圆环镦粗校准曲线的有限元研究

圆环镦粗法是测定摩擦系数时所用理论校准曲线,没有考虑到材料、温度、变形速度等工艺参数对摩擦的影响,因此缺乏专用性和准确性。采用有限元模拟的方法,可以在模拟过程中通过对参数的设定使模拟过程接近实际生产过程,最终根据模拟结果绘制的有限元校准曲线具有较高的准确性。     

叶片精锻过程中摩擦影响的数值模拟

通过对叶片的叶身和榫头进行热力耦合数值模拟，进一步研究了摩擦在叶片精锻过程中的影响作用。研究表明：在叶片成形过程中摩擦对温度场和载荷行程曲线有较大的影响，而对等效应变的影响相对小一些；不同摩擦系数条件下温度场、等效应变场以及载荷行程曲线呈现一定的单调变化。     

5Cr15MoV马氏体不锈钢热加工过程碳化物析出

采用热模拟试验机对5Cr15MoV马氏体不锈钢热加工过程进行了模拟,并使用金相显微镜及物理化学相分析方法对热加工过程中的碳化物析出进行了分析。结果表明：与thermo-Calc热力学计算结果不同,热加工过程中在1100~1150 ℃之间,5Cr15MoV钢主要析出MC型碳化物,且随温度的降低,析出量逐渐加大,在1000~1100 ℃之间趋于平衡,而M23C6型碳化物则在1000 ℃左右析出,整个热加工过程中,并未发现M7C3型碳化物析出。     

等通道转角挤压工艺有限元分析

用SOLIDWORKS建立等通道转角挤压(ECAP)的几何模型，用有限元软件DEFORM-3D划不同摩擦系数、不同冲头速度时的挤压过程进行了模拟、获得了相应的应变场以及载荷行程曲线，得到了模具的应力分布。模拟结果表明：变形区域集中在两个通道的相交部分；等效应变速率与冲头的运动速度成正比：摩擦系数对应变的分布和变形载荷有较大影响：在一定的摩擦条件下，完成ECAP所需的变形抗力与材料流动应力成线性关系；当通道表面粗糙度Ra为1.6μm时，模具危险点工作应力不会超过变形体流动应力的4.5倍。     

316L不锈钢热加工硬化行为及机制

在Gleeble-1500热模拟试验机上, 通过高温压缩实验对316L不锈钢的热加工硬化特点和机制进行了研究. 根据Ludwik幂函数模型对实验数据进行了非线性拟合, 并用 Crussard-Jaoul分析法计算了Ludwik幂函数模型的n值. 实验结果表明: 316L不锈钢在热变形过程中易发生加工硬化, 真应力-应变曲线上未出现应力峰值; 热变形过程中发生了部分动态再结晶, 这一不完全的软化机制无法抵消热加工硬化的作用, 另外在热变形过程中发生了孪生行为, 这是热加工硬化的主要机制之一.     

大型支承辊Cr4材料连续冷却转变曲线的测定

采用膨胀法并结合金相-硬度法,在Gleeble-1500D热模拟机上测定了Cr4钢的临界转变点Ac1,Ac3以及M3点;测定了不同冷却速度下连续冷却时的膨胀曲线,得到了该材料的连续冷却转变曲线(CCT曲线);结合金相组织观察方法,研究了连续冷却过程中奥氏体转变过程及转变产物的组织形貌;测定了不同冷却速度下相转变后的硬度值.结果表明,随着冷却速度的增加,材料的硬度也越来越大.为大型支承辊热加工工艺过程微观组织模拟提供了重要的基础参数,同时也为大型支承辊的锻造及热加工工艺路线的制定提供了理论依据.     

三维热耦合刚粘塑性有限元数值模拟技术的开发和应用

刚塑性有限元法是模拟热塑性变形的有效手段。本文介绍了可在工作站和微机上运行的三维热刚粘塑性有限元软件及其功能与特色，讨论了软件主要的理论依据和微机化过程。该软件可以进行加热和冷却过程中的温度场模拟，高温下金属塑性成形的速度场和温度场（包括上、下模具）的耦合计算、非稳态塑性成形过程分析；还可模拟和预测金属在热加工中的再结晶过程和内部组织的变化规律。应用所开发的软件，对中心压实法、高温镦粗、拔长、扩孔等三维锻造工艺进行了数值模拟。文章最后实验测定了ＪＴＳ锻造工艺的温度场和三维镦粗试件的晶粒度分布，实验值与模拟值的对比结果表明，数值模拟的结果是可靠的。     

基于变摩擦系数的铝合金覆盖件冲压成形模拟

使用自主研发的摩擦系数测试设备,测试了不同压力条件下6016铝合金板材的摩擦系数曲线。基于动态显式有限元法,对铝合金发动机罩内板进行冲压成形模拟仿真,计算了成形后零件的FLD图、厚度云图和应力云图等。结果表明,在冲压成形过程中,板料的移动速度先快速增大后急剧降低,随冲压时间不断变化。与固定的摩擦系数值相比,采用变摩擦系数模型计算得到的开裂和起皱量略高。试验结果表明,采用变摩擦系数值的仿真结果能更精确预测零件的成形缺陷。     

UBET在圆环压缩中的应用及绘制理论校准曲线精度的讨论

将UBETE用于求解压缩圆环问题，可简便快速地取得上限解；进而采用该解绘制塑性加工中测量摩擦系数的理论校准曲线。对中性层的位置进行了精确求解；分析了绘制理论校准曲线时，总压缩量、压缩步长量等参数对其结果的影响。     

第二届热加工过程建模的模拟国际会议召开

第二届热加工过程建模和计算机模拟国际会议ＩＣＴＰＭＣＳ (ＳｅｃｏｎｄＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＴｈｅｒｍａｌＰｒｏｃｅｓｓＭｏｄｅｌｌｉｎｇａｎｄＣｏｍｐｕｔｅｒＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ定于 2 0 0 3年 3月 31日至 4月 2日在法国Ｎａｎｃｙ召开。第一届会议是 2 0 0 0年 3月在中国上海召开的。这次会议将主要论述热处理和表面工程处理过程如淬火、回火、高能密度热处理 (即感应、激光和电子束加热 )、渗碳、碳氮共渗、氮碳共渗和涂覆 (ＰＶＤ ,ＣＶＤ…… )等的数学建模和计算机模拟。别种热加工过程如…     

板材拉深成形过程中摩擦条件与压边力设定关系研究

利用“板料拉深成形摩擦系数测试系统”，研究不同种类的润滑剂在不同压边力值设定条件下，拉深过程中的摩擦系数与压边力、拉深力与压边力之间的关系。从两种实验用坯料物理模拟的结果得知：实验用的油基润滑剂其粘度值越大，拉深性能越好，受压边力数值设定的影响也越小；坯料尺寸的增加使拉深成形变得困难，但对摩擦系数的影响很小。该研究结果有助于生产现场中润滑剂的选用和最佳压边力数值的确定。     

6016铝合金板材室温成形性及其数值模拟

通过实验和数值模拟方法研究了6016-T4P铝合金板材在室温下的成形性能。通过刚模胀形实验获得了成形极限图(FLD),通过单向拉伸实验建立了6016-T4P铝合金的室温Johnson-Cook材料模型,并利用ABAQUS有限元软件对刚模胀形实验进行了数值模拟。模拟过程中采用最大凸模力准则和应变失稳准则获得了计算的成形极限结果,并讨论了凸模速度、摩擦系数等对成形极限模拟结果的影响。结果表明:当摩擦系数为0.1,凸模速度为1000 mm·s~(-1)时,模拟和实验结果吻合较好。随摩擦系数的增大,平面应变值增大,成形极限曲线(FLC)垂直向上移动,且摩擦系数的变化对FLC的右侧部分影响较显著;随凸模速度增加,FLC略垂直向下移动,平面应变值减小。进而应用合理的成形参数成功预测了6016铝合金汽车B柱零件的冲压成形效果。     

冷轧润滑过程中摩擦的控制

通过比较流体润滑状态下冷轧变形区摩擦系数与轧机允许最小摩擦系数得出轧制稳定因子ＫＳ，用于判断其轧制过程是否稳定。计算与实验结果表明：ＫＳ值随压下率减小而降低，且当ＫＳ＜１时出现负前滑及摩擦力反向，同时轧后板面质量变差。因此，只有当压下率达到一定值后，ＫＳ＞１，才能实现稳定轧制并获得优异的轧后板面质量。     

工艺参数对AZ31镁合金等通道转角挤压过程中挤压力的影响

建立了等通道转角挤压有限元分析模型,对不同模具内角、外角半径以及不同摩擦系数条件下的等通道转角挤压过程进行了模拟,分析了模具内角、外角半径以及不同摩擦系数变化对挤压过程中挤压力变化和各阶段挤压力峰值的影响,并以AZ31镁合金为试验对象进行了挤压试验,获得挤压力变化曲线,对模拟分析结果进行了验证。结果表明:模具内角对挤压力大小有较大影响,各挤压阶段内挤压力峰值随内角增加而显著减小,而模具外角半径增加仅减小TA段内挤压力峰值,对TB和TC挤压力影响较小;摩擦系数对挤压力大小影响明显,随着摩擦系数的增加,挤压力不断增加,TA和TB段内挤压力峰值呈线性增加。     

薄板深冲成形过程中摩擦系数的测定

采用作者设计的一种新型测量薄板深冲成形过程中工具与工件之间摩擦系数的模拟装置 ,测定了相同材质的带材在不同条件下的摩擦系数。测试过程中改变润滑条件、辊距及带材的表面取向 ,测试结果表明摩擦系数与润滑和冲头的几何形状有很大关系。为计算机有限元模拟提供真实摩擦边界条件 ,为有限元模拟结果的可靠性奠定了坚实的基础     

考虑铸型阻力的铸件应力数值模拟

应用ＡＮＳＹＳ软件对铸件的应力场进行了数值模拟,在模拟过程中,考虑了铸型对铸件的阻碍作用,并改进了传统型砂强度理论,比较实验和数值模拟结果,最大尺寸差值不超过５％。     

摩擦系数对宽厚板轧制宽展影响的数值模拟

采用有限元软件MSC.MARC,建立了宽厚板轧制过程三维热-力耦合有限元模型。利用上述模型对实际宽厚板轧制过程进行模拟,对比模拟宽展和实测宽展,证明了模型的可靠性。通过对4种典型尺寸轧件轧制过程的模拟,得到了摩擦力和摩擦系数在接触弧上的分布规律,以及摩擦系数与轧件边部形状和平均宽展对应的变化规律。结果表明,轧件自由表面处宽展量随摩擦系数的增大而减小,厚度对称面处宽展量随摩擦系数的增大而增大,而轧件的平均宽展量随摩擦系数的增大而减小。当板坯宽度减小、压下量增大时,随摩擦系数增大,平均宽展量减小的趋势更明显。基于以上模拟结果,将摩擦系数对宽展的影响规律引入芝原宽展计算公式,修正后公式计算结果与模拟结果符合较好。     

仪表阀体多向可控精密成形工艺

提出一种新的仪表阀体的多向可控精密成形工艺,利用有限元模拟软件Deform-3D,对仪表阀体的多向可控精密成形工艺进行了数值模拟。分析了零件的工艺难点及成形过程中的载荷-行程曲线、金属流动规律及不同摩擦系数对成形过程的影响,最后进行了试验验证。研究结果表明,提出的仪表阀体多向可控精密成形新工艺是可行的,模拟得到的锻件充填饱满,在成形过程中金属流动比较均匀,金属流线基本沿锻件轮廓方向,最大载荷为6.21×106 N;此外,摩擦系数对成形过程的影响较大,工艺试验得到的产品和模拟结果具有较好的一致性,锻件尺寸一致性也较好,说明工艺可靠,对该类零件的多向可控精密成形工艺具有一定的指导意义。     

转向架交叉杆冷冲压动态显式有限元分析

通过交叉杆材料的拉伸实验，获得了交叉杆材料的应力—应变关系；在此基础上，用动态显式有限元法对机车车辆的转向架交叉杆冷冲压加工过程进行计算机模拟分析。在不同工艺参数下，如：不同的摩擦系数、不同的冲压速度等，对冲压过程中应力、应变和局部减薄量等进行了分析。模拟结果为减少调试和优化工艺参数提供了依据。     

曲线回转体构件的成形工艺

对曲线回转体构件的成形过程进行力学解析,得到一种适用于大型锥形件缩口成形力的计算公式,并根据临界失稳压力优化结构参数,得到了缩口凹模最佳的母线半径和反弯曲半径;然后,利用得到的最优半径进行正交试验,对挤压过程中的挤压温度、挤压速度和摩擦系数进行优化,得到最佳工艺参数;最后,为验证理论数据的准确性,进行物理试验验证。结果表明,当挤压温度为460℃、挤压速度为5 mm·s^-1、摩擦系数为0.2时,零件的最低成形载荷为4013 kN,与模拟仿真结果和理论结果的误差均小于10%,说明了该成形方案的可行性。研究结果可以为今后此类构件的成形提供理论支持。