零件近净成形新工艺——差温无模锻造的热力耦合有限元模拟分析

以AISI1045钢圆柱体在环形加热源局部加热下的差温无模锻造为例,利用热力耦合有限元方法模拟其成形过程.模拟结果表明,差温无模锻造作为零件近净成形的一种新工艺是可行的.差温无模锻造成形的关键是要获得和控制金属坯料内部适宜的不均匀分布温度场,加热环和冷却环的适当组合可以获得成形所需的温度分布花样.在快速变形方式下,变形前的温度分布花样基本上决定了金属的流动模式,变形过程的持续加热对其影响甚微;在慢速变形方式下,变形过程的持续加热对金属的流动模式产生一定的影响.     

差温加热的三维温度场有限元分析

介绍了差温无模锻造的概念和基本原理以及要在金属坯料土产生大的差温所采取的方案。运用ANSYS软件对圆柱体坯料局部加热和局部冷却过程进行了热分析。热分析中考虑了坯料的初始温度、外加热源和冷却源的热流密度以及坯料和空气的对流传热。用正交试验的方法确定了获得最佳温度场的主要相关参数的取值，为以后进行差温无模锻造过程的应力、应变场分析奠定基础。     

钛合金锻造模拟成形技术发展现状

高温变形过程导致金属微观组织发生一系列演变,并决定了产品的力学性能。根据预定的工艺参数,模拟产品的热成形过程并预报其微观组织和力学性能,是钛合金锻造技术的未来发展趋势。     

轴对称锻件成形过程的热力耦合有限元分析技术的研究

锻件成形过程中,非稳态、不均匀的温度场对金属的塑性流动有很大的影响，尤其是高温成形过程。本文对轴对称段件成形过程的热力耦合有限元分析技术进行了研究。论述了刚塑性有限元分析方法，建立了热力耦合分析模型，开发了轴对称锻件成形过程的热力耦合有限元分析软件。通过将圆柱体镦粗过程的模拟结果与有关文献中的实验结果和模拟结果的比较，说明了该方法和软件的正确性。     

喷射成形电子封装Si-Al合金凝固过程模拟研究

为了优化喷射成形Si—Al合金成形工艺，获得优良的显微组织，本文模拟了喷射成形Si-30wt％ Al合金的凝固过程。研究了雾化压力和沉积距离对熔滴冷却过程中的温度和固相分数的影响。模拟计算结果得到实验验证。     

LIPS-300离子推力器栅极热变形特点实验分析

为探究LIPS-300离子推力器在工作过程中栅极热变形的规律与特点,设计了大气环境下离子推力器双栅极热变形实验,以一环形加热器模拟实际工作时的等离子体热源。实验研究发现:球面栅极在加热过程中急剧变形,同时屏栅变形量大于加速栅,导致栅极间距减小;在冷却过程中,双栅迅速回复变形,栅极间距同步回复。其次,研究发现栅极中心位移在加热过程中的峰值回落现象,与在冷却过程中的负位移现象,同时发现冷却速率对负位移的大小有着不容忽视的影响。为研究上述现象的起因,对栅极组件的径向位移进行了采集,发现栅极安装环的变形是其根本原因。在结构与温度的综合影响下,栅极安装环的变形相较球面栅极更为缓慢,而其受热膨胀会拉伸球面栅极,导致球面栅极中心拱高减小,中心位移峰值回落。     

带孔件成形过程试验研究

本文采用坐标网目法对带孔件成形过程进行了试验研究。试验所获应变分布表明,带孔件在变形过程中存在拉深和翻边两种变形趋向性,在模具参数和工艺条件完全相同的情况下,其可能的变形趋势与孔的尺寸有关。本文的研究结果可为带孔件成形过程中的变形趋向性分析乃至变形过程控制提供理论依据。     

金属板料单点无模渐进成形数值模拟及分析

有限元数值模拟对单点无模渐进成形技术的研究起着重要的理论指导作用.本文介绍了教值模拟的基本步骤,重点介绍了圆/方锥台形件模拟轨迹的改进,轨迹环采用正逆相问方式可避免成形件发生扭曲变形.此外,基于Matlab软件编程,可快速生成不同工艺参教的模拟轨迹.最后通过多次数值模拟得出,工具头半径越小,工件成形角度越大,板料发生的等效应变就越大.结论与实验结果完全吻合.     

盒形件超塑成形过程中材料流动规律的数值模拟与实验

利用有限元软件MSC.Marc2010对钛合金盒形件超塑成形过程进行了有限元模拟,控制目标应变速率,得到优化的压力-时间曲线,并据此进行实验研究,沿实验曲线分别加载至6个不同的标定压力值(分别为0.5,1.0,1.5,2.0,2.3和2.5MPa)得到成形过程中的零件。测量6个实验零件的外形轮廓和厚度,并分别与相对应的模拟结果进行对比,验证实验与模拟的一致性,并分析整个成形过程中的材料流动规律,得出在自由胀形、底部贴模、充填圆角3阶段盒形件不同区域的应力、应变和变薄率分布,为复杂零件的超塑成形工艺的制定奠定了一定的理论基础。     

TC4复杂盒形件超塑胀形加载曲线优化控制

改进了商用有限元软件MARC的默认加载算法,超塑成形过程中改进的加载算法控制零件上应变速率最高的20个单元的平均值。对复杂形状的TC4盒形件超塑性成形过程进行了有限元模拟,获得了优化的压力p-时间t加载曲线和超塑成形零件的壁厚分布。根据加载曲线,进行了超塑成形实验,结果表明:模拟值与实验值吻合良好,且优化的加载曲线改善了成形零件的壁厚均匀性。     

激波管在酚醛树脂高温热解动力学研究中的应用

使用激波管作为加热手段,利用其加热速率快的优点,突破了传统方法在加热速率上的限制,研究了酚醛树脂在1400~1700K温度范围内的热解动力学.主要碳氢产物是甲烷、乙烯、乙炔和苯.通过对反应扩散过程的分析,考察了扩散对热解过程的影响.结果表明,实验中酚醛树脂的反应扩散过程迅速达到稳态,扩散影响可以忽略,首次获得了酚醛树脂在芳环开环热解机制下的热解速率常数.     

翻管数值参数分析法研究

采用塑性流动理论，薄壳无力矩理论及幂函数强化模型，对求解轴对称塑性平面应力问题的数值参数法作了进一步的研究，推导出成形力学分析的一阶微分方程组，在此基础上，将该微分方程相应用于薄壁圆管轴压外翻成形的稳态流动分析，计算时采用了四阶龙格库塔法，并获得了应力，应数值解，本文通过大量的计算，分析了边界条件对计算结果的影响，并将理论计算结果与实验作了比较。研究结果表明，轴对称塑性平面应力问题可以转换为一阶常     

高温燃气加热器热特性研究

介绍了高温燃气加热器的工作原理,推导了结构在高温燃气作用下的二维共轭传热方程,应用Fluent软件对头锥结构在高温燃气作用下的流动传热特性进行了数值模拟,得到了不同来流温度和速度条件下结构温度分布情况以及外流场流动及传热特性,为高温燃气对流加热试验技术提供依据。     

渐进成形在雷达天线制造中的应用基础

论述了渐进成形在雷达天线制造中的应用,包括支撑模型的制造、成形定位、以及天线的成形过程.研究表明,在正成形过程中成形工具与支撑模型之间的间隙和成形中的二次定位是影响成形质量的重要因素.关于成形质量控制问题存在两方面:(1)成形工具与支撑模型之间的间隙控制必须严格遵循零件厚度分布的余弦规律;(2)准确的二次定位.     

20CrMnTi的动态超塑性研究

对２０ＣｒＭｎＴｉ在７２０～８３０℃的温度循环下的动态超塑性现象进行了研究，获得了２１０％的伸长变形，探讨了多种条件对变形的影响，金相显示了微观晶粒的长大和拉长。同时研究了变形时应力和应变速率以及应变和温度的关系，并据此测得该材料的动态超塑性应变速率敏感指数可达０．７。     

轴对称金属塑性大变形问题的理论模型

本文按塑性力学方法，在求解位置建立坐标系，在充分考虑了大变形和材料硬化因素的影响下，提出了一个轴对称金属塑性大变形问题的理论模型。     

热塑性成形过程微观组织模拟研究新进展

金属在热塑性成形过程中微观组织发生晶粒形核、长大、相变、再结晶等一系列的复杂变化,直接影响加工过程与产品的机械性能。本文对目前应用在热成形微观组织演变模拟方面的主要模拟技术作了比较全面的评述,对比了不同微观组织模拟方法,总结了利用各种模拟技术所取得的最新研究成果。     

小半径弯管弯胀复合成形研究

为解决小半径弯管内侧起皱、外侧减薄的成形缺陷,提出了一种弯胀复合成形的方法。通过几何关系解析了初始弯曲半径和初始管坯直径与最终管径和最终弯曲半径之间的关系,确定了初始弯曲半径的取值范围。采用有限元与实验相结合的方式研究了不同初始弯曲半径对零件壁厚分布的影响,分析了胀形过程中零件弯曲处及直壁处的变形规律。最终发现:初始弯曲半径越大,零件的最终减薄越小,胀形过程中弯曲处内外侧发生均匀减薄,直壁处内侧减薄明显大于外侧减薄。     

模具材料对复合材料制件固化过程应变的影响分析

复合材料热压罐固化工艺过程中,制件的固化变形依旧是影响成形质量的重要原因。通过光纤光栅和热电偶相结合的方法对复合材料制件在热压罐成形工艺过程中的温度和应变进行在线监测,研究了树脂基体对制件应变的影响规律,并基于此分析了不同模具材料对制件固化过程应变和固化变形的影响。试验结果表明:树脂与模具是复合材料固化过程应变变化的主要影响因素,在升温/保温阶段,树脂的流动、热膨胀、固化反应等是应变变化的主要原因,而在降温阶段模具收缩对应变变化起主导作用;不同模具材料的刚度、与制件的结合能力以及热膨胀系数的变化会在复合材料固化过程的不同阶段对应变变化产生较大影响。本文获得了不同材质模具试验条件下复合材料制件固化过程中的应变曲线,分析了固化过程中模具对复合材料制件内部应变的影响规律,为深入分析大型复合材料构件固化变形提供了理论支撑。     

高强度钢内螺纹冷挤压成形与强化试验研究

内螺纹冷挤压成形是提高内螺纹疲劳强度的有效方法.作者研制出挤压扭矩和温度的测量系统,并从理论上证明了挤压变形区金属在挤压过程中受到三向压应力的作用,这可以大大增加金属的塑性,改善内螺纹的成形条件.高强度钢内螺纹成形与强化的关键在于挤压丝锥结构的优化设计以及工件底孔尺寸、挤压速度和冷却润滑液的合理选择.疲劳对比试验结果表明:在两个不同应力水平下,用挤压丝锥挤压强化的300M高强度钢螺纹,其寿命是切削螺纹的4～30倍.