铝合金导流模和分流模金属流动成形的数值模拟

建立了铝合金导流模和分流模挤压分析模型,利用有限体积法（FVM）分别对导流模和分流模模具在铝合金挤压过程中坯料的应力分布和速度场分布进行了详细的比较分析,发现坯料应力的分布与工作带高度的设定,出材的流动是否均衡没有直接的联系,而工作带的调节对改善金属的流动有一定的作用。针对型材出口处的金属流动均匀性,提出了一种判定是否能获得稳定合格型材的判断依据。     

宽截面铝型材挤压导流模应用研究

探讨了导流模内挤压铝型材的流动规律。提出了确定导流模最小厚度的理论依据。用流函数法确定了宽截面薄壁铝型材挤压变形动可容速度场、应变速率场及上限功率。讨论了变形程度、磨擦因子等参数对导流模最小理论厚度、挤压载荷的影响。得出薄壁型材导流模厚度的理论最小值。为导流模优化设计提供了理论依据。     

X5214铝合金型材挤压过程的数值模拟

通过采用有限元法与有限体积法相结合,在MSC.SuperForge有限元商业软件上实现了挤压比λ=98.28的X5214铝型材挤压过程的数值模拟;对比了3种不同导流孔形状对型材挤出模口处z向的流速均匀性:获得该型材挤压过程的材料流动速度场、应力场和温度场分布图,并对金属的流动过程进行分析.模拟分析结果表明:对于X5214铝型材,采用对称导流模可获得较佳的流速均匀性.     

模腔摩擦情况对铝护套连续挤压包覆过程的影响

基于Deform-3D模拟分析铝护套连续包覆成形过程,摩擦因子的增加使模腔内金属流动均匀的区域增加,导流模上下两部金属的流动逐渐均匀,随着模腔摩擦因子增加,金属成形最高温度也降低,而连续挤压包覆的工模具材料都为H13钢,当温度超过600℃时性能急剧下降。因此,腔体与金属坯料间的摩擦因子越低或越高,都不适合连续挤压包覆成形,选择合理的摩擦因子是连续挤压包覆成形的关键因素,分析可知摩擦因子选0.3是较为合适。     

基于Altair HyperXtrude的空心铝型材挤压成型仿真模拟

以6063工业铝型材为研究对象,将建立好的三维模型导入有限元Altair HyperXtrude分析软件进行仿真模拟,获得金属流动的温度场、速度场、应力应变场及型材的形变场,研究其金属流动规律,预测实际挤压过程中可能出现的挤压型材缺陷.结果表明:当模具结构设计不当时,型材会产生严重的扭拧、波浪、弯曲和裂纹等缺陷;HyperXtrude可以准确地预测挤压模具初始设计方案中潜在的缺陷,实时跟踪描述金属的流动行为,揭示金属的真实流动规律,获得金属试验现场难以测量的物理量,及时对模具结构进行改进,缩短实际模具制造周期.     

1633B铝合金空心型材挤压过程的数值模拟及虚拟试模

通过将有限元法与有限体积法相结合,在MSC.SuperForge商业软件上实现了挤压比λ＝62.6的空心薄壁铝型材挤压过程的数值仿真,获得了该型材挤压过程的材料流动速度场、应力场、应变场、温度场分布图以及焊合过程.通过与生产试模结果的比较表明,基于数值分析的虚拟试模对挤压模具设计和挤压工艺的优化有直接指导意义.     

铝合金反向冷挤压凹模内壁压力研究

基于DEFORM-3D数值模拟软件,利用5种铝合金,研究分析反挤压凹模内壁压力最大值与凸模单位压力之间的关系,并获得两者之间的数学表达式.利用正交实验,分析得到坯料高径比、摩擦状况以及挤压速度等因素对反挤压凹模内壁压力影响较小.最后进行试验验证,结果表明,利用数值模拟与实验这两种手段得到的公式互相吻合.     

复杂型材挤出模结构优化设计方法

采用APDL建立了面向CAE的模头流道参数化模型,用分步单元划分策略和壁面滑移边界条件,完成了复杂型材熔体在模头内流动过程的三维数值模拟,获得了流道内的速度分布和压力分布.在此基础之上,以模头出口处型材截面上各子区域平均流速相等为优化目标,对模具流道的结构参数进行了优化设计,优化后流动平衡性有显著提高.复杂型材SF56流道结构参数的优化设计和实验,证明了该方法的正确性和有效性.     

铝型材挤压模具导流孔结构优化

基于MATLAB平台,将BP人工神经网络、遗传算法和数值模拟技术应用于铝型材挤压模具的导流孔形状优化设计。由正交实验法安排模拟实验组合,采用SuperForge软件对进行型材挤压过程进行数值模拟,并以挤压时金属流出模口平面的z向质点流速的均方差作为模型目标值;将模拟结果作为人工神经网络的输入样本对进行网络训练并建立网络知识源;通过遗传算法求得模型的全局优化解;最后通过有限体积法数值模拟技术验证并比较优化所得导流孔形状与经验法确定的导流孔形状对金属流动均匀性的影响。分析结果表明,通过调整导流孔形状能使金属流出模口的速度分布更均匀,表明对挤压模具导流孔形状的优化是有效的。     

数值模拟技术在高铁用7050铝合金型材挤压中的应用

采用Hyper Xtrude软件模拟了高铁用7050铝合金结构型材的稳态挤压过程.模拟结果显示型材筋板中部流动速度较慢,导致型材上下大平面与筋部连接处产生凹陷.随后的万吨挤压试模生产证明型材确实存在此缺陷,并存在焊合不良的现象,且型材筋板壁厚超差.试模结果证明模拟结果是准确的.该方法将有望实现挤压模具的"零试模"目标.     

气体辅助聚合物挤出中的二维等温粘弹流动的数值模拟

以圆棒挤出为例，采用通用的流体力学有限元软件FIDAP，以壁面剪切应力为零的边界条件代替气体辅助挤出过程中的气垫膜层的作用对新型挤出方式——气体辅助挤出二维等温流动进行了粘弹数值模拟，得出和分析了口模内外的流线、速度、压力、应力分布和挤出胀大率等模拟结果，并将模拟结果和传统挤出进行了对比．分析和对比表明：气辅挤出可以基本消除挤出胀大，和传统挤出时的速度场、压力场和应力场在口模出口处沿轴向和径向均变化剧烈，而口模内部变化平缓的情况相比，气辅挤出时在有气辅段内各处的流线、速度、压力、应力很快趋同，到出口处几乎完全一致，从而可有效消除挤出过程中的“鲨鱼皮”现象，提高挤出制品的表面质量。     

数值模拟橡胶挤出口模内熔体的非等温流动

使用CFD软件Polyflow,采用非等温的本构方程逆向挤出数字设计了汽车密封件橡胶口模.数值模拟该橡胶口模的挤出过程,数值计算了口模内橡胶熔体的非等温流场,讨论了温度对口模结构尺寸和橡胶熔体流变行为的影响.研究结果表明,沿熔体流动的方向,非等温熔体的平均速度和平均压力比等温的大,平均剪切应力和平均黏度都低于等温.与实际产品截面比较,非等温模拟的口模截面形状比等温的更接近实际情况,相对误差仅为1.63%.非等温的数值模拟更接近口模挤出的实际情况.采用非等温的本构方程设计口模将提高口模和产品的质量.     

聚合物熔体在曲线型异型材挤出口模内三维粘弹流动数值模拟

利用罚函数有限元法,采用PTT粘弹本构模型,对聚合物熔体在C形和Y形截面异型材挤出口模内的三维粘弹流动进行了数值模拟。在相同挤出流量下,得到了口模内不同截面上的速度和应力分布。对模拟结果的分析表明：异型流道中存在的突出棱角会使局部流道截面的有效流动面积减小,产生收敛效应,收敛角越大,收敛效应越强。因而要保证熔体稳定流动,过渡区与成型区流线必须平滑连接;异型流道中不同的部位熔体所受的剪切和拉伸应力都有所不同,熔体受力历史差异可能导致制品质地不均匀,挤出口模设计中必须考虑熔体受力史。     

挤出模流道的优化设计

结合塑料熔体流变理论和实践经验，提出了塑料异型材挤出模流道优化设计的思想和方法．通过计算机对流道系统进行优化设计，使流体在流道中流动分布均匀．流道设计合理，缩短设计时间．     

挤压模具设计综合数据库系统

采用结构化程序和规范化数据库技术,开发了模具设计综合数据库系统,该系统由6个设计模块,即棒材模、实心型材模、空心型材模、壁板模、宽展模、导流模设计模块和1个系统维护模块组成,可以构成挤压模具设计专家系统重要的专家经验来源和实现自学习、自积累的支撑体系,也可以作为独立的软件使用,完成模具设计过程中的经验积累与数据积累,代替挤压模具设计技术资料手册,实现相关设计参数的自动计算和模具强度校核,利用该系统可以大大减轻技术人员的劳动工作量,同时提高模具设计的准确度,保证模具设计的合理性,最终达到提高挤压生产效益的目的。     

圆锥模拉拔问题的下限解析解

金属材料通过阴模拉拔加工,因速度场方法的数学分析较为简单,所以常用其求解拉拔加工问题.基于材料的物理非线性,求解其平衡微分方程数学难度较大,较少采用应力法求解.文中忽略较小剪应力对材料屈服的影响,求解出圆锥模拉拔问题的下限应力解.算例的结果介于速度场上限解析解和应力场近似解之间,表明文中的应力解析解更为合理,可供塑性拉拔加工工程参考.     

聚合物熔体在直线型异型材挤出口模内三维粘弹流动分析

利用罚函数有限元法，采用PTT粘弹模型，对聚合物熔体在直线型异型材挤出口模内的三维等温流动进行了数值模拟，得出了不同挤出量下的速度和应力分布．结果表明：口模截面上流动中心位于流动阻力较小的部分，而且这部分的流速较快；必须依据流动阻力的大小来匹配组成口模截面的各部分所对应的成型区长度，流动阻力大的部分，长度应较小，以免产生流动不平衡从而导致挤出物离模后的扭曲；过渡区对熔体在其上游的稳流区和在其下游的成型区内的流动均有明显影响；聚合物熔体的松弛时间对熔体流速无影响，对剪切应力的影响非常小，随着松弛时间的增大，熔体的粘弹性拉伸应力下降，而且熔体粘弹性拉伸应力对总拉伸应力的贡献很大．     

开式挤压成形工艺中的临界参数

采用平面塑性有的滑移线理论和上限理论对开式挤压成形工艺中的临界最小和临床最大有率进行了分析计算，给出了挤压模角与临界最小和临界最大变形率的对应关系；根据压杆稳定性理论，给出了挤压坯料的最大长度计算方法，为制订开压成形工艺参数提供了依据。