模具弹性变形与工件成形耦合的实验及数值模拟

利用弹性及刚塑性有限元理论研究计算模具弹性变形的有限元方法,提出了较为通用有效的算法并开发出相应的计算模块.对H型截面锻件的成形进行了实验研究和数值模拟,结果吻合,证明了本研究中所提出的算法和程序的可靠性.     

船舶钢板激光弯曲成形的数值模拟及实验研究

对船舶钢板激光弯曲成形过程进行了数值模拟及实验研究。建立了成形过程的三维非线性热力耦合有限元模型,模型中考虑了材料热物性参数和力学性能参数与温度的相关性。计算了弯曲成形过程的温度场及变形场,预测了钢板的最终弯曲角度。实测了激光弯曲成形过程中的温度变化和弯曲变形量。数值模拟结果与实验结果吻合较好。     

激光立体成形技术中工艺参数的数值模拟分析

激光立体成形是一种非常复杂的热力学耦合过程,影响成形过程的因素很多.本文在对激光立体成形技术国内外发展研究现状进行概述的基础上,通过对同步送粉激光熔覆技术原理的分析建立了热力学模型,并针对10.6μm的CO_2激光器加热熔覆不锈钢材料3Cr13进行了工艺参数的数值模拟分析.结果表明光斑直径越大能量密度越低,光斑直径越小能量密度越高;同一功率下,扫描速度越大,单道熔覆宽度越小;扫描速度相同,功率越大,单道熔覆宽度也越大.     

制造加工中的金属近净成形技术

近净成形技术是目前制造技术中发展较快的先进技术,它使机械产品毛坯成形实现由粗放到精化的转变,使外部质量作到无余量或接近无余量,内部质量作到无缺陷或接近无缺陷,实现了优质、高效、轻量化、低成本的加工。随着现代制造的发展,对产品和环境的要求越来越高,要求制造成本越来越低,近净成形技术必然在制造加工中发挥重要作用。     

摇臂成形过程数值模拟

摇臂现阶段成形工艺多、生产效率低、劳动强度大,本文通过对摇臂三维几何模型的建立,采用辊锻制坯工艺,结合摇臂的形状特点,合理的设计弯曲模,对模锻成形过程进行数值模拟,分析了其成形缺陷。     

离心泵叶片布置凸起抑制空化的数值模拟

提出一种在叶片工作面布置凸起结构抑制空化发展的方法.选用比转速为32的离心泵作为研究对象,应用剪切应力输运(SST) k-ω湍流模型和Zwart空化模型模拟非定常空化流动,并进行外特性实验.结果表明:计算结果与实验结果符合较好;布置凸起结构后扬程和效率小幅下降,扬程下降在1.5%以内,效率下降在1%以内;凸起结构改变了叶片表面粗糙度,减弱了叶轮流道内近壁面湍动能,有效减少了空化区面积,抑制了空化的发展;布置凸起结构后离心泵内空泡体积明显减少,最大减少量为57.9%;布置凸起结构后叶轮流道内压力脉动主频幅值明显缩小,说明凸起结构对空化诱发的振动、噪声和磨损等也有一定的抑制效果.     

激光偏振特性在微尺度工件激光弯曲成形中的作用

根据激光的偏振特性影响金属材料对激光的吸收这一特点,通过改变激光扫描工件表面的入射角,提高了金属表面对CO2激光能量的吸收率,使厚度为0.1 mm的微尺度不锈钢工件在未进行黑化处理的情况下获得了弯曲变形.实验结果表明,在采用线偏振激光对具有吸收层的工件进行多次扫描时,由于变形部分入射角增大引起激光吸收率提高,以及光斑面积增大引起激光功率下降,从而导致作用于工件表面的激光能量因素改变,这是弯曲角度发生变化的主要原因.     

板材拉深成形数值模拟过程

阐述拉深成形数值模拟过程,通过与物理模拟相比较,得出数值模拟技术应用在板材拉深成形中,将极大提高设计效率的结论。     

翼子板拉延成形数值模拟研究

利用DYNAFORM 软件对翼子板的拉延成形过程进行了数值模拟研究。通过改变拉延筋和压边力等工艺参数,满足了零件工艺质量要求,降低了制模和试模风险,缩短了开发周期。     

三维板料成形过程的数值模拟

由于众多非线性因素的影响,使得静力平衡迭代算法的收敛性难以保证．而采用基于动力学方程的中心差分显式积分方法可以得到良好的数值结果．讨论了动力显式算法的求解过程、时间积分步长的选取、接触处理以及回弹计算等与静力平衡算法存在较大差异的问题．算例和实验结果表明,动力显式算法是可行的,但仍存在一些尚需解决的问题．     

粉末体成形的有限元数值模拟

根据粉末体材料的塑性理论,利用体积可压缩有限元法,对粉末体材料成形过程和致密化过程进行了数值模拟,并开发了粉末体材料成形有限元数值模拟分析系统ＰＭ２ＤＦ．通过对粉末体镦粗过程的有限元数值模拟,说明了粉末体材料在镦粗过程的变形特性、致密化规律及粉末质点的流动规律,并与实验结果进行了对比．     

柔性模薄板成形的数值模拟

柔性模薄板成形在工程应用中常称为橡皮垫成形，这种成形工艺由于生产周期短、成形质量高而被广泛用于飞机、汽车以及其它工业的板件的生产.目前，对于这种成形过程的研究主要集中在试验研究，数值方面的研究非常少，本文用三维动态有限元方法对柔性模薄板成形过程的模拟，通过在计算机上反复模拟成形过程，得到比较合理的各种工艺参数、刚性模具尺寸以及柔性橡皮的类型.为了完整性，文中首先给出了三维有限元理论的基本方程，然后分析了一个典型零件的模拟过程，同时还对橡皮硬度对成形的影响进行了分析，最后给出了典型零件厚度的计算结果与试验结果比较.     

薄板粘性压力成形的数值模拟

基于粘性压力胀形工艺，建立了薄板粘性压力成形的有限元分析模型．对薄板粘性压力胀形成形过程中的厚向应变分布进行了模拟，研究了薄板粘性压力胀形的成形性能，与实验结果的比较证实了该模型的有效性．对不同粘度、不同加载速率以及摩擦系数情况下的粘性压力胀形成形分别进行了计算，讨论了这几种因素对成形性能的影响，为有限元方法在薄板粘性压力成形的应用奠定了一定基础．     

板料成形数值模拟的过程研究

讨论了板料成形数值模拟方法的一般步骤及零件工作参数的确定方法.应用DYNAFORM软件分析了底壳件的成形过程,预测了零件可能产生起皱和破裂的部位,提出了消除和减少起皱及破裂的工艺改进措施.     

精密接插件凸包成形的数值模拟

通过UG建立某不锈钢制精密接插件成形零件参数化模型,利用板料冲压模拟专用软件Dynaform对接插件凸包的成形过程进行了有限元仿真,在此基础上确定成形零件参数,为成形模具设计提供依据。     

钨异形件等离子喷涂近净成形技术研究

采用等离子喷涂近净成形技术制备钨喷管、钨药型罩等薄壁或复杂形状零部件,研究热等静压温度、压力及处理时间对其致密度、组织结构、显微硬度及拉伸强度等性能的影响.研究结果表明:喷涂成形件为典型的柱状晶层片结构,粒子层结合部位存在较多孔隙及微观缝隙,成形件致密度为85.6％,其显微硬度和拉伸强度等力学性能偏低.经低压热等静压( 1600℃,10 MPa,60 min)、高压热等静压(1600℃,150 MPa,120 min)及二步热等静压(1600℃,10 MPa,60 min和1600℃,150 MPa,120 min)处理后,随着热等静压压力的升高以及处理时间的延长,钨构件的相对密度、显微硬度及拉伸强度逐渐增大,多面体再结晶晶粒逐渐长大,沉积层仍保持原始的层片结构.然而,当热等静压温度显著升高及时间延长(2000℃,10 MPa,360 min),样品由层片结构转变为颗粒结构,再结晶晶粒显著长大,断口呈典型的穿晶断裂形貌.     

潜艇激光通信的数值模拟

通过数值模拟,研究了潜艇海洋激光通信在风速一定和潜艇深度一定时的特点。模拟结果显示,潜艇深度对激光通信影响较大,风速对激光通信影响不大。     

轿车顶盖液压成形数值模拟分析

液压成形是依靠高压液体使金属坯料贴模成形的柔性加工工艺,具有成形产品质量轻、刚度好、形状及尺寸精度高、模具简单和生产周期短等诸多优点.在浅拉延大尺寸覆盖件液压成形过程中,如何设计加载路径,是液压成形技术的一个重要课题.文章采用数值模拟,对轿车顶盖的液压成形加载路径进行设计,同时对比分析了传统拉延与液压成形的成形性,结果表明液压成形汽车外覆盖件具有明显优势.     

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.     

斜轧磷铜球成形过程的数值模拟

确定了斜轧磷铜球轧辊孔型曲面方程,通过VC 编程得到轧辊孔型曲面上的特征曲线.利用Pro/E的曲面建模功能建立了轧辊的三维实体几何模型.利用DEFORM-3D软件,采用三维刚-塑性有限元法对斜轧磷铜球进行了数值模拟,获得轧件变形区的应力-应变场分布规律.