钢/聚丙烯/钢板拉深中塑料变形的有限元分析

利用弹塑性大变形有限元法模拟钢/聚丙烯/钢复合层板的拉深成形过程,研究了聚丙烯板材内的塑性应变发展过程、等效应力分布和总应变能密度分布,分析了不同变形区域的塑性变形特征.研究结果表明拉深中复合板的聚丙烯板材分为5个变形区,即凸缘区(Ⅰ),凹模圆角区(Ⅱ),凸模与凹模间隙区(Ⅲ),凸模圆角区(Ⅳ),凸模底部区(Ⅴ);其中,Ⅴ区是非塑性变形区,Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区沿径向伸长变形,沿周向压缩变形,沿厚向收缩变形;Ⅳ区沿径向伸长变形,沿周向伸长变形,沿厚向收缩变形;Ⅲ区εi值为0.40～0.47,是塑性变形程度最大的区域,且发生了显著的剪切变形;Ⅱ区和Ⅳ区的部分区域也存在明显的剪切变形.     

基于数值模拟的无芯模旋压收口工艺

为深入研究旋压收口成形机理,并为实际工艺过程提供依据,文中建立了单旋轮无芯模旋压收口成形的大变形弹塑性有限元模型,使用有限元分析软件MARC,对旋压收口成形过程进行三维弹塑性有限元模拟．对旋压成形过程的变形机理及应力应变分布的分析结果表明,变形金属在旋轮与毛坯的接触区受三向压应力作用;从已变形区到未变形区,轴向拉应变逐渐过渡为压应变,径向压应变则过渡为拉应变．随着压下量的增加,等效应力增加,径向应力最大值均出现在口部直身以及过渡圆角内壁,最薄区域（拉裂危险截面）出现在过渡圆角位置．有限元模拟结果与实际旋压变形规律吻合良好,为收口旋压成形工艺的制定提供了理论依据．     

倾斜类管件单道次缩径旋压的数值模拟

为了研究非轴对称旋压的成形机理,并为以后的参数优化及工艺设计提供依据,采用有限元分析MSC.MARC软件,基于三维弹塑性有限元理论建立有限元模型,对倾斜类管件的旋压成形过程进行了数值模拟.分析得出了单道次旋压成形时的金属流动特点及应力、应变分布规律,并预测了成形过程中可能出现的缺陷及其区域.模拟和工艺试验结果表明:倾斜使得旋压件的变形网格、应力场、应变场、壁厚分布都呈非轴对称分布,旋压件的三向主应力、应变在圆周方向大致呈正弦或余弦分布;成形时毛坯向0°域倾斜,该区域的起旋点附近具有较严重的壁厚减薄现象,是倾斜类管件旋压成形时较容易发生破裂缺陷的区域.     

三边形圆弧截面空心零件旋压成形数值模拟及试验研究

采用有限元分析软件MSC.MARC对三边形圆弧截面空心零件旋压成形进行数值模拟,对其应力应变分布规律进行了研究,重点研究了旋轮轴向进给比和毛坯厚径比对旋压成形质量的影响,分析了起皱、减薄、回弹现象产生的原因以及容易出现这些缺陷的部位。模拟及试验结果表明,口部（即成形过程中的坯料凸缘）、侧壁靠近圆角处大圆弧区和圆角区域小圆弧部位是三边形圆弧截面空心零件拉深旋压过程中易分别产生起皱、减薄和破裂的部位。     

多道次非轴对称旋压成形轨迹参数化设计方法

提出了一种针对一般直边圆弧形截面零件的多道次非轴对称旋压旋轮运动轨迹生成方法.在小变形量普通旋压的平面应变模式的前提之下,运用体积不变原理,分析了一般多边圆弧形非轴对称旋压件的应变分布规律.通过合理的分配每个道次的变形量,生成每个道次的轨迹点集.使用心轴旋轮独立运动的非轴对称旋压成形装置,加工三直角边圆角形横截面旋压件,并对成形后零件的厚度分布、回弹情况进行测量,验证了这种道次生成方法的可行性,为数字化非轴对称旋压成形技术提供了一种新思路.     

三边形圆弧截面空心零件旋压成形的数值模拟及试验研究

采用有限元分析软件MSC.MARC对三边形圆弧截面空心零件的旋压成形进行数值模拟,对其应力应变分布规律进行了研究,重点探讨了旋轮轴向进给比和毛坯厚径比对旋压成形质量的影响,分析了起皱、减薄、回弹现象产生的原因以及容易出现这些缺陷的部位.模拟及试验结果表明,口部(即成形过程中的坯料凸缘)、侧壁靠近圆角处大圆弧区和圆角区域小圆弧部位本别是三边形圆弧截面空心零件拉深旋压过程中易产生起皱、减薄和破裂的部位.     

薄壁深杯形件多工艺复合旋压成形机理研究

针对传统的薄壁深杯形件成形流程长、效率低、质量控制难的问题,提出采用拉深-流动多工艺复合旋压方法实现此类零件的高效短流程精确制备。基于Abaqus有限元软件建立了SPHC热轧钢薄壁深杯形件拉深-流动多工艺复合旋压成形有限元模型,研究了深杯形件复合旋压成形时的应力应变分布及材料流动行为,揭示了复合旋压的成形机理,结合复合旋压成形试验,验证了有限元模拟的准确性。结果表明：采用多工艺复合旋压工艺可实现深杯形零件的单道次旋压成形,并可获得成形质量良好的薄壁深杯形零件。按照材料变形状况,多工艺复合旋压可分为拉深旋压阶段、流动旋压起始阶段和复合旋压稳定阶段;在流动旋压起始阶段最大等效应变随旋压的进行而急剧上升;在稳定旋压阶段最大等效应变出现在已成形区域,其变形状态为轴向与切向拉伸、径向压缩,而过渡区域为轴向拉伸、径向与切向压缩。流动旋压起始阶段,贴模区域材料向口部的轴向流动随着拉深旋压用与流动旋压用旋轮间的轴向错距量的增大而增大。在复合旋压稳定阶段,坯料与拉深旋压用旋轮接触的外侧区域受三向压应力,而内侧区域受到三向拉应力的作用,坯料与流动旋压用旋轮接触区域受三向压应力作用。为保证旋压成形质量,旋压...     

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.     

汽车轮辐错距强力旋压成形的有限元仿真

摘要： 利用ABAQUS软件建立轮辐三旋轮的错距强力旋压过程的弹塑性有限元仿真模型,并对成形过程进行分析;给出了仿真模型边界条件的施加方法和旋轮旋压轨迹曲线的加载方法;通过计算动能及伪应变能与内能的比率,并采用逆向扫描技术和实验测量方法对比分析仿真结果与轮辐生产件,以验证所建立模型的正确性.结果表明：与尾顶接触的材料不发生塑性变形,其他部位材料沿轮辐周向的塑性变形程度相当,而沿母线方向的塑性变形程度不同,并形成了等效塑性应变环和厚度环;在成形轮辐弯曲圆角处和外缘收口区域,材料的塑性变形程度较大,且材料堆积缺陷易出现在成形轮辐外缘收口区域;沿母线方向上不同位置处的轮辐的壁厚不同,壁厚变化遵循正弦规律.     

镁/铝复合管错距旋压成型有限元模拟及分析

为了探究采用错距旋压制备镁/铝复合管过程中材料的变形行为,以及各工艺参数对复合管成型性的影响规律,采用ABAQUS/Explicit有限元模拟软件建立了AZ31镁合金/6061铝合金错距旋压数值模型,分析了旋压温度、减薄率、进给比等参数对内外管变形协调性的影响。结果表明:提高旋压温度及减薄率有助于提升内管与外管的变形协调性以及成型质量,适当增加进给比有助于提升复合管表面成型精度;旋压温度为350℃时,单道次减薄30%,进给比为1 mm/r时,获得的复合管成型质量良好;界面处应力应变分布结果表明,复合管沿径向方向的等效应力呈现出梯度分布,造成内外管界面处塑性应变不连续,导致内外管变形不协调。通过数值模拟获得了可靠的加工区间,为实际成型提供了理论基础。     

任意扭曲直纹面叶轮数控侧铣刀位计算与误差分析

提出了一种计算数控侧铣任意扭曲直纹面叶轮刀位数据的新方法：沿直纹面母线两端点的法矢量偏置一定距离得到2个点，以这2个偏置点所在的直线作为刀轴方向，并使母线两端点到刀轴的距离为刀具半径，推导出了在利用圆柱铣刀侧铣直纹面时刀具与曲面切触线的方程以及加工误差的计算方法，并以计算实例验证了该算法的正确性．这种加工方法使直纹面2条基线的加工误差为0，适合于沿直纹面叶片高度方向分层加工，分层加工后相邻走刀的残留高度理论值为0．     

马鞍面件柔性夹钳多点拉形实验与数值模拟

为了扩展柔性夹钳在板材多点拉形中的应用,对马鞍面件进行了柔性夹钳多点拉形实验.实验结果显示,工件被夹持边缘且呈曲线性,验证了柔性夹持技术的可行性.通过标记圆法测量了各标记圆拉形前后的厚度和长度方向的直径;对马鞍面件柔性夹钳多点拉形过程进行数值模拟,通过模拟结果发现离散夹钳实现了柔性夹持,并且成形件的应力、拉伸应变和厚度分布均匀.实验值和模拟值的对比结果表明,各标记圆长度的拉伸率分布趋势一致,最大偏差为0.21％,而且各标记圆厚度减薄率的分布趋势也基本一致,最大减薄量偏差为0.02 mm,从而验证了数值模拟的正确性和柔性夹钳拉形机的实用性.     

抛物母线叶片螺旋输送机运移及接触特性分析

粮食乃生存之本,为了提高水稻种子生产运输的时效性,设计了一种抛物母线型叶片的螺旋输送机。采用离散单元法(discrete element method, DEM)的颗粒系统仿真,探究螺旋输送机输送水稻种子的运动规律,提高水稻种子卸料速率的同时降低叶片损耗。建立Hertz-Mindlin软球干颗粒接触模型,通过对比普通直母线叶片,分析了3种螺杆倾角下不同螺旋转速水稻种子的运移与接触特性。研究结果表明：抛物母线叶片将水稻种子的动能变化表现为加速入料、稳定输送和高速卸料3个工作阶段,且水稻种子在沿螺杆轴向前进的同时还具备不同频率和幅度的周向运动。相同转速下,600 r/min的0°倾角抛物母线叶片稳定输送水稻种子的卸料速率最高为82.3 g/s,但90°倾角的水稻种子回流现象较为明显,平均卸料速率降低了77.8%。相同倾角下,45°的1 800 r/min高转速时,抛物母线叶片水稻种子的法向重叠量相较直母线叶片最大减小了10.2%;90°倾角下1 300～1 800 r/min中高转速时,抛物母线叶片水稻种子的平均接触数小于直母线叶片1.3%,降低了运输过程中叶片的磨损程度。研究结果揭示了水...     

汽车后翼子板冲压成形的有限元逆方法模拟

采用有限元逆方法模拟了汽车后翼子板的冲压成形过程，得到了最终构形的应力、应变和厚度分布以及初始毛坯形状．结果表明：后翼子板冲压件的应力应变分布并不均匀，凹模圆角附近、凸模圆角以及法兰的部分区域等效应力和等效应变较大；其厚度分布也不均匀，法兰大部分区域由于受双向拉应力作用，厚度明显变薄，而内部局部区域由于受双向压应力作用，厚度则明显增大，中心区域同时受拉、压两种应力作用，厚度变化相对较小．这些结果对后翼子板初始毛坯的选择、冲压加工过程控制等具有指导意义。     

Using repeated precise gps campaigns for research of present-day crustal movement and strain in the Qinghai-Tibetan Plateau

The problem of crustal movement in the Qing-hai-Tibetan Plateau is a hotstopic of the present-day international geodetic world. GPS observations in 1993, 1995 and 1997 are used to survey the three-dimensional displacement of GPS monitoring station in the Qinghai-Tibetan Plateau, and to calculate and analyze the present-day crustal movement and strain in the Qinghai-Tibetan Plateau. The result of repeated campaign shows that the crustal movement in the Qinghai-Tibetan Plateau is still compressing in the north and south directions, extending in the west and east directions, and uplifting in the vertical direction. The relative convergence velocity of the Himalayan block is approximately (19.5±1.7)mm/a, the strain velocity is about (5.5±6.0) mm/a, and the uplifting velocity is some (7.6±5.2) mm/a. The compression velocity of the Tibet block relative to Golmud in the north and south directions is (9.3±4.6) mm/a, the strain velocity of the middle part in the west and east directions is (15.6±6.3) mm/a, reflecting the plateau lateral extruding movement. The Himalayan block is mainly compressing strain, and the middle part of the Tibet block is mainly extending strain. The highest extending and the compressing strain are 0.131×10-6/a and -0.189×10-6/a, respectively.     

无倾覆力矩涡旋压缩机构的几何模型

基于法向等距线法涡旋型线生成理论,建立修正型线的母线经过原点和不经过原点情形下3种无倾覆力矩压缩机构的几何模型.研究在给定的基圆半径下,几何模型中母线的修正角、修正圆弧半径等随着修正参数的变化.结果表明,3种模型理论上都可以作为无倾覆力矩压缩机构,在对称修正模型中,动、静涡旋齿端部分的壁厚同时增大,质量随之增大,不利于排气孔口的开设.而母线不经过原点的不对称无倾覆力矩压缩机构模型具有理想的几何特性,是柔性化的几何模型.     

基于不同减薄量的纵向内筋薄壁筒反向滚珠旋压分析

采用反向滚珠旋压制造带有纵向内筋的薄壁筒形件.将刚塑性有限元与工艺实验相结合,被应用于分析在不同壁厚减薄量下带有纵向内筋薄壁筒形件反向滚珠旋压成形.有限元模拟结果和实验结果都表明内筋的高度随着壁厚减薄量的增加而增加,但在模拟结果与实验结果之间存在着大约10%的误差.有限元模拟的应变等值线图表明在筒壁变形区的径向应变和内筋变形区的切向应变有助于内筋的成形.轴向旋压力有限元预测结果表明较大的壁厚减薄量导致了轴向旋压力的增加,同时也导致了旋压件表面金属材料的非稳定流动.     

复合材料扁壳的层间应力分析

给出了复合材料层合板壳变曲变形的高阶位移模式,利用连续条件,导出了层间应力修正公式,并推导了相应的有限元方程,算例计算了多种铺设方式和多种材料组合的剪应力分布,分析了壳体曲率对层间应力的影响,结果表明,纤维铺设方向和不同材料组合对层间应力沿厚度的分布有较大影响,曲率的变化对层间应力的大小有一定影响,而对应力沿厚度的分布影响较小。     

下切式节能旋耕刀正切刃面设计研究

按照旋耕刀正切刃面沿等高截面基本等负荷切土这一条件,推导建立了切土曲线微分方程组。为用切土曲线沿刃口曲线扫描形成具有良好节能效果的正切刃面,借鉴犁体曲面设计理论,讨论了在扫描成形过程中,控制切土曲线形状的诸设计参数的取值问题。