十定轴多工位模锻成形的三维有限元仿真

通过使用集成化技术,把ＣＡＤ系统和塑性成形有限元求解系统集成在一起,成功地解决了体积成形三维有限元仿真中的复杂三维模具几何建模、六面体网格划分及再划分、六面体网格质量优化和复杂三维模具／工件间的动态接触处理等关键技术难点,并建立了通用的功能完善的体积成形三维有限元仿真系统Ｆｏｒｍｉｎｇ３．使用Ｆｏｒｍｉｎｇ３对实际生产中的复杂锻件的多工位成形过程进行了三维有限元仿真,从而掌握了该锻件的成形规律,同     

基于APDL的热冲压冷却流道优化研究

以汽车防撞梁零件为例,结合传热学与冲压成形相关理论,运用ANSYS进行热冲压冷却过程的仿真模拟,用上、下模具各个流道中心位置横纵坐标、流道半径等参数建立目标函数,利用APDL参数化设计方法对流道进行优化,计算求解出函数的最优解.优化前后的数值模拟结果对比表明,优化后成形件的温度分布更加均匀、应力分布情况得到改善,产品质量得到提高.     

连杆热模锻全过程的仿真分析及模具寿命预测

在考虑连杆热模锻模具的材料性能和工况条件基础上,采用有限元分析软件Msc．Superform对连杆热模锻全过程进行了非线性、大变形热机械耦合分析。实现了对连杆热模锻模具关键部位的弹塑性变形的全过程动态模拟仿真,得到了温度场、等效塑性应力应变场在时间和空间上的分布规律,研究结果符合实际情况,具有现实意义。在此基础上,运用Coffin-Mansion公式对所计算的模具寿命进行了预测,其结果与实际应用中的模具寿命基本一致,为进一步研究不同工况下热模锻成形控制和终锻成形模具结构设计提供了理论依据。     

基于多策略改进神经网络的力学性能近似估算

介绍了应用于Q235焊接力学性能的神经网络近似分析方法,开展了焊接力学性能的样本数据对神经网络近似估算的实验研究,为提高估算的准确度,提出了一种新的基于融合多策略混合粒子群优化BP算法(MSBPA)应用于焊接性能数据的非线性映射处理,建立了估算模型。将估算模型应用于Q235焊接力学性能估算分析。为验证算法的有效性,分别运用了融合多策略混合粒子群优化BP算法、遗传算法优化BP算法和传统BP算法对焊接性能近似估算问题进行对比仿真分析。结果表明:基于融合多策略混合粒子群优化BP估算模型对Q235焊接力学性能有较好的非线性拟合能力,估算值与实验值间最大相对误差仅为3. 5%,具有较优的估算准确性。     

铝型材挤压有限元和有限体积对比模拟

研究了有限元法(FEM)和有限体积法(FVM)模拟金属塑性成形的基本理论和求解方法．针对铝合金门窗型材制品截面形状十分复杂、壁薄而成形坯料厚的具体特点，分别采用FEM和FVM对其挤压成形过程进行了对比模拟．结果表明，FEM计算效率高，但在模拟终成形阶段时，由于频繁的网格再划分，造成模拟结果严重失真；FVM避免了网格再划分问题，模拟精度高，但计算时间长．提出了采用FEM模拟铝型材挤压预成形，FVM模拟终成形的复合模拟方法，解决了料厚而壁薄这类铝型材挤压成形的数值模拟问题。     

十字轴多工位模锻成形的三维有限元仿真

通过使用集成化技术,把ＣＡＤ系统和塑性成形有限元求解系统集成在一起,成功地解决了体积成形三维有限元仿真中的复杂三维模具几何建模、六面体网格划分及再划分、六面体网格质量优化和复杂三维模具／工件间的动态接触处理等关键技术难点,并建立了通用的功能完善的体积成形三维有限元仿真系统Ｆｏｒｍｉｎｇ３．使用Ｆｏｒｍｉｎｇ３对实际生产中的复杂锻件的多工位成形过程进行了三维有限元仿真,从而掌握了该锻件的成形规律,同时对上述关键处理技术的可靠性进行了验证．     

铝合金挤压模具型腔曲线优化设计

应用上限法建立铝合金圆棒料挤压成形的流动模型,推导了坯料在5种不同型腔曲线下变形时的动可容速度场、应变速率场及上限功率的表达式.同时,以挤压力最小为优化目标,对成形过程进行优化,获得最低能耗下的型腔曲线长度;为验证上限解的可靠性,采用FEM对最佳型腔曲线长度下棒料成形过程进行数值模拟,得到了挤压力与型腔曲线表面接触应力的分布曲线,数值解与理论解相吻合;结果表明,在最佳型腔曲线长度及相同的断面缩减率下,3次曲线和余弦曲线为最优的模具型腔曲线.     

复杂铝型材挤压成形有限体积仿真

根据型材挤压成形属于特大变形、热-力耦合、坯料头部存在变形死区等特点,采用欧拉描述有限体积法(FVM)模拟了3级复杂型材的挤压成形过程,避免了传统刚塑性有限元法无法模拟变形死区,拉格朗日描述有限变形弹塑性有限元法难以重划特大变形网格等难题．模拟过程中,采用欧拉描述FVM仿真坏料流动,采用拉格朗日描述有限元法仿真模具变形和应力,采用显式动态接触算法仿真坏料与模具之间的相互作用．确定了兼顾仿真精度和速度的有限体积网格的最小尺寸和单元最大数量,提高了计算效率;建立了6063-T5铝合金在不同变形温度下的系列热-本构-摩擦模型,获得了金属流动、力能、温度、密度变化分布．为工艺和模具参数优化提供了依据．     

基于TOPSIS和CRITIC的齿轮坯闭式热模锻工艺方案评估

目的 基于热力耦合机理,应用模型数值仿真和多参数化的评价机制,实施方案寻优,从而提升齿轮坯闭式热锻工艺的设计效率和成形质量。方法 基于DEFORM仿真软件对某工程齿轮坯锻件的3种闭式热模锻成形工艺方案进行CAE仿真分析,研究其金属塑性流动规律,并采用TOPSIS(Technique for Order Preferences by Similarity to Ideal Solution)和CRITIC(Criteria Importance Though Intercrieria Correlation)相结合的方法,构建以应变、应力、载荷、充填性、磨损等8个评价指标的评估模型及权值计算方法,进行工艺方案评估。结果 通过仿真可以发现不同的预锻方案,金属塑性流动方式不同,成形结果不同,其中方案1未填满,成形有毛刺,受载不均匀,模具损伤值较大;方案2受载均匀,填充饱满,模具磨损深度大,等效应力大;方案3成形质量较好,但受载不均匀,且同样模具磨损深度大,等效应力大;综合考虑锻件成形质量和模具使用寿命,通过指标同向标准化处理、权重计算,得到方案1、2、3贴近程度分别为0.446、0.511、...     

30SiMnCrB5热成形钢的微观组织和力学性能

为了提高热成形钢的综合性能,设计了一种C-Si-Mn-Cr-B系热成形钢,采用热膨胀仪测定并研究了30Si Mn Cr B5热成形钢的连续冷却转变曲线和相变规律.分析了经轧制、退火及热成形模拟后钢板的微观组织形貌和力学性能,结合等密度线极图的方法,判定了热成形模拟后钢板中马氏体变体与母相的取向关系.30Si Mn Cr B5热成形钢具有较好的淬透性,临界冷速为5℃·s-1,有效抑制了珠光体和贝氏体的形成,完全马氏体组织的硬度可达600 HV以上.热成形模拟后的微观组织由板条马氏体和残余奥氏体构成,残余奥氏体主要以薄膜状分布在马氏体板条间,质量分数为6%~8%,抗拉强度为1800 MPa左右,总伸长率可达10%以上,强度和塑性的匹配较好.热成形模拟后30Si Mn Cr B5热成形钢板中马氏体变体与母相的取向关系更接近N-W关系,12种变体没有都出现在原始奥氏体内.     

空心圆柱齿轮热精锻生产工艺及实验研究

齿轮制造是一个连续化生产过程,精密锻造生产齿轮既要保证生产连续、高效,又要保证模具的可靠.文中针对空心圆柱齿轮,提出了带心轴、无心轴-空心坯和无心轴-实心坯3种精密锻造模具方案,预测了3种方案精锻齿轮的成形载荷,通过有限元仿真分析了3种方案的齿轮成形过程、金属流动规律、模具受力状况和成形载荷,并设计了相应的生产工艺流程,比较了3种精密锻造方案和传统切削齿形加工的生产效率和材料利用率.通过齿轮热精锻实验验证了有限元仿真和载荷计算的准确性,确定无心轴-实心坯为行星齿轮热精锻生产的最佳工艺方案.     

基于Hammerstein模型和GA的非线性广义预测控制

针对Hammerstein型的非线性系统,给出了一种基于GPC的预测控制方法.分析了使用近似法求解控制量的缺点,据此提出了基于遗传算法的控制量优化求解策略.以一个热交换器作为仿真实例,分别使用遗传算法和两种近似法求取控制量,并比较了3种情况下的控制效果.仿真结果表明基于遗传算法的预测控制器具有良好的性能.     

新型砂轮成型模具钢(JK3)研究

试验研制了一种适用于制造砂轮成形这类模具的新钢种JK3,该钢具有高的强韧性,热处理微变形性和良好的氮化性能,用于制造砂轮成形模具比45#钢提高寿命1倍以上。     

基于规则的小型冲压模具报价系统

文章针对小型冲压模具,利用基于规则的表示法设计典型工艺库、标准工序库、匹配知识库和工艺编码,运用部件的制造工时定额详细计算成形零件成本。建立标准模架价格数据库,根据得到的成形零件成本,采用模架估算法实现模具快速报价;最后通过实例验证了这种成本估算方法的有效性,达到了开发实用、合理的冲压模具报价系统,并为模具企业提供科学报价方法的目的。     

高强度钢板热塑性行为及在车身轻量化中的应用

为深入研究板材热塑性变形机理以及促进热成形工艺在汽车结构件生产制造中的应用,采用理论、试验与仿真相结合的方式,基于高强度钢板热-力-相变耦合本构关系,结合弹塑性非线性大变形分析建立了热塑性成形动力显式有限元列式,开发了高强度钢板热成形数值仿真有限元分析软件,对一款U型试件的热成形过程进行数值模拟,模拟结果与试验一致,且通过拉伸试验获得了成形后零件的力学性能,屈服极限在1 100 MPa以上,强度极限可达1 500 MPa以上. 并通过数值仿真对比一款热成形前保险杠与原始冷成形保险杠的碰撞过程,得出保险杠采用热成形件可减重36.5%,比吸能比原始模型增加16.0%.     

HCZ模型参数求解的新方法

在实际应用中发现,胡-陈-张(HCZ)模型的线性回归参数估算法存在一定的局限性,使求解出的参数值出现了一定的偏差,导致该模型预测精度降低。在研究HCZ模型的基础上,提出应用麦夸特法和全局最优算法对该模型进行非线性参数估算;并通过实例计算与线性回归法计算结果进行对比。结果表明,非线性法计算出的参数值更加准确,产量和累计产量与实际生产数据拟合效果更好,误差仅为7.59%和5.05%,可作为求解HCZ模型参数值的新方法。     

盒形件压铸模具冷却流道排布的研究

为了给盒形件压铸模具冷却流道的设计提供依据,提出了一种新的冷却流道排布的优化方法.采用有限元模拟对盒形件压铸模具的热平衡、温度场、热应力、热疲劳分布和铸件的凝固分数进行了分析,确定出了冷却流道传热系数和流体流速之间的关系,在模具冷却流道横向排布和纵向排布情况下,得到了模具热应力、热疲劳和铸件凝固分数随冷却流道排布间隔变化的规律.考虑到模具材料的屈服应力随温度变化的特点,提出了采用热应力影响因子来评估模具在热应力作用下的安全程度.研究结果表明,在满足生产效率的情况下,为保证工件能够达到一定的凝固分数,应尽可能地增大冷却流道的间距,以减小模具热应力,增加模具的热疲劳寿命.当冷却流道横向排布间距为25 mm时,模具只需6次循环即可达到热平衡,模具的热应力和热疲劳区域位于模具型腔下10mm以内的区域,并且热应力影响因子均小于0.5.     

基于混合磨损模型的模具轮廓优化设计

针对成形过程模具的磨损剧烈,模具寿命低的问题,采用混合磨损模型对模具轮廓进行优化设计。以轮毂锻造成形过程中上模芯磨损为例,对上模芯轮廓进行分析,确定待优化的3个设计参数。根据黏着磨损、磨粒磨损及氧化磨损这3个磨损模型建立新磨损计算模型,并通过有限元软件数值模拟获取模具轮廓各处的磨损,以等磨损量作为模具轮廓磨损均匀的评判标准。在此基础上,以有限元软件数值模拟数据作为训练样本,采用BP神经网络建立上模芯轮廓设计参数与模具等磨损量的非线性映射关系。最后,结合训练好的函数映射关系和遗传优化算法,对轮毂锻模的上模芯进行形状优化设计,反求出磨损最均匀状态下的上模芯设计参数。研究结果表明:优化后上模芯等磨损量比优化前减少了29.65%,且最大磨损下降了12.59%,上模芯磨损更均匀且最大磨损量更小。     

房间热平衡方程应用分析

结合郑州地区气象条件和某住宅典型房间,介绍了房间热平衡方程的具体应用和籍此解决的实际问题,给出了各分析项的求解过程及相应算法.提出了应用房间热平衡方程进行房间热过程的模拟与仿真及CFD应用程序设计的基本方法.     

基于插值求解与数值模拟的三维模具补偿方法

模具补偿是金属板料成形中控制回弹的主要方法.针对迭代修正方法在三维模具补偿中效率低、精度差的问题,提出一种基于插值求解与数值模拟的模具补偿方法.通过定义成形后工件形状误差与模具型面偏差之间的函数关系,求解得到了工件成形所需的理想模具补偿量;在有限元模拟中,沿回弹前后节点连线方向进行工件网格面节点反向调整,并对补偿后的节点群进行逆向处理,实现模具补偿面重构.该方法简化了三维模具型面的补偿流程,可实现模具型面内不同位置的独立、非均匀补偿,并保障了模具补偿型面的光顺性.以轨道车辆司机室车顶蒙皮为例,对比了不同模具补偿型面成形后工件的回弹量和形状偏差,并采用研究中获取的理想模具型面进行工件试制,结果表明成形件满足精度要求.