冷却工艺对热轧高强带钢残余应力的影响

为分析不同层流冷却工艺对热轧高强带钢残余应力的影响规律,以ABAQUS有限元软件为基础,采用FORTRAN语言编写用户子程序,建立热轧高强带钢快速冷却过程的有限元模型,对带钢层流冷却过程中温度场、组织及应力场的演变规律进行耦合计算。针对现场工艺,设计并实施过冷奥氏体连续冷却转变(CCT)试验和残余应力测试等试验对模型进行校正。以校正后的模型作为基础模型,修改基础模型的初始条件和边界条件,建立与边部遮挡、稀疏冷却、后段冷却、降低初始温差等4种层流冷却工艺对应的有限元模型,以定量分析4种工艺对减小带钢残余应力的效果。研究结果表明:原来无应力的带钢,经过层流冷却后,带钢宽度方向的应力分布变为边部有较大的压应力,中部有较小的拉应力。4种工艺都能有效减小残余应力,降幅从高到低依次为降低带钢横向初始温差、稀疏冷却、边部遮挡、后段冷却。     

空心车轴径向锻造工艺的模拟研究

针对高速铁路所用的新型空心车轴,在50钢热力学模拟试验的基础上提出了在卧式径向精密锻造机上锻造空心车轴的工艺方案,采用DEFORM-3D有限元软件进行模拟分析,确定了各主要工艺参数,并模拟了整个精锻过程,在对应力、应变分布研究的基础上,分析该工艺变形机制与规律,为其工程设计提供依据.     

基于响应面法的7050铝合金筋板类锻件热模锻成形工艺优化

针对某铝合金航空锻件热锻成形中出现的充填不满、流线穿流、变形不均匀等缺陷问题,以x_1(坯料高宽比)、x_2(坯料温度)、x_3(成形速度)、x_4(摩擦因数)为优化变量,采用响应面法结合有限元数值模拟对锻件成形多目标工艺参数优化进行研究。根据试验设计结果分别建立3个目标函数的二阶分析模型,得到的回归模型预测精度较高,能较好地描述3个目标函数关于设计变量的响应。通过分析建立的响应面3D和2D优化图,采用MATLAB软件对试验参数进行进一步的优化。研究结果表明:锻件成形最优工艺参数如下:x_1为1.3、x_2为450℃、x_3为6 mm/s、x_4为0.3。将优化后的最优工艺参数应用到后续的实际生产验证,锻件成形缺陷得到有效消除,证明该优化方法有效。     

田口方法及其在注塑成型中的应用

本文介绍了田口方法,并将参数设计法、CAE模拟仿真软件Moldflow和有限元前处理软件Hypermesh相结合,对注塑成型工艺参数进行优化.以某电器内的洗涤分水器为例,研究了注塑工艺参数对翘曲变形的影响,实验得出的最佳参数组合可以极大减少翘曲变形.     

钛合金棒材成形过程的有限元分析与试验研究

采用 MSC.Marc 三维大变形热力耦合弹塑性有限元软件和接触分析技术,对Φ7.5 mm 的钛合金棒材四机架连轧过程进行了有限元仿真.对轧件的宽展、应力分布、轧制力、轧制力矩进行了分析,并在模拟的基础上进行了试验验证.试验表明:本次轧制钛合金棒材所制订的试验方案是合理的.模拟与试验相结合,为产品工艺设计提供了科学依据,以达到减少试验次数,降低试验成本的目的.     

车削过程的三维有限元数值模拟

根据三维有限元法,提出车削过程弹塑性大变形的热-力耦合模型,并模拟了超细晶WC硬质合金车刀对AISI-1045碳钢的车削.车削工艺参数为:前角-5°、车削速度1×103mm/s、车削深度1.0mm、车削宽度3.0mm、进给量0.5mm/s.通过车削温度场与应力场的三维有限元模拟,分别得到刀-屑接触区最高温度、车削力与进给力相对车削位移的变化规律.由模拟结果发现,通过改善车刀结构,刀-屑接触区平均温度峰值由430℃下降为365℃;车削力平均值由1500N降至1400N.结果表明,三维有限元模拟可有效地仿真实际车削工艺环境,为优化车削工艺提供参考.     

基于均匀化理论的针织物拉伸形变有限元模拟

针对针织物形变规律问题,以纬平针织物为研究对象,通过均匀化理论建立宏细观线弹性数学模型,确定针织物的周期性边界条件及载荷边界条件,采用数值模拟方法对织物等效弹性刚度求解,并结合有限元方法计算两种纬平针织物在双向拉伸下的应力应变响应值。与试验数据相比,当织物拉伸的应变小于5%时,基于均匀化理论的方法可准确模拟形变的应力应变关系,而当应变超过15%时,该模拟方法存在一定误差,但误差均可控制在9.7%之内。     

基于有限元逆向优化法识别22Mn B5板硬化模型参数

在车辆碰撞过程的数值模拟仿真中,硬化模型的类型及其表征精度对于分析结果的精度有着直接影响.为了更加科学地选取最优硬化模型并得到其精确参数,本文采用有限元模拟软件与优化软件相结合的有限元逆向优化方法,同时结合热成形22Mn B5高强钢板在不同变形速率下的单向拉伸试验,对Swift、Voce以及Hockeet/Sherby三种硬化模型自动进行参数识别优化,得到了不同应变速率下的最优硬化模型及其相关参数;根据优化得到的硬化模型参数,建立起了不同应变速率下表征材料变形的仿真卡片,用于有限元软件标定22Mn B5高强钢在各个应变速率下的应力-应变曲线以便应用于模拟仿真;结合数字图像相关(DIC)方法对试验数据与优化得到的模拟结果进行对标,发现22MnB5高强钢在硬化阶段的应力值逐渐趋向于某一定值,饱和类的硬化模型对其变形行为的表征精度更高.通过对单向拉伸试验过程的位移-载荷与局部应力-应变进行模拟和对标,发现Hockeet/Sherby硬化模型在各个应变速率下的表征精度均为最高.另外,设计了R5缺口、R20缺口、纯剪以及拉剪4种工况下的拉伸试验,并对所建立的材料卡片进行仿真验证,均得到很好的对标效果.结果表明,所建立的热成形22Mn B5高强钢材料卡片适用性良好,采用有限元逆向优化方法确定硬化模型参数的方法精度高且方便可行.     

节理岩体宏观力学参数尺寸效应的数值试验

基于Mont-Carlo法,建立了节理岩体的结构面网络,采用RFPA2D-DIP数值模拟软件把生成的网络图转化为有限元网格,从而建立能反映材料细观结构的数值模型.对其中6个不同尺寸的节理岩体试件进行单轴受压数值模拟试验,分析了不同尺寸节理岩体应力与应变之间的关系,以及抗压强度和变形模量的尺寸效应,并对岩体的破坏过程进行了研究,描述了1500mm×1500mm岩体的破坏过程.结果表明,随着岩体尺寸的增大其抗压强度和变形模量均减小,但变化幅度却越来越小,抗压强度随尺寸增大趋于稳定的速度更快,并得出了指数衰减的拟合关系式,不同尺寸岩体的破坏过程大致相同.该研究方法为节理岩体宏观力学参数的研究提供了一种新方法.     

箔材激光弯曲成形的有限元模拟

建立了箔材微尺度激光弯曲成形的三维热力耦合有限元模型,并采用大型非线性有限元软件MSC.Marc对其激光弯曲成形过程进行数值模拟.通过模拟计算得到了箔材弯曲变形过程中的温度场、变形场与应力应变场.分析了应力、温度、变形三者之间的内在关系.研究发现:采用功率为25 W,光斑直径为0.2 mm的激光光束,以100 mm/s速度扫描厚度为0.1 mm的不锈钢箔,其弯曲成形的主要机理为温度梯度机理.     

基于正交法的薄壳类注塑产品翘曲变形控制

文章以某电子产品薄壳类注塑件为研究对象,采用多因素正交试验的方法,对注塑成型过程进行有限元模拟,获得塑件在不同工艺参数下的整体翘曲变形量,并以整体翘曲量为考核指标,通过分析正交试验中的各因素对评价指标的影响,确定了ABS GP22材料塑料件优化的工艺参数组合。通过物理实验验证,效果良好,解决了塑件的翘曲变形缺陷,实现了理想的装配效果。     

430铁素体不锈钢焊接接头的强度评定

测试并控制焊接接头局部强度,对改善焊接工艺、提高接头整体性能非常必要.提出一种双孔微剪切方法,以无损或低破坏待测体为前提,在被测材料区域两侧钻2个直径为6mm的孔,进行剪切试验.通过测试系统中的LabvIEW软件控制部分,输入加载过程中载荷传感器和位移传感器的传输信号,输出反映材料变形性能的加载响应曲线,通过转化获得屈服剪切应力和最大剪切应力.建立双孔微剪切试验的有限元模型,选择不同屈服应力和加工硬化指数的材料进行有限元模拟,拟合得到试验剪应力-应变曲线与材料强度参数的相关性,获得了材料强度的参数.并利用双孔微剪切试验,测定430铁素体不锈钢焊接接头上各微区的强度.     

汽车轮毂旋压成形过程的有限元数值模拟

文章利用弹塑性理论方法,建立了汽车轮毂旋压的合理力学模型;采用成形分析软件DEFORM-3D对轮毂旋压的整个成形过程进行有限元数值模拟,得到了各道次下的应力应变分布效果图及相应的曲线图;分析了变形区的应力、应变分布规律,为有效地进行工艺研究、优化工艺参数提供了方法和依据.     

Q345B钢材GTN模型损伤参数标定及应用

目的标定Q345B钢材GTN模型损伤参数及评价损伤参数,并对钢管相贯节点的损伤起始位置进行预测.方法对取自Q345B钢材的光滑圆棒和带缺口的圆棒试样进行单轴拉伸试验,采用逆推法标定GTN细观损伤力学模型参数,并应用有限元分析方法预测相贯节点的损伤起始位置以及开裂破坏过程.结果引入的GTN细观损伤力学模型参数的支管端部荷载-相对凸凹变形曲线与试验结果吻合较好,有限元分析计算得到的损伤起始点荷载和位移与试验结果接近,并且有限元模拟的损伤起始位置与试验中观测到的裂纹开展起始位置相近.结论 Q345B钢材GTN损伤本构模型,能够模拟结构断裂过程,预测结构的断裂荷载、断裂位移、破坏位置.     

直齿圆柱齿轮精锻模具设计及有限元分析

针对某直齿圆柱齿轮,进行了带浮动式凹模的精密锻造模具的设计.并结合此浮动式模具结构,利用刚塑性理论方法建立了该直齿圆柱齿轮精锻的合理有限元模型,采用DEFORM-3D软件对整个成形过程进行有限元数值模拟.得到了变形区的速度场分布、坯料的damage分布等,分析了其分布规律.由此验证了带浮动式凹模的精锻模具结构的合理性,为有效地进行工艺研究、优化工艺参数提供了方法和依据.     

基于GTN模型的AZ31镁合金手机壳拉深工艺分析

基于GTN损伤模型,采用有限元软件ABAQUS建立了手机壳的有限元模型,并将模拟结果与试验对照,验证了有限元模型的可靠性。分析了成形温度、压边间隙和摩擦系数等对镁合金手机壳冲压成型过程的影响。通过比较不同参数下的孔洞体积分布,分析出各个工艺参数对手机壳拉深的影响。通过对三个拉深过程中的主要工艺参数模拟结果进行分析比较,得出了AZ31镁合金手机壳最合适的成形温度和压边间隙,而较低的摩擦系数0.05能够使板材更好地成形。     

行人头型冲击器试验有限元建模及敏感参数分析

随着有限元仿真模拟计算技术的成熟,有限元模型越来越多被用于汽车碰撞安全研究进行模拟试验,有限元模型的调试和对标对模型复现实际试验的精确程度有着重要影响。为研究影响有限元模型仿真计算与实际试验输出差异的主要因素,进行了14次行人头模块冲击试验,并建立了相应的有限元模型进行仿真模拟。在有限元模型对标的过程中,通过改变有限元模型结构建立上的处理方式和一些容易影响有限元模型输出的参数,得到了一些有限元模型对标的有效手段,并总结了有限元建模过程中需要严格控制的对结果影响显著的敏感参数。     

数控转台蜗轮转动元动作的热变形有限元分析

为研究数控转台传动系统元动作的热误差建模方法,首先介绍了元动作理论以及有限元数值模拟的温度场模型假设及边界条件,并分析了温度场仿真所需的摩擦机理及参数计算方法 .采用ANSYS仿真分析从稳态和瞬态两个方面对转动元动作进行数值模拟,并给出其中关键元动作的温升曲线,分析了元动作瞬态、稳态及热-结构耦合温度场和变形场,得到元动作温度分布云图、温升量及热变形量.通过热变形理论计算和热变形有限元分析,得到考虑动作件热变形的传动系统元动作热误差模型.     

冲压连接接头拉剪强度的有限元分析

本文针对冲压连接接头拉剪强度的数值模拟方法进行研究。对0.7 mm低碳钢 0.7 mm低碳钢以及 1 mm低碳钢 1 mm低碳钢板冲压连接接头的剪切拉伸过程建立有限元模型,采用数值模拟的方法分析了冲压连接接头的拉剪强度及失效形式。并且通过试验过程验证有限元模拟结果的可靠性。在确定有限元模型可靠的情况下,分析了冲压连接接头处的网格尺寸以及冲压连接接头的嵌入值对冲压连接接头的影响。研究结果表明：有限元模拟结果与试验结果吻合良好;合适的网格尺寸能够在优化计算时间的同时得到可靠的计算结果;冲压连接接头的拉剪强度受上板嵌入值影响。     

汽车镁合金发动机支架压铸工艺的优化设计

结合实际生产,针对某款车型的镁合金发动机支架的压铸成型工艺,采用数值模拟方法,设计并优化了其浇注系统及压铸工艺参数,进行了压铸试验和组织性能评估。正交模拟试验得到最佳工艺参数:浇注温度为690℃、模具温度为220℃、压射速度4.8 m/s。X光探伤和力学性能检测表明,在此工艺参数下,成型性良好,铸件组织致密,抗拉强度为254.44 MPa、屈服强度为232.71 MPa、伸长率为7.33%;硬度为77.07 HBS;底座最大压缩变形量为0.08 mm。检测结果均满足性能要求。