钛合金超塑性及超塑性成形

超塑性技术在我国科学发展及工业生产中已开始显示出它的巨大优点。特别是钛合金的超塑性成形技术的研究对加强我国国防有极其重要的意义,值得重视和深入研究。一、超塑性的定义和分类迄今为止,超塑性还没有一个明确的定义。在相当长的时期内,人们仅仅以拉伸试验的延伸率超过100％作为超塑性的标准。实际上,超塑性是合金材料在特定条件下,只需要     

钛合金超塑性成形过程的数值模拟

以TC4合金层板结构的超塑性成形过程为研究对象,采用有限元软件MARC模拟计算了TC4合金宽弦空心夹芯结构的超塑性成形过程。分别分析了应变速率敏感指数、目标应变速率及扩散连接宽度等参数对贴模过程及壁板厚度分布的影响。结果表明:当应变速率敏感指数较大时,夹芯结构会发生沿纵向挤出延伸变形;当目标应变速率为10-3时,材料表现出较佳的超塑性性能;而扩散连接宽度的大小对超塑性成形后板材壁厚分布的均匀性有一定影响。通过控制最大应变速率的方法,提取出了最优化的压力时间曲线。研究结论可为钛合金空心夹芯结构件的超塑性成形提供理论参考。     

铝合金超塑性成形技术

铝合金的超塑性是指铝合金在特定的条件下,表现出异常高的延伸率和很低的流动应力。根据试验。国产铝合金LD5和LY12其超塑性温度分别为495°±5℃和480°±5℃,延伸率可达127％和240％,流动应力只有1～2公斤/毫米~2。这种情况给金属形成带来很大的好处,使复杂形状的零件成形有了可能,可使成形压力大大降低,可以用小吨位的设备成形较大尺寸的零件。图1为铝合金棒料经超塑性一次挤压而成的零件。     

铝锂合金超塑成形技术

本文评述了国内外超塑性铝锂合金板材及其超塑成形技术的发展，讨论了铝锂合金超塑成形中的技术问题以及在航空航天工业中的应用前景。     

超塑成形设备技术现状与发展

超塑成形技术是一种利用材料的超塑性大变形能力制造薄壁复杂构件的先进成形技术。超塑成形及超塑成形/扩散连接过程中的工艺参数变量多,参数同步性控制要求高,一般在专用超塑成形设备上进行,可更方便实现坯料温度、工模具温度、变形区、变形速度、变形应力等关键参数控制。传统超塑成形设备压制单向性、功能集成度不够、自动化程度低等,远不能满足科研生产的需要。因此,本文重点阐述了近年来出现的多向加载、“气–液”耦合控制、自动上下料3种超塑成形设备新功能。随着先进制造技术、信息技术等的集成和深度融合,超塑成形设备将朝着大型化、清洁化、自动化、多能场复合化及专用化等方向进一步发展,并将进一步改善超塑成形技术的生产效率及应用范围。     

电塑性及电流辅助成形研究动态及展望

航空航天等领域对高性能、轻量化和高功效构件精确成形成性的要求,迫切需要发掘和提高难变形材料的成形潜力。金属等材料在电流辅助加载时塑性提高和变形抗力降低的电塑性效应（EPE）,与传统塑性加工技术相结合发展出的电流辅助成形（EAF）工艺,可望大幅提高材料成形极限和成形质量,是实现难变形材料难成形结构精确成形制造的极具前景的技术。基于EPE测试表征方法的研究进展分析,综述了焦耳热效应、电子风效应及磁效应等EPE作用机理的研究动态,从回复、再结晶、相变及缺陷修复等方面,分析总结了电流处理对材料微观组织和性能的影响规律和作用机制,进而讨论了电塑性拔丝、轧制及微成形等EPE用于成形过程的EAF研究进展。基于上述研究动态分析,总结提出了电塑性机理方面尚待解决的科学难题、EPE驱动EAF工艺创新及工业化应用所面临的技术挑战。     

基于正交试验原理的钛合金环形气瓶超塑性成形过程的数值模拟

运用刚(粘)塑性有限元方法和正交试验原理对钛合金环形气瓶的超塑性成形过程进行了数值模拟,分析了变形过程中板料的厚度、摩擦系数和环形毛坯的内外径尺寸等对成形件壁厚分布的影响规律,从而揭示了钛合金板材在气胀过程中的超塑性流变规律。基于对有限元数值模拟结果的分析,探索了钛合金环形气瓶超塑性成形过程中典型缺陷的形成机理,并给出了相应的消除缺陷的技术方案,通过有限元模拟和与实际情况的对比,证明了所提技术方案的可行性。     

复杂异形截面薄壁环形件动模液压成形研究

 液压成形技术是成形薄壁零件的一种有效的解决方法。针对具有异形截面结构的某型发动机高温合金薄壁环形件,提出了液压成形结合动模轴向加载的复合成形方法,依据塑性力学方法和增量理论对成形过程进行了应力应变特征分析,并建立了有限元模型。基于有限元模拟和工艺试验,研究了筒坯成形区高度和型腔液压加载路径等关键工艺参数对零件成形结果的影响,探讨了成形过程中壁厚过度减薄、材料堆积"折叠"、形状不对称等失效形式,提出了优化的工艺参数。结果表明,提出的工艺方法可实现复杂异形截面薄壁环形件的整体精确成形,采用优化的筒坯成形区高度和液压加载路径可获得壁厚分布均匀、成形质量较好的零件。     

美国钛合金超塑性成形/扩散连接工艺简介

钛合金是世界上公认的难加工材料,但是利用超塑性成形/扩散连接工艺(SPF/DB)可以制作出用焊接、铆接工艺方法难于制作的复杂的钛合金飞机部件,并且使部件一体化、轻量化,成本降低。美国的飞机制造商于七十年代初期开始研究钛合金的超塑性成形工艺(SPF),他们在899～927℃的高温和变形速率为10~(_4)厘米/厘米·秒的条件下,使钛合金的延伸率达到600～1000％,试件成形过程就象塑料板真空成形一样,在不发生缩颈和断裂的情况下进行均匀的复杂变形。目前,美国已在四个机种上采用Ti-6Al-4V超塑性成形(SPF)零件,数量达到256     

圆锥杯形件超塑胀形的力学分析

 研究了圆锥杯形件的变形模式,将其成形过程分为三个阶段。根据超塑性力学的基本方程和有关假设,对每一阶段的成形过程进行了分析,得出了各阶段的最佳加载曲线方程,不同加载方式下成形时间的计算方法以及最小厚度等几何参数的计算公式。最后,进行了简短的讨论。     

基于ANSYS悬臂梁式微开关动态特性的分析

利用ANSYS软件采用顺序耦合法对静电驱动悬臂梁式微开关进行力电耦合分析,得出了微开关的动态响应特性,并指出了空气阻尼对器件性能的影响;在动态分析的基础上,详细分析了微开关结构参数和其动态临界电压的关系。分析结果表明：动态临界电压略低于静态临界电压,由于空气阻尼的存在和静电力的非线性,系统的振动频率相对于其固有频率向下发生漂移,这些动态特性与静态特性有明显的不同。     

冲击-发散冷却火焰筒浮动瓦片三维壁温计算分析

论述了采用冲击-发散冷却技术的火焰筒浮动瓦片的传热计算分析方法, 以及传热数学模型和边界条件处理.并采用ANSYS程序的热分析模块对浮动瓦片的三维壁温场进行了计算.计算结果与试验结果进行了对比分析, 两者有较好的吻合性, 计算值与试验值的相对误差不大于6%.      

配合间隙对涡轮盘-片结构的接触响应影响分析

以某燃气涡轮第五级盘-片结构为对象,考虑复杂载荷,利用ANSYS参数化设计语言编制分析程序对结构进行了瞬态热弹塑性有限元分析,分别计算了结构在紧急工况和典型工况下的应力应变.将盘-片的配合间隙设为参数,分析了不同配合间隙时结构的应力应变变化情况,并得到了应力应变发生突变的间隙值,分析了接触传热系数对应力应变的影响.对涡...     

航空发动机管路流固耦合固有频率计算与分析

本文使用ANSYS有限元软件对航空发动机管路的流固耦合振动进行分析研究。讨论了管内流体质量、压力、温度,管路形状、截面尺寸对管路流固耦合固有频率的影响。最后,考虑上述所有影响因素,对一实际发动机燃油管路进行计算．得到了其固有频率和振型。     

电子束钎焊简化温度场模拟

针对毛细管板结构特点,建立了一个简化的二维有限元分析模型,利用ANSYS软件进行钎焊温度场模拟,计算了7种电子束扫描轨迹对钎焊接头周围温度场的影响,获得了最佳扫描轨迹。同时,讨论了最佳扫描轨迹下电子束钎焊工艺参数对温度场的影响。     

转子-滚动轴承试验器有限元建模及实验验证

针对自行研制的转子-滚动轴承试验器,在Pro/E中建立了单盘转子的三维实体模型。通过Pro/E与ANSYS的无缝连接技术,在ANSYS中得到单盘转子的三维有限元模型,采用Sol-id185实体单元进行网格划分并采用Subspace法得到了前4阶固有频率和振型。利用锤击法对转子试验器进行了实验模态分析,并与ANSYS模态分析结果进行了对比。结果表明,基于ANSYS的计算模态和实验模态达到了很好的一致性。同时,利用ANSYS分析了陀螺力矩对临界转速的影响。最后,利用修改后的有限元模型仿真计算了不平衡动力响应,与相同条件下的实验结果比较表明,所建立的有限元模型能够准确模拟实际转子-滚动轴承试验器的动力学行为。     

GTEM传输室特性阻抗的三维有限元分析

采用有限元法对GTEM传输室的特性阻抗进行了三维分析.沿球面波的方向截取GTEM传输室的一段作为计算模型,通过分段多角度计算,求出芯板的最佳张角.考虑芯板厚度对阻抗的影响给出了芯板优化方案.在有限元分析软件ANSYS下开发了计算特性阻抗的用户模块,提高了设计效率.由于本文提出的计算方法能更好地逼近场分布的真实情况,因而具有较高的计算精度.     

高压压气机盘瞬态温度场计算研究

为了对压气机轮盘疲劳寿命评估和结构优化提供相应的温度场数据,采用有限元分析软件ANSYS,建立了某型发动机高压压气机转子的二维整体模型,讨论了高压压气机不同部位的边界条件和旋转盘腔内换热的规律,对高压压气机在发动机从慢车状态到最大状态下的瞬态温度场进行了计算,并分析了盘的径向温差随时间变化关系。计算结果表明：各级盘的径向温差产生在轮缘与盘中心孔附近的厚块之间;在温度场趋于稳定的过程中,径向温差先增大后减小;各级盘的最大径向温差随转子级数增加而增大。     

裂纹尖端应力强度因子计算方法的工程应用研究

对有限元商用软件ANSYS的三维应力强度因子的计算方法进行了研究,并采用标准试题验证了该软件的计算精度。研究结果表明,ANSYS程序裂纹尖端应力强度因子计算方法的计算精度可以满足工程设计和分析需要。     

Generation of Accelerated Stability Experiment Profile of Inertial Platform Based on Finite Element

The residual stress generated in the manufacturing process of inertial platform causes the drift of inertial platform parameters in long-term storage condition.However,the existing temperature cycling experiment could not meet the increased repeatability technical requirements of inertial platform parameters.In order to solve this problem,in this paper,firstly the Unigraphics(UG) software and the interface compatibility of ANSYS software are used to establish the inertial platform finite element model.Secondly,the residual stress is loaded into finite element model by ANSYS function editor in the form of surface loads to analyze the efficiency.And then,the generation based on ANSYS simulation inertial platform to accelerate the stability of experiment profile is achieved by the application of the analysis method of orthogonal experimental design and ANSYS thermal-structural coupling.The optimum accelerated stability experiment profile is determined finally,which realizes the rapid,effective release of inertial platform residual stress.The research methodology and conclusion of this paper have great theoretical and practical significance to the production technology of inertial platform.