直齿圆柱齿轮冷整形研究

用实验方法研究了坯料硬度、整形量和凹模预盈量等参数对整形后直齿圆柱齿轮齿形尺寸的影响。结果表明,随材料硬度或整形量的提高,整形后齿轮的跨三齿公法线长度变长;随凹模预盈量的增大,整形后齿轮的跨三齿公法线长度和齿根圆直径减小;与整形量相比,材料硬度或凹模预盈量对整形后齿轮齿形尺寸的影响更大,可以通过调整凹模预盈量,在一定范围内调整整形后齿轮的齿形尺寸。     

42CrMo钢超声滚压残余应力及等效塑性应变研究

基于接触力学模型，建立了超声滚压加工残余应力分布的理论模型，模拟了不同静压力、进给速度和振幅下的超声滚压加工过程，分析了超声滚压加工后残余应力和等效塑性应变的分布情况。结果表明，试样表面会发生不同程度的塑性变形并产生残余压应力。随着深度的增加，残余压应力逐渐增大，在深度为0.4 mm处达到最大值，之后逐渐转为残余拉应力，最后残余拉应力和残余压应力趋于平衡。随着深度的增加，等效塑性应变先增大后逐渐减小，最后在深度约1 mm处达到0。加工参数中静压力对残余应力和等效塑性应变的影响最为显著，最大残余压应力和等效塑性应变随着静压力的增大而增大，最大残余压应力和最大等效塑性应变分别为-910.07 MPa和0.46。对比残余应力实验和仿真结果，发现二者残余应力随加工参数的变化规律一致，并且误差范围基本保持在10%以内，验证了有限元模型的准确性和有效性。     

滚压加工形成螺旋形变对扭力轴疲劳寿命的影响

针对滚压加工中参数会影响扭力轴疲劳寿命的问题,建立扭力轴滚压加工仿真模型,研究滚轮进给速度、滚压次数以及滚轮数对扭力轴表面残余应力、塑性应变及疲劳寿命的影响。研究表明,随着滚轮进给速度的增加,滚压后,扭力轴表面的残余压应力、等效塑性应变逐渐减小,轴的疲劳寿命有减小趋势;较低的进给速度有利于轴表面残余压应力的分布。滚压次数增加,扭力轴表面残余压应力、塑性应变随之增大,在合适的进给速度下,一次滚压即可满足加工要求。滚轮数增加,扭力轴残余应力、塑性应变有增大趋势,从工程力学的角度考虑采用3个滚轮较为合理。     

扭杆表面材料本构关系及滚压仿真分析研究

扭杆表面的应力状态是扭杆使用寿命以及运行可靠性的关键因素,滚压工艺参数对扭杆表面应力状态有重要的影响。通过对扭杆建立材料本构关系模型,基于此本构关系模型,对三维滚压过程进行了有限元仿真分析,得到压入量、工件转速和进给速度对表面轴向残余应力的影响规律。结果表明:工件转速和压入量的增加都会增大扭杆表面轴向残余应力;进给速度的增加使扭杆表面轴向残余应力先增大后减小。     

细长轴预拉伸残余应力分析及加工变形控制研究

针对细长轴加工过程中棒材内部应力释放而导致的加工变形问题,提出了通过轴向预拉伸对细长轴内部应力进行调控的新方法。为进行对比研究,采用三点弯曲法对轴内部施加内应力,并分析轴向拉伸对残余应力和后续加工变形的影响规律。通过ABAQUS软件建立了细长轴三点弯曲及轴向拉伸的数值模型,使用生死单元方法模拟细长轴材料的去除及变形,研究了不同预拉伸率下残余应力和加工变形情况,并对细长轴进行轴向拉伸及加工实验验证。研究结果表明:预拉伸可以使轴向内应力重新分布,拉伸卸载后细长轴的主要残余应力为拉应力且沿轴向分布;随着拉伸量的增加,后续机械加工变形量逐渐减小。     

曲轴圆角滚压工艺参数优化研究

在对曲轴圆角滚压加工过程分析的基础上,利用ANSYS有限元分析软件的LS-DYNA模块建立了其圆角滚压动态分析模型;并基于该模型分析了滚压过程中工艺参数对曲轴圆角处塑性变形及残余应力的影响规律。研究结果表明:在滚压力一定时,随着滚压圈数的增加,滚压圆角处塑性变形量和残余应力增大,但达到一定圈数后,塑性变形量和残余应力的变化幅度不再明显。滚压圈数一定时,随着滚压力的增大,塑性变形量与残余应力增加速率随滚压力的增加不断减小。研究结果为曲轴滚压加工过程中工艺参数的选取提供理论依据。     

T型三通管液压成形的塑性损伤(英文)

采用GTN损伤模型,分析了不锈钢T型三通管的破裂行为,采用数值模拟和管件液压胀形试验确定了GTN模型中临界孔洞体积分数和极限孔洞体积分数,分析了成形压力及轴向补料量对损伤演变的影响,分析了应力三轴度及塑性应变对孔洞体积分数的影响规律。结果表明:成形压力较高或轴向补料量较小时,管件成形过程中将产生破裂缺陷。支管顶部处于双向拉应力状态,主管侧壁处于环向拉伸、轴向压缩的应力状态。在成形初始阶段,内压较低时,塑性应变孔洞体积分数变化的影响较大;然而,在成形后期,内压较高时,应力三轴度对孔洞体积分数的增大有较大影响。数值模拟及试验结果给出了相同的壁厚分布规律,所成形三通管的最大壁厚减薄率为36%左右。     

低碳钢点焊结构的力学参数分析

以低碳钢为母材的点焊结构为研究对象,分别使用调试引伸计、拉伸试验和ANSYS的数值仿真三种方法,研究点焊结构的变形和应力状态,得出角度变形与载荷之间的关系,仿真分析点焊结构分焊核、塑性环和母材三部分的力学模型的合理性. 采用点焊结构力学模型分析仿真结果. 结果表明,得出角度变形量随载荷之间的关系,过程中调整塑性环的屈服极限和塑形模量的数值,使得仿真的角度变形量和试验结果相一致. 有限元仿真的塑性环的屈服极限和塑形模量是可测的,可以为以后相关的研究提供参考.     

硅砂整形工艺及设备研究

通过对硅砂整形的试验研究,确定了采用特种磨削材料、利用小角度冲击磨削对硅砂进行整形的方法,探讨了砂粒在双回转体冲击磨削整形实验设备中的运动情况和整形机理。通过实验,提出了设备最佳整形工艺参数,并在实验设备上对几种硅砂进行了整形实验。     

薄壁叉形环轴向辗压成形塑性变形规律

研究了薄壁叉形环轴向辗压成形过程中等效应力、等效应变等变形场量与成形载荷的分布与演变规律。基于Deform-3D软件平台建立了薄壁叉形环轴向辗压成形的有限元仿真模型,提取了成形过程中的等效应力、等效应变等变形场量与成形载荷数据。结果表明,在薄壁叉形环轴向辗压成形过程中,随着变形量的增加,等效应力值与等效应变值逐渐增加,上筋与侧筋的等效应力值明显比下筋大,变形程度更高,锥模主要承受z向载荷,且随着变形量的增加逐渐增大,最大值为134 kN。通过揭示薄壁叉形环轴向辗压成形过程中的塑性变形规律,为实现薄壁叉形环轴向辗压成形提供了理论依据。     

楔横轧三维变形过程的有限元数值模拟研究

在分析了楔横轧加工工艺特点的基础上建立了模拟楔横轧过程的计算机系统模型,用有限元对板式楔横轧变形过程进行了三维数值模拟,成功地实现了楔横轧楔入段、展宽段、精整段全过程的计算机模拟,得到了不同变形条件下变形区的形状,变形过程中的应力场、应变场和变形载荷等重要信息。     

轧辊孔型参数对轧制过程影响的数值模拟

本文采用有限元法模拟硬质合金轧辊轧制螺纹钢的过程,研究了轧辊孔型参数对轧制过程的影响,并通过现场轧制实验验证数值模拟的结果。结果表明:轧制规格Φ12 mm螺纹钢过程中,成品前孔采用单椭孔型时,轧件X轴、Y轴、Z轴的最大轧制应力分别为672 MPa、730 MPa、661 MPa,而成品前孔采用平椭孔型时,其X轴、Y轴、Z轴的最大轧制应力分别为731 MPa、855 MPa、815 MPa;X轴、Y轴、Z轴的最大轧制应力分别提高为8.7%、17.1%、23.2%。而在两种轧制条件下,硬质合金轧辊螺纹轧槽内的温升基本相同,最高温度约300℃,而轧制平椭轧件时轧槽的高温区域较多,这是由于在两种轧制条件下塑性变形程度的不同造成。通过现场轧制实验,采用牌号为YGR55的硬质合金轧辊轧制规格Φ12 mm螺纹钢,成品前孔为平椭孔型时,硬质合金螺纹轧辊的单槽过钢量约700吨,而成品前孔为单椭孔型时,其单槽过钢量超过1 200吨。同时表明,有限元数字分析模型能为硬质合金轧辊设计、使用起到重要的参考作用。     

弯曲矫直变形路径对ZK60镁合金板材组织及性能的影响

通过弯曲矫直工艺在较大尺寸的ZK60镁合金板材中成功预置大体积分数的拉伸孪晶,研究了在200℃沿RD(轧向)和TD(横向)方向弯曲矫直对板材组织及力学性能的影响。结果表明,不同弯曲矫直方向下ZK60镁合金板材的组织和性能不同。沿RD方向进行弯曲矫直时产生的拉伸孪晶数量要高于沿TD方向弯曲矫直时产生的;在沿RD方向进行拉伸时,沿RD方向进行弯曲矫直的试样屈服强度降低,抗拉强度升高,而沿TD方向进行弯曲矫直的试样屈服强度会大幅升高,抗拉强度略有升高。在沿TD方向进行拉伸时,沿TD或者RD方向进行弯曲矫直的试样屈服强度和抗拉强度都会提高。经过弯曲矫直之后的应变硬化指数(n值)有所提高,塑性应变比(r值)大幅下降,有利于改善镁合金板材的塑性成形性能。     

铝合金球底筒形件挤压成形力学分析

通过对铝合金带法兰球底筒形件挤压成形工艺的分析,绘制了挤压应力计算图,确定了球端面凸模变形力的平衡方程和运动方程。推出了应力计算公式和单位变形力计算公式,并与实验结果作了比较,两者偏差在25％范围内。     

拉伸滚压成形技术

介绍了一种冷拉伸滚压成形技术。对轴、杆类零件通过滚压成形的同时,辅之以轴向拉伸,使材料按所需的形式及方向产生塑性变形。研究及试验表明,在合理控制轴向拉应力的情况下,利用冷拉伸滚压成形方法可以实现较大尺度的塑性变形,成形材料的性能、表面质量、尺寸精度等均较好。     

冷轧HCP结构合金(CP-Ti)中变形晶粒的晶体学行为：反应应力模型的实验与模拟

对商业纯钛（CP-Ti）退火后冷轧9%变形的板材,利用电子背散射衍射（EBSD）和扫描电子显微镜（SEM）评估了晶粒中激活的滑移系统和孪生系统。同时,采用反应应力（RS）模型模拟了变形晶粒中滑移系统的激活以及晶粒之间的相互作用,该模型将晶粒塑性变形过程视为外加应力和统计变化的晶间反应应力共同作用的结果。结果表明,反应应力模型适用于评价多晶钛的变形行为。该模型预测了变形后的钛晶粒内发生的滑移,实验数据证实了该模型的正确性。变形晶粒中滑移和孪晶的分布不均匀,与晶粒应变分布不均匀相对应。这种不均匀的晶粒应变也可以由取向不同的相邻晶粒变形而产生。当一个晶粒的塑性变形与其相邻晶粒的塑性变形有显著差异时,就会触发附加的局部滑移,从而降低晶粒间的应变不协调。塑性应变在某些情况下是通过机械孪生来实现的,它与滑移协同以满足晶内和晶间的应变连续性。     

Simulation of strain-softening behaviors in an AZ31 Mg alloy showing distinct twin-induced reorientation before a peak stress

To investigate strain-softening behavior during plastic deformation of an AZ31 Mg alloy, cylindrical specimens were compressed in a rolling direction at 300 °C. Experimental evidence revealed that an inhomogeneous microstructure evolved due to the softening behavior associated with deformation at elevated temperatures. The large grains that reoriented as a result of deformation twinning were free of dynamic recrystallization (DRX). Fine grains nucleated at grain boundaries of grains were deformed by a slip-dominated mechanism, which accommodated the external strain. A visco-plastic self-consistent (VPSC) polycrystal model was used to simulate softening of the flow stress curve and texture evolution during uniaxial compression. A softening scheme was implemented in the polycrystal model to predict the softening phenomenon and texture evolution after the peak stress. The original VPSC model was modified to simulate texture evolution in an AZ31 Mg alloy that exhibited twin-dominated deformation before the peak stress.     

短应力线轧机间隙量及刚度优化

短应力线轧机因具有应力线短、刚度大、产品精度高等优点,在棒材生产线上被广泛使用。针对某轧机多次出现压下机构易卡死、轧辊轴向窜动量大等故障,分析轧机各主要承载件的间隙量和在轧制过程中的变形量,求解出轧机压环与拉杆之间合理的间隙临界值。基于轧辊轴向定位涉及的环节较多,尺寸链形成的间隙无法消除,通过在中心架上增设定位槽以及在轧辊箱的外侧设立定位导块对轧机进行结构优化。对改进前后的轧机刚度进行仿真研究,表明改进后的结构在减小轧机轴向相对位移的同时,有效地提升了轧机的刚度。     

薄壁变形机匣件限位检测机理分析与预测

为了研究带有一定公差的薄壁机匣件二次装夹变形规律,以约束表面和相关表面为研究对象,建立了机匣件约束表面与相关表面变形关系的数学分析模型。使用有限元法模拟变形机匣件的限位装夹过程,将模拟产生的数据作为BP神经网络的训练样本,借助神经网络的非线性映射能力建立了装夹变形的预测模型。通过对某航空材料7075机匣件作试验分析,验证了所构建的三维有限元模型与神经网络预测模型较为合理,能够为机匣件的加工制造提供反馈,为机匣件的装配分析提供良好的校验。