钛合金半球超塑成形有限元研究

通过建立有限元模型,模拟钛合金半球超塑成形过程,分析吹塑压力、模具关键尺寸、吹塑工艺过程对半球壁厚均匀性的影响。证明在球壳超塑成形过程中,球壳壁厚不均匀性始终存在。预先反向吹塑,调整上、下模圆角尺寸和位置,确定适当的吹塑压力,可得到厚度较为均匀的球壳。     

7475合金复杂薄壁件的超塑成形技术

以椭球形零件为例，介绍了7475合金复杂薄壁件的超塑成形技术。采用有限元分析技术，对成形过程实施仿真，从而突破了零件壁厚均匀化、模具的设计、超塑成形工艺参数的优化等技术关键，采用CAD/CAM技术进行模具CAD/CAM设计和制造，实现(产品、工装)设计、工艺、制造三结合，所制造的某型号复杂薄壁件在形状尺寸精度、壁厚机械性能要求等方面均符合技术指标要求。     

航天铝合金深腔零件整体成形预制坯优化设计

提出航天铝合金深腔零件整体成形方法,开展预制坯优化设计。对比分析直筒和变径筒两种预制筒坯结构变形规律,数值模拟研究了底部圆角对开口球形件液压成形的影响规律。以直径D=450 mm的球形整体零件为验证对象,进行底部圆角r=60 mm的变径筒形件的液压成形试验验证。结果表明:直筒坯液压成形时,赤道位置发生破裂;变径筒坯液压成形时,当胀形压力为16 MPa即发生贴模;液压成形时,筒端口自适应补料,所以上半球的壁厚分布均匀;随着底部圆角越大,筒底部减薄越小,筒壁厚越均匀;当底部圆角为r=60 mm时,开口球壳赤道位置壁厚减薄最严重,减薄率为11.1%,球底部减薄率为9.8%,开口球壳上半球壁厚差为0.17 mm,下半球壁厚差为0.43 mm。     

薄壁不锈钢管数控绕弯成形数值仿真及工艺研究

针对航天某型号薄壁弯管成形难度大、尺寸精度低等问题,提出了数控绕弯成形替代拼焊成形,分析数控绕弯工艺特点及参数确定方法。建立模型对成形工艺参数进行有限元仿真,分析弯曲速度及芯头直径缩减量对不锈钢管成形影响,并通过试验得到优化的工艺参数。结果表明弯曲速度为8mm/s、减小芯头缩减量为0.6mm时,成形零件截面畸变不超过4%,最小壁厚0.65mm,弯曲后管材产生形变强化效果,组织更为细密,成行排列的方向性更明显,提高了零件强度。     

钛合金半球类零件超塑成形壁厚控制

介绍了钛合金半球类零件超塑成形中壁厚控制试验情况，通过对不等厚板成形、预成形方案的试验均取得改善成形件壁厚分布的效果。并在Φ３７０ｍｍ半球成形中成功地采用真空充氩双向成形试验，得到符合设计要求的半球产品。     

脉冲发动机复合壳体的强度分析及优化设计

采用ANSYS有限元软件对脉冲发动机复合壳体进行了结构强度分析和优化设计。用六节点三角形单元对复合壳体模型离散化；给出了复合壳体在临界压力载荷下的失效模式；分别在两种材料层中对最大应力约束下，以减少复合壳体的总质量为目标，对复合壳体的壁厚尺寸和过渡圆半径尺寸等设计变量进行了优化，并对设计变量的敏感度进行了分析。计算结果表明，在工作压力载荷下，安装在轨姿控舱体内的脉冲发动机的强度可以满足设计要求；壁厚尺寸是关键的优化设计变量，优化后脉冲发动机复合壳体的总质量可减轻5．7％。理论分析结果与试验结果相吻合。     

薄壁内、外半管冲压成形工艺参数模拟优化设计

针对内、外半管的结构特点,分析计算冲压成形主要工艺参数及毛坯尺寸,运用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,对内、外半管的成形过程进行了模拟。研究了不同压边力及不同冲压速度对零件拉深成形的影响,分析了零件的成形工艺及其起皱缺陷,优化了毛坯形状,避免了成形过程中的缺陷,获得了理想的毛坯形状和工艺参数。     

薄壁Y型三通管内高压成形及补料比的影响

面向航空航天轻量化制造对超薄三通管的需求,开展了不锈钢和铝合金薄壁三通管内高压成形研究。通过内高压成形实验研究,给出Y型不锈钢三通和铝合金三通内高压成形典型缺陷,采用合理的加载路径和预成形工序,实现了径厚比(原始管材直径和壁厚的比值)为183的超薄不锈钢Y型三通管和径厚比为40的铝合金薄壁三通管内高压成形。通过不同补料比Y型三通管内高压成形实验研究,分析了补料比对Y型三通管壁厚和形状的影响,指出因Y型三通管两端非对称,补料比是Y型三通管内高压成形的关键工艺参数。     

航天器贮箱用钛制隔膜变形过程的数值模拟

基于弹塑性大位移非线性有限元理论,建立航天器贮箱用钛制隔膜变形的有限元分析模型,并对有限元软件进行二次开发,首次通过编辑子程序实现了隔膜厚度的渐进变化及失效过程中隔膜的自动开裂,准确仿真出了隔膜在翻转变形过程中发生的褶皱、偏心与破裂等失效行为。依据此模型,分别对075 mm等厚隔膜及055~08 mm变厚隔膜的翻转过程进行了仿真,并对其翻转规律及失效机制进行了分析。研究发现,等厚隔膜在翻转过程中易产生褶皱,渐变壁厚隔膜翻转性能明显优于等厚隔膜,能克服褶皱的产生,但变厚隔膜在变形过程中易产生偏心。通过与试验对比表明,数值仿真能准确预测隔膜的变形规律与失效模式,为后续优化厚度分布提供了可靠的依据。     

弯管成型截面畸变有限元数值仿真分析

管材数控绕弯精确成型技术是管材生产的重要手段,同时也是一个多因素耦合交互作用的复杂力学过程。加工过程中存在着截面畸变、起皱、壁厚变化和回弹等多个工艺问题,这些问题严重影响了管材的成型精度。利用有限元数值仿真的方法,模拟管材绕弯加工的工艺过程,通过大量计算,得到管材与模具之间的摩擦系数、压力和管材进给率等工艺参数对成型问题的影响规律,为生产实际提供指导,同时为后续对工艺参数的优化打下基础。为此,基于ANSYS/LS_DYNA建立了管材绕弯成型过程的有限元仿真流程。在此基础上通过有限元分析,对不同工艺参数下的管材绕弯加工过程展开大量计算,研究了工艺参数对截面畸变的影响规律。     

壁厚对空间小推力发动机喉部壁温的影响

介绍了空间小推力发动机通常采用的冷却方式及降低推力室喉部壁温的常用方法,分析了通过增加壁厚降低喉部壁温的可能性。通过简化模型,对不同壁厚下的喉部壁温进行了计算,计算结果表明,适当增加壁厚可以起到降低喉部壁温的作用。     

融熔沉积快速成形制备金属蜂窝结构材料工艺实验研究

采用融熔沉积快速成形法制备钛金属蜂窝结构材料,研究了粉浆制备、钛金属蜂窝结构素坯固化、脱蜡等工艺。实验结果表明采用融熔沉积快速成形可以制备金属蜂窝结构材料,制备的钛金属蜂窝结构成形性好,孔径、壁厚尺寸均匀,具有一定的抗压强度。所得到的钛金属蜂窝结构素坯制备工艺同样适用于其他钛合金。     

薄壁大尺寸铌钨合金喷管精密旋压成形工艺研究

通过对铌钨合金性能的研究,得到了铌钨合金一次旋压最大减薄率,采用变厚度平板旋压毛坯,合理分布两次剪切旋压变形量和各点壁厚变薄率,控制旋压过程,应用仿真软件对翻边成形进行仿真,掌握了薄壁大尺寸铌钨合金喷管精密旋压及翻边成形技术.     

基于AWE协同环境下的环形气瓶结构有限元优化分析

在ANSYS Workbench协同优化分析设计软件平台环境下,针对某环形气瓶压力容器的结构几何尺寸如截面壁厚、环形半径、椭圆截面长短轴、承受的内压载荷等因子对该气瓶强度、刚度的影响,进行了有限元模拟分析。同时对其强度刚度的设计空间和灵敏度进行了综合分析。为该环形气瓶结构设计优化、制造工艺提供了参考借鉴作用。     

基于Dynaform的阶梯形件液压拉深成形仿真技术研究

用Dynaform有限元仿真软件对阶梯形件液压拉深成形过程进行了模拟,分析了压边力和液体压力对阶梯形件成形质量的影响.研究结果表明,合适的压边力和液体压力能防止阶梯形件拉深缺陷的发生.     

基于Dynaform的阶梯形件液压拉深成形仿真技术研究

用Dynaform有限元仿真软件对阶梯形件液压拉深成形过程进行了模拟，分析了压边力和液体压力对阶梯形件成形质量的影响。研究结果表明，合适的压边力和液体压力能防止阶梯形件拉深缺陷的发生。     

ZL205A合金舱体低压工艺设计及数值仿真应用

针对某ZL205A合金舱体铸件壁薄难充型、壁厚差异大、易产生裂纹等特点,设计了低压底注式浇注工艺。采用立筒缝隙式浇注系统分配充型过程中合金的流量,局部厚大部位放置成形冷铁加快该部位的冷却速度,以控制铸造缺陷的产生。利用ProCast数值仿真软件对工艺进行仿真计算,成功预测了缺陷的产生位置,对工艺方案进行优化,包括倒角过渡、改变型砂使用等,并在优化方案的基础上浇注了舱体铸件,铸件质量良好,没有缩松、缩孔、裂纹等缺陷,符合相关技术要求。     

微型非晶合金齿轮微塑性成形的研究

通过微型非晶合金齿轮的微塑性成形实验和有限元模拟,研究了成形过程中载荷—行程曲线的规律。结果表明,其载荷—行程曲线可分为镦粗、齿腔填充成形和最后充满三个阶段;有限元模拟结果可用于实验过程的再现和优化。通过分析成形件的表面质量,发现微型非晶合金齿轮在成形中可能出现填充不足和氧化的缺陷,并提出相应的解决措施。     

GH4586合金涡轮盘预制坯优化与组织均匀性控制

GH4586合金涡轮盘是新一代液体火箭发动机的核心部件之一,服役环境极其恶劣,提高涡轮盘模锻件微观组织均匀性有益于提高产品力学性能的稳定性和可靠性.通过热压缩试验,研究了变形温度、应变对GH4586合金微观组织和再结晶行为的影响,得到了GH4586合金热成形工艺参数范围;结合有限元仿真和模锻成形试验,分析了不同预制坯形...     

基于遗传算法的带筋壁板条带激光喷丸成形工艺优化研究

为实现带筋壁板条带激光喷丸成形目标曲面,对基于遗传算法的激光喷丸条带分布工艺优化方法进行了研究。建立了固有应变的带筋整体壁板有限元模型,将条带的优化转换为仿真所获曲面与理想目标曲面偏差最小问题,用遗传算法对喷丸条带宽度与间隔进行优化,给出了优化流程,以及遗传算法操作参数的设置。以单筋壁板成形圆柱面为实例,实现了其条带分布优化,获得成形曲面曲率半径与目标圆柱半径偏差为1%,对应节点最大距离0.003 3mm。优化结果表明:遗传算法可较好地适应本优化问题中目标函数难求导的状况,同时执行多方向搜索提高了优化效率。