杯-杆型复合挤压过程的数值模拟及其表面裂纹缺陷的预测

 采用刚塑性有限元法对杯－杆型复合挤压过程进行了数值模拟,分析了成形过程中的变形力及金属流动规律,根据计算得到的应力、应变场,运用韧性断裂准则,预测了复合挤压变形时产生的表面开裂缺陷。数值计算结果与实验结果相当吻合。     

多腔变断面薄壁件冷挤压过程的有限元分析

根据刚塑性有限元理论,用非线性有限元分析软件Deform3D对多腔变断面薄壁件冷挤压成形过程进行了有限元分析。模拟多腔变断面薄壁件的冷挤压变形过程,获得了挤压变形时金属流动、应力和应变分布情况,分析了产生缺陷的原因,并提出了相应的解决办法。     

飞机起落架内螺纹冷挤压成形过程的研究

利用高级非线性有限元软件ANSYS/LSDYNA,采用刚塑性有限元法对内螺纹冷挤压成形过程进行了模拟,得出了挤压成形过程中应力、应变的分布规律,全面地阐述了金属塑性成形有限元仿真技术.研究结果表明挤压时工件在扭矩的作用下,外表面产生压应变,内表面产生拉应变,应变自内向外逐渐增大,最外层达到最大值,大大提高挤压内螺纹件的抗拉强度和抗疲劳性能,对内螺纹冷挤压成形的工艺参数控制及塑性成形有限元仿真具有指导意义.     

MB26 镁合金复杂结构件等温模锻过程的数值模拟与缺陷控制

采用DEFORM-3D有限元软件对MB26镁合金复杂结构件等温模锻工艺过程进行了数值模拟,直观地反映了锻件成形过程中的应力分布、金属流动趋势以及成形效果,分析了折叠、流线不顺等缺陷产生的原因.通过数值分析得出了合理的坯料形状、模具形式及成形工艺参数,消除了成形中可能出现的缺陷.     

挤压加工润滑剂的应用

挤压加工是利用装在压力机上的模具,在相当大的压力及一定的速度下挤压金属,使金属产生塑性变形,从而使毛坯变成所需形状与尺寸的零件。根据金属和冲头的运动方向,挤压加工大致分为正挤压、反挤压和复合挤压三种。根据挤压后的形状,又可分为实心挤压、空心挤压和穿孔挤压。在挤压加工过程中,金属受到凸     

ZL201合金半固态铸造与挤压成形显微组织

采用近液相线铸造的方法制备出ZL201合金半固态锭坯,并对其进行了触变挤压成形,利用金相显微镜观察r其组织变化,并与常规铸造ZL201合金的组织与挤压成形件的组织进行了对比分析.研究结果表明:(1)半固态合金挤压后组织更细小均匀,消除了宏观偏析、晶内疏松等问题,有利于性能的提高.(2)半固态挤压组织更细小均匀的主要原因是在挤压过程中晶粒的变形量、畸变区域很大,故在动态再结晶的过程中,半固态合金转变的体积分数大于常规铸造合金,所以半同态合金挤压件组织更加细小均匀.     

铝合金厚板FSW焊缝成形及金属流动行为分析

采用三角平面圆锥形搅拌针焊接20 mm厚的铝板,分析工艺参数对焊缝成形及金属流动特征影响。随着旋转速度增加,单位时间内金属迁移量增大,焊核区面积增加,疏松区面积减小至消失;而过大的旋转速度反而使疏松缺陷再次出现。适当减小焊接速度,增大单位长度内焊缝热输入,改善焊缝成形,但焊接速度过小易导致焊缝上部受热过多,疏松区及内部孔洞变大。在合适的参数下焊接时,瞬时空腔的出现可使更多塑化金属绕搅拌针做圆周迁移,即提高了沿水平方向的“抽吸-挤压”效应,改善了金属流动性,减少甚至消除焊缝内部缺陷。     

轴对称正挤压的刚塑性有限元模拟

 采用刚塑性有限元法,模拟具有锥底凹模和平底凹模的轴对称正挤压过程。利用自编程序对正挤压时的挤压力,应力场和应变场分布以及挤压件前端部的“双峰”现象等进行了研究。此外,还对轴对称正挤压时可能出现的中心缩孔和表面裂纹缺陷进行了模拟研究,得到了预测上述缺陷的曲线或数据。 在计算过程中,对刚塑性有限元计算技巧也作了一些改进,例如提出了处理八节点四边形单元奇异点和质点跟踪技术的新方法等。 试验结果表明,理论计算结果与试验结果相当一致。     

铝合金厚板搅拌摩擦焊焊缝疏松缺陷形成机理

采用圆锥形搅拌头焊接20mm厚的7075-T6铝板,分析焊接过程中焊缝内部疏松缺陷的形成过程及原因。研究表明,焊缝表面成形良好,无明显缺陷。但是,在焊缝轴肩区和焊核区之间出现了疏松缺陷。分析认为,焊缝上、下部金属温度差太大,导致其塑性流动行为发生变化是疏松缺陷形成的主要原因。搅拌摩擦焊(FSW)过程中,焊缝上部金属温度较高,而底部温度仍然很低,脱离搅拌针端部的塑化金属在周围冷金属巨大的变形抗力作用下转而沿搅拌针表面往上迁移。到达轴肩区下方汇聚区时,由于轴肩区金属温度高,向下的挤压力太小,导致回迁上来的塑化金属继续往上迁移并冲破轴肩区而沿轴肩边缘溢出形成飞边。汇聚区内没有足够的塑化金属填充、焊缝无法被压实而产生疏松孔洞。通过建立疏松缺陷形成的物理模型,可以更直观地反映出焊缝金属流动形态及缺陷形成过程。     

圆锥形件冲压成形过程中起皱、破坏缺陷位置的确定

分析了曲面类零件中较为典型的圆锥形件的冲压拉深成形过程。通过分析变形毛坯不同部分在冲压成形中的作用及变形实质 ,归纳了圆锥形零件的变形特点 ,并在跟踪毛坯上各金属质点的位移轨迹、分析变形各质点贴模过程中位移与变形关系的基础上 ,找到了圆锥形零件冲压成形中最有可能产生起皱、破坏缺陷的危险点位置     

圆棒热挤压过程研究

用抛物面速度场,对圆棒热挤压过程进行上限分析。经理论计算和有关试验数据比较,所求得的挤压力具有足够高的精度;并利用所建立的数学模型对挤压过程死区、最佳模角和挤压力进行了系统地研究。     

微波等离子推力器同轴谐振腔内的电磁场特性

为了研究同轴谐振腔内导体的头部形状、位置对腔内电磁场分布的影响规律,用时域有限差分法(FDID)对微波等离子推力器(MPT)TEM谐振模式的同轴谐振腔中的电磁场进行了数值模拟,并结合实验现象对数值模拟的结果进行了分析讨论。结果表明,内导体头部形状的改变,改变了同轴腔内电磁场的分布规律和电场强度最大集中区域的位置。内导体位置的改变,只改变电磁场强度的大小,且内导体愈接近同轴腔的底面(即：放电间隙δ愈小),腔内电场强度愈强。同时,锥形头部的内导体,更有利于MPT的启动和稳定工作,为采用同轴谐振腔的MPT工程样机的研制提供了依据。     

某压气机轮盘均压孔挤压强化数值仿真和挤压头设计

采用静力学求解算法、应用弹塑性有限元分析程序对挤压强化过程进行了仿真计算,研究了摩擦因数、挤压次数、挤压量、约束方式、倒圆半径、以及配合方式等参数对残余应力场的影响.根据某压气机轮盘均压孔的具体结构形式,设计了三种挤压头:单侧挤压头、柱形头和T形头.用两种材料(不锈钢1Cr11Ni2W2MoV和镍基高温合金ЗП742)设计加工了带孔薄板模拟件,用其中两种强化方法对孔边进行了强化试验,试验结果表明:T形头挤压工艺达到了提高疲劳强度的预期效果,且操作方便实用.将试验结果和数值仿真结果进行了对比,分析表明用静力通用程序可以解决金属材料孔板挤压过程的仿真问题,能有效指导挤压强化研究.      

SiCw/Al复合材料热挤压模具设计及其对挤压棒材组织和性能的影响

用具有宏观夹铝带的ＳｉＣｗ／Ａｌ复合材料的热挤压余,对热挤压压余中的金属流线进行了观察并建立了金属流线方程,为抗日夺模具的设计提供了指导原则。本文用曲线形状较金属流线形状陆的流线凹模进行挤压,结果表明,使用该种凹模能够有效地消除金属“死区”并在一定程度上减少了晶须折断,从而提高了挤压棒的强度。     

基于ProCAST的高Nb-TiAl合金叶轮熔模铸造

通过铸造模拟软件ProCAST实现高Nb-TiAl合金叶轮熔模铸造充型凝固过程的模拟仿真,研究浇注充型工艺对合金熔体充型、缩孔缩松等充型凝固特性的影响,优化相应工艺;进行浇注实验与铸件的无损检测分析,并进行铸件的解剖分析验证缩孔缩松分布;使用附注试棒研究叶轮在室温和高温下的力学性能。结果表明:ProCAST软件对高Nb-TiAl铸件缩孔缩松预测较为准确,通过模拟仿真预测结果优化了工艺方案从而避免了铸件中大尺寸缩孔缩松的形成,在最终的铸件中只存在尺寸小于22μm的显微缩孔;所有铸件均实现完整充型,铸件室温抗拉强度约580 MPa,850℃高温抗拉强度约450 MPa。     

一种轴对称变几何进气道设计方法

对带凹腔的圆锥流动进行了数值分析,就流场结构和总压分布与实验结果进行了比较,数值模拟结果与实验数据吻合较好,结果可信.数值模拟研究了不同几何构型的凹腔对圆锥流动的影响,分析并揭示了凹腔与圆锥流场的耦合流动特征.据此,对一种圆锥头部可移动的轴对称变几何进气道开展了方案设计及气动性能分析,并与相应定几何进气道进行了对比.结果表明:当来流马赫数高于设计马赫数时,后退圆锥头部可以调节进气道外压缩波系,保证流量系数达到0.99以上,采用该变几何技术,在不改变进气道内通道几何形状的前体下,可明显提高进气道的流量系数.      

一种乘波前体进气道的一体化设计及性能分析

采用特征线方法设计了具有直线初始激波、内收缩段消除激波反射、出口参数均匀可控的基准内锥流场.基于密切内锥(osculating inward turning cone,OIC)乘波体设计方法,发展了一体化密切内锥乘波前体进气道(osculating inward turning cone waverider inlet,OICWI)设计技术.基于一体化基准内锥流场和前体进气道设计技术,设计了密切内锥乘波前体进气道.采用数值软件对设计的乘波前体进气道进行了仿真分析,结论如下:①OICWI的设计是遵循气动原理的.②一体化密切内锥乘波前体进气道的前缘形状、内收缩比及出口参数可以根据需求定量准确设计.③理论设计结果和模拟结果吻合一致,证明设计方法是正确可靠的.④数值模拟研究结果表明一体化密切内锥乘波前体进气道具有较好的出口流场均匀度及较高的流量捕获率和较高的总压恢复特性.      

冲压发动机超薄壁波纹形件的粘性介质压力成形

粘性介质压力成形是一种采用具有高粘度并且可流动的半固态介质作为软凸模的成形方法。采用试验和数值模拟方法，研究了高温合金超薄壁波纹形件成形过程坯料形状、应变分布、厚度分布的变化和界面摩擦对板料成形的影响，研究结果表明：成形件尺寸精度高、表面质量好、厚度均匀；与钢凸模成形相比较，可以避免局部较小半径曲面之间的严重颈缩；对于具有局部较小半径曲面的复杂形状薄壁件，粘性介质压力成形显示出其优越性。     

中心锥冷却对喷管腔体红外辐射的抑制作用数值分析

航空发动机高温部件是发动机3~5μm上的重要红外辐射之一,对高温部件之一的中心锥的红外抑制技术进行了数值研究.在中心锥前端布置气膜缝槽,缝槽几何参数经过优化设计,将部分外涵低温气流经过支板引入中心锥,对支板和锥体壁面形成冲击冷却,在锥体前端形成气膜覆盖,使得支板与中心锥壁面得到了有效冷却,两者平均温度分别降低21.1%和46.2%,冷却气量约为外涵流量的1.6%.喷管腔体3~5μm波段上红外辐射得到有效抑制,喷管正后方红外辐射相比原型喷管降低30%,0°~45°范围内红外辐射则明显降低.