环力学性能研究,揭示了不同加载路径下材料的变形主导机制.疲劳试验结果表明,在相同等效应力幅下,非比例加载路径下镁合金AZ21的寿命较单轴、纯扭路径显著降低.采用Basquin公式预测镁合金AZ21在复杂载荷下的疲劳寿命.通过将路径非比例度的概念引入到Basquin公式中,可合理预测相同加载幅值下圆形路径和菱形路径作用时镁合金AZ21的疲劳寿命.     

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.     

镁合金塑性成形技术--AZ31B成形性能及流变应力

通过热模拟压缩试验研究了镁合金AZ31B在不同温度下的成形性能,获得了200～400°C温度下的镁合金变形特性和流动应力.试验结果发现,镁合金在低于200°C以下的温度范围内变形困难,发生断裂.在高于400°C时,由于镁合金极易氧化,不适合塑性加工.试验显示,镁合金塑性成形的最佳温度为250～400°C.由于镁合金在高温下的软化效应,流变应力随应变的增加而下降,提出了适合镁合金塑性成形的流变应力模型.试验结果表明,该模型适用于镁合金热变形过程的流变应力分析.     

高Nb--TiAl合金叶片锻造模拟

采用Deform-3D有限元软件模拟β-γ高Nb-TiAl合金叶片等温锻造,分析等效应变场、等效应力场与温度场的分布.叶片等温锻造中叶身与榫头的等效应变分布均匀,随着上模具压下速度的增大和预热温度的升高,变形过程中等效应力降低,有利于动态再结晶的发生;上模具压下速度在1.0~1.5 mm·s-1、预热温度在1250~1300℃有利于提高β-γ高Nb-TiAl合金叶片锻件的质量.     

基于DEFORM-3D的镁合金齿轮热锻成形工艺优化

以经均匀化处理后的铸态AZ80A镁合金的本构模型和动态再结晶(DRX)模型为基础,基于DEFORM-3D软件进行二次开发,通过正交试验设计,研究了铸态AZ80A镁合金直齿锥齿轮的最优热锻成形工艺参数,并对其进行验证和分析。结果表明,最优的工艺参数组合为：模具温度为623 K,坯料温度为693 K,摩擦因子为0.2,模具速度为0.5 mm/s.在该工艺下进行热锻成形,锻件大部分区域发生完全动态再结晶(DRX),齿形处平均晶粒尺寸小于10μm,锻件成形效果良好。     

晶界形貌、织构对AZ31镁合金各向异性的影响

采用金相观察、织构分析、拉伸实验等方法,研究了变形工艺、晶界形貌及织构对AZ31镁合金屈服强度及延伸率各向异性的影响.结果表明:轧制过程会使晶粒拉长而产生平直晶界,当拉伸应力方向与平直晶界走向成45°时,AZ31镁合金总是表现出低屈服强度和高延伸率;除了织构之外,晶界形貌也在一定程度上影响着镁合金的力学性能;当拉伸应力与平直晶界走向成0°或90°时,基面滑移的Schmid因子和拉伸孪晶是影响镁合金力学性能的主要因素.     

AZ61镁合金热压缩流变应力的实验

采用Gleeble-1500型热模拟机,对AZ61镁合金进行高温压缩实验,分析该合金在不同变形温度与应变速率条件下的压缩流变应力.研究AZ61镁合金在热变形时,流变应力与变形温度、应变速率之间的关系,并建立相应的流变应力模型.结果表明,AZ61镁合金在高温压缩变形时,当变形温度一定时,流变应力随应变速率的增大而增大;而当应变速率一定时,流变应力随变形温度的升高而降低.AZ61镁合金的热变形过程均表现出较明显的动态再结晶特征,其流变应力的变化规律主要受加工硬化和再结晶软化两者机制的共同作用.在热变形下,AZ61镁合金峰值流变应力可以用双曲正弦模型来进行较好的描述.     

应力状态对AZ31镁合金最佳成形温度的影响

在20～250℃温度范围内,对AZ31镁合金薄板进行了单向拉伸、筒形件拉深以及胀形试验,并用金相显微镜观察了试验后试件的显微组织。分析了AZ31镁合金在不同工艺所对应的应力状态下塑性变形特点及其最佳成形温度。结果表明,变形过程中所受应力状态对AZ31镁合金最佳成形温度的影响很大,AZ31镁合金在成形过程中受单向拉应力时,其总延伸率随成形温度的升高而增加;应力状态主要为压应力时,最佳成形温度应在tr=1以下;而应力状态主要为双向拉应力时,其最佳成形温度应在tr=1以上。     

AZ31镁合金变形行为的热/力模拟

采用GLEEBLE-1500热／力模拟机在变形温度为423～723K,应变速率为0．01～10s^-1,最大变形量为60％的条件下对铸态AZ31镁合金进行热／力模拟研究,并结合热变形后显微组织,分析合金力学性能与显微组织之间的关系。研究结果表明：应变速率和变形温度是影响变形激活能的关键参数;当变形温度一定时,流变应力和应变速率之间呈线性关系,合金的变形激活能在523～573K时变化不大,而在大于573K时增大较快,可用包含Arrheniues项的参数Z描述AZ31镁合金热压缩变形的流变应力行为。     

Mg-Al-Zn系合金高温压缩流变应力研究

在Gleeble-1500热模拟机上对Mg-Al-Zn系合金(AZ31和AZ80)的高温压缩流变应力行为进行研究.结果表明:材料真应力-应变曲线呈现动态再结晶特征.合金元素含量差异引起材料高温变形行为不同.AZ31合金流变应力行为受变形温度影响:变形温度低于350℃时呈幂指数关系;高于350℃时呈指数关系,应力指数n为7,热变形激活能Q为112 kJ/mol.AZ80合金高温流变应力符合幂指数关系,应力指数n为6,热变形激活能Q为220 kJ/mol.     

镁合金氩弧焊接头深冷处理及其力学性能

用交流钨极氩弧焊(TIG)对7mm厚AZ31镁合金板材进行了焊接试验;对焊接接头进行了深冷处理试验,深冷处理温度为-160℃,保温时间分别为4、8和12h;对深冷处理前后的AZ31镁合金焊接接头进行了拉伸试验,测试了AZ31镁合金TIG焊接接头的强度;用扫描电镜SEM观测了拉伸试件断口形貌;测试了AZ31镁合金TIG焊接接头的硬度分布。试验结果表明,在深冷处理温度为-160℃、保温时间为8h的情况下,深冷处理后镁合金焊接接头的各项力学性能均达到了最佳状态。     

地铁车站底板早龄期耦合约束应力分析

为了探讨地铁车站底板早龄期应力发展规律,基于温、湿度耦合作用,考虑约束和松弛因素,建立了早龄期耦合约束应力计算方法,利用COMSOL有限元分析软件,对不同温度和不同尺寸下的地铁车站底板应力进行了计算分析,为实际工程施工和抗裂性研究提供了理论参考.结果表明:当养护温度小于20℃时,最佳入模温度宜等于养护温度;当养护温度大于等于20℃时,最佳入模温度宜为20℃;板长对应力影响较小,且平面方向应力分布较为均匀;板厚对应力影响较大,两者呈反比关系;底板一次性浇筑厚度不宜大于1.15 m.     

稀土Gd对AZ系列镁合金压铸件性能的影响

研究了添加稀土元素Gd(0～3.0%)对AZ镁合金压铸件力学性能的影响,试验结果表明:随稀土Gd加入量的增加,AZ镁合金抗拉强度和屈服强度先有提高,过量的稀土Gd反而使AZ铁合金抗拉强度和屈服强度下降.稀土Gd加入量为1.5%时,稀土对AZ镁合金的力学性能强化效果最好,在室温及150 ℃温度条件下AZ-Gd镁合金综合性...     

孪生对镁合金热压缩变形应力及流变硬化行为的影响

为增强镁合金的成型性能,采用热压缩、金相和X线衍射等方法,在温度为350-400℃,应变速率为10-2/s条件下,分析孪生对镁合金热压缩变形过程中流变应力及变形末期流变硬化行为的影响.研究结果表明:在变形过程中,AZ41和ZK60 2种合金的流变应力都随着热压缩温度升高而下降;由于初始织构不同,AZA1镁合金的变形模式主要是孪生,AZ41对应的流变应力峰值高于ZK60合金的流变应力峰值;在变形中期,AZA1合金中仍存在大量的孪晶,使其稳态流变应力始终高于ZK60合金稳态流变应力;在变形末期,孪生导致AZA1镁合金流变硬化行为;ZK60镁合金由于再结晶的软化作用,依然表现为稳态流变.     

镁合金压铸工艺的数值模拟

运用有限元模拟软件对镁合金AZ91D压铸零件的充型和凝固过程进行数值模拟,分析完全凝固后存在于铸件中的缩孔及气孔缺陷的体积分数;以铸造缺陷尺寸为标准,研究压射速度、浇注温度及模具初始温度3种压铸工艺参数对铸件质量的影响,获得优化的压铸工艺参数,为减少镁合金零件的缩孔和内部气孔、提高压铸件致密度和表面质量提供依据。模拟结果表明,铸件中存在最小缺陷的最佳压铸工艺参数是:冲头压射速度为2.4 m/s,浇注温度为655℃,模具初始温度为200℃;最终获得的缩孔的体积分数仅为1.909 80%,气孔体积分数为1.766 83×10-6。