滑块行程曲线对椭球形件复合成形的影响

分析金属塑性变形程度和应变速率的关系,研究滑块行程曲线对复合成形的影响规律并解决椭球形件成形中常出现的起皱现象和减薄率严重等问题。分别对采用传统的机械压力机和现代伺服压力机成形椭球形件进行有限元模拟分析,得到了不同滑块行程曲线作用下的成形椭球形件壁厚变化规律及起皱的影响。结果表明,相较于传统机械压力机拉深成形而言,应用伺服压力机保压式滑块行程曲线进行拉深成形时,椭球形件不产生内皱缺陷;应用伺服压力机的阶梯式滑块行程曲线拉深成形时,椭球形件的最大壁厚减薄率减小,壁厚分布更加均匀。     

斜壁盒形件滚动拉深成形工艺的有限元分析

提出了一种斜壁盒形件的滚动拉深成形新工艺,该工艺利用凸凹模成形辊相对转动,金属板料从成形辊中间穿过,实现斜壁盒形件的滚动拉深成形,能够提高零件的成形效率,易于实现生产自动化。基于MSC.Marc有限元软件对斜壁盒形件的滚动拉深成形过程进行了有限元模拟,分析了斜壁盒形件滚动拉深成形的变形特点,揭示了成形过程中斜壁盒形件的应力、应变和壁厚分布规律。研究表明:滚动拉深工艺能够较好地成形带有一定斜度的盒形件,成形过程中凸模与板料成形部位始终保持线接触,成形接触区两侧金属处于自由状态,金属流动不均匀且补料较困难。局部区域胀形特征明显,缺陷形式主要以破裂为主。     

摩擦对高温合金复杂截面圆环多道次滚压成形不均匀变形作用

在高温合金复杂截面薄壁圆环多道次滚压成形过程中,板料要经历多场多因素偶合作用下复杂的不均匀塑性变形和组织演化历程,特别是不均匀塑性变形通常是导致薄壁件成形起皱、椭圆和开裂等缺陷产生的主要因素。摩擦是描述环件与辊轮接触作用的主要参数,很大程度上决定着该环件多道次滚压成形过程中塑性变形的不均匀性,严重的影响着其滚压成形质量。为此,本文以有限元仿真为主并结合实验和理论方法,对高温合金GH4169薄壁w形圆环多道次滚压成形进行了系统的分析;进而提出了不均匀变形度的表征方法,研究获得了摩擦对高温合金复杂截面薄壁圆环多道次滚压成形不均匀变形的影响规律。结果表明：随着滚压成形的进行等效应力极值逐渐增大,且从动辊进给时环件弯曲部分材料变形量较大;随着驱动、从动辊与环件之间摩擦系数的增加,不均匀变形程度先减小,后逐渐增大;导向辊与环件之间的摩擦对不均匀变形度的影响不大。     

基于Simufact变薄拉伸锡青铜滑动轴承的应力应变分析

在相同减薄率下,基于Simufact软件对QSn7-0.2锡青铜滑动轴承(同一毛坯)分别进行1次变薄拉伸成形与3次连续变薄拉伸成形的数值模拟,以变薄拉伸后滑动轴承成形件沿壁厚方向的等效塑性应变与等效应力为评价指标,选取最佳成形工艺。结果发现,3次连续变薄拉伸的等效塑性应变与等效应力皆大于1次变薄拉伸;且1次变薄拉伸在壁厚方向上的应力、应变变化较小;沿壁厚方向由外至内,变薄拉伸的等效塑性应变呈逐渐减小的趋势,等效应力则是先减小后增大。     

高温合金复杂截面薄壁圆环多道次滚压成形截面变形特征

高温合金复杂截面（W）圆环多道次滚压成形截面变形十分复杂,而滚压圆环截面成形质量又决定了其服役性能。基于ABAQUS/Explicit软件平台,建立了"W"圆环多道次滚压的三维弹塑性有限元模型,并试验验证了其可靠性。基于所建立的有限元模型,分析环件多道次滚压成形过程中截面变形的特征。结果表明:滚压成形后,环件上应力最大处的截面沿宽度方向最外缘与其理论值的差值最小,最小截面变形位于应力较大处且随着滚压道次的增加最小截面变形位置保持不变。研究结果可为高温合金多道次滚压成形过程中环件复杂截面变形的预测和控制提供指导。     

DP800高强钢筒形件流动旋压成形过程及旋压力分析

基于ABAQUS/Explicit平台,建立了双旋轮筒形件流动旋压成形有限元数值模拟模型,分析了DP800高强钢筒形件流动旋压成形过程的应力应变分布规律,并研究了旋轮成形角、旋轮圆角半径、旋轮进给比和壁厚减薄率4个关键工艺参数对DP800钢筒形件流动旋压力的影响。结果表明:等效应力和等效应变的最大值出现在旋轮与坯料接触区,已成形区域的应力均匀;工件外表面的等效应变均大于工件内表面等效应变,并沿着厚度方向逐渐减小;各旋压分力大小顺序为:径向旋压力轴向旋压力切向旋压力;随着圆角半径、旋轮进给比、壁厚减薄率的增大,各向旋压分力和总旋压力都呈增大趋势;随着成形角的增大,轴向旋压力和切向旋压力呈增大趋势,但径向旋压力和总旋压力呈先减小后增大趋势。     

直壁筒形件凸模支撑渐进成形工艺的数值模拟

以ANSYS/LS-DYNA软件为分析平台,构建了凸模支撑渐进成形过程的有限元模型,成功模拟了用平行直线型路径方案渐进成形直壁筒形件的过程,并通过实验验证了该数值模拟方法的可行性。对数值模拟结果进行后处理得到直壁筒形件的应力应变分布、节点运动以及壁厚的变化规律。结果表明,平行直线型路径方案能够成形出壁厚较为均匀的直壁筒形件,在筒形件口部区域等效应力和等效应变达到最大。     

5B02铝合金管件直角推弯成形壁厚均匀性

基于ABAQUS有限元软件平台建立5B02铝合金管件90°推弯成形有限元模型,并进行成形过程的有限元模拟。将模拟结果与实验结果进行对比,结果表明,两者形貌、弯曲部位壁厚分布一致,验证有限元模拟的可信性。通过分析不同成形阶段弯曲内侧与外侧的金属流动与应变场,揭示出5B02铝合金管件90°推弯成形后壁厚分布不均匀的机理。利用模拟方法对比研究内压大小(填料的弹性模量)对壁厚分布的影响,找出了有益于壁厚均匀分布的工艺条件,为实际生产中5B02铝合金管件经90°推弯工艺后壁厚均匀性的控制提供理论依据。     

纵向内筋薄壁筒反向滚珠旋压有限元分析

反向滚珠旋压应用于成形带有纵向内筋的薄壁筒形件。以刚塑性有限元法为基础,应用商业有限元软件DE-FORM-3D V6.0分析了纵向内筋薄壁筒形件反向滚珠旋压成形金属塑性变形区的应力状态,研究了金属塑性变形时的流动规律。有限元模拟结果表明,纵向内筋薄壁筒形件反向滚珠旋压过程中,变形区金属处于三向压应力状态,而且沿着旋压件壁厚方向,从内向外等效应力值和等效应变值逐渐增加。     

镀锡钢薄壁罐胀形壁厚变化分析

为了提高薄壁罐气压胀形的成形质量,减少壁厚严重减薄而产生皱折、破裂等成形缺陷,使用钣金成形专用软件模拟薄壁罐气压胀形过程。分析了成形3个阶段金属流动情况、壁厚变化、应力和应变分布规律以及罐坯成形极限,中间阶段对胀形结果影响明显,壁厚减薄、应力和应变的最大值发生在胀形的最大变形区。试验验证与模拟分析吻合。     

钢管全浮动芯棒连轧过程的三维有限元分析

借助于有限元分析软件MSC.SuperForm对钢管8机架全浮动芯棒连轧过程进行模拟,分析了连轧过程轧件的应力应变分布特点.分析表明,各机架沿孔型宽度方向的压下不均匀导致了轧件在孔型宽度方向(尤其在孔顶和辊缝处)变形的严重不均匀,轧件断面特定点(孔型开口和孔顶)在轴向上应力具有拉-压-拉属性,且规律性很强.此外,研究了芯棒摩擦对连轧过程力能参数、轧制壁厚精度的影响:随芯棒摩擦系数的增大,各机架出口轧件断面横向壁厚不均度增加,同时轧制力、芯棒轴向力明显地增大.因此在实际生产中要尽力改善芯棒的润滑效果,减小其不利影响.     

钢管三辊连轧成型过程的有限元分析

本文采用弹塑性、大变形和接触非线性有限元法,应用MARC软件对Y型三辊两道冷轧钢管的成型过程进行了分析,得到了钢管在成型过程中横截面的变形图和应力应变的分布规律.根据数值计算结果绘制了钢管冷轧成型过程中的轴向应力、环向和径向应力分布曲线,根据应力分布规律分析了对成品钢管直径和壁厚精度的影响因素.研究成果可以作为冷轧钢管成型工艺参数和成型辊设计的参考.     

超声振动珩磨表面残余应力数值模拟研究

目的磨削产生的残余应力对工件表面特性有重要影响,超声振动珩磨使磨粒具有极大的加速度而改变了材料去除机理,研究超声振动对工件表面残余应力的影响及产生机理。方法分析残余应力形成有限元理论,建立基于热弹塑性有限元法的超声振动单颗CBN磨粒切削40Cr Ni Mo A热力耦合有限元模型,并设置两次切削、卸载、约束转换及冷却等分析步。通过数值模拟得到不同振动参数下表面残余应力的分布情况,并对模拟结果进行分析。结果有限元计算得到的各分析阶段应力分布存在差别,超声振动参数设置达到仿真要求;对磨粒施加超声振动后珩磨力下降约26%,珩磨热降低约17%,切向残余压应力有所减小,垂直珩磨速度方向拉应力减小并向压应力转变。结论超声振动使珩磨力和珩磨热有一定程度降低从而改变了残余应力的分布及数值;振动频率在20 k Hz波动时对残余应力的影响不大;磨削速度减小,切向残余压应力增大,垂直磨削方向残余拉应力减小;振幅增大时,切向残余压应力减小,垂直方向残余应力增大。     

7050铝合金二维超声滚压加工残余应力场研究

目的研究二维超声滚压后7050铝合金残余应力场的形成过程和表层残余应力的分布规律。方法利用有限元软件模拟二维超声滚压加工,分析残余应力场的形成过程及表层残余应力的分布规律;采用正交试验方法进行7050铝合金二维超声滚压加工试验,研究工艺参数对表面残余应力的影响规律,并与有限元分析结果相对比,验证有限元模拟的合理性。结果在二维超声滚压加工过程中,7050铝合金表层材料应力随时间先减小后增大,最后趋于稳定,形成残余应力。残余压应力沿滚压深度方向先增大后减小,再转化为残余拉应力。残余压应力层厚度约为1.05 mm,最大残余压应力值约为285 MPa。在相同的工艺参数下,有限元分析结果与试验结果基本吻合。静压力对表面残余应力的形成影响最大,表面残余压应力随静压力的增大而增大。结论二维超声滚压加工使7050铝合金表面发生剧烈的塑性变形,并形成一定深度的残余压应力。铝合金表面残余压应力随静压力的增大而增大,而与转速和进给量无关。     

超声滚压加工对X80管线钢焊接残余应力的影响

建立超声表面滚压加工（ultrasonic surface rolling process,USRP）的三维有限元模型,开发了模拟焊接的移动双椭球热源子程序,利用有限元软件ABAQUS模拟了X80管线钢焊缝不同方向的焊接残余应力,在此基础上叠加USRP的超声振动与静载荷的综合作用,模拟了表面塑形变形、应力和应变,耦合后分析了USRP前后残余应力的变化规律.结果表明,经过USRP处理,X80管线钢表面焊缝区由三向残余拉应力变为三向残余压应力,随着USRP次数的增加,残余压应力数值不断增大,残余应力σ_x,σ_y,σ_z变化规律基本相同.     

42CrMo铸坯环件热辗扩有限元模拟与分析

基于ABAQUS软件平台,建立了42CrMo大型环形铸坯热辗扩三维热力耦合有限元模型,模拟了铸坯热辗扩过程中应变场和温度场,研究了初始辗扩温度对辗扩力的影响规律.模拟结果表明在环形铸坯热辗扩过程中：①铸坯等效应变呈阶梯状上升,内外表面应变大于中间层应变;在稳定成形阶段,沿环件径向方向,由于导向辊与芯辊直径差异,导致环件最大平均等效应变可能出现在环件内表面也可能出现在环件外表面;②初始阶段,变形区与成形辊接触处温度降低较快,非变形区温度变化不是很明显;随着辗扩的进行,芯部温度逐渐上升,边缘温度低,温度分布不均匀;③随着铸坯初始辗扩温度升高,平均辗扩力明显下降,但随时间变化趋势保持一致.     

大直径薄壁铝合金封头剪切旋压成形研究

应用ABAQUS/Explicit软件平台建立了大直径薄壁铝合金封头剪切旋压成形过程的有限元数值模型,通过数值模拟对大直径薄壁铝合金封头在剪切旋压过程中的应力应变分布进行了分析,获得了工艺参数对成形质量的影响规律为:随旋轮圆角半径R、旋轮进给比f及芯模转速n的增大,旋压件的不均匀变形度呈增大趋势;随旋轮圆角半径、旋轮进给比的增大,旋压件壁厚极小值逐渐减小;随芯模转速提高,壁厚极小值增大,旋压件壁厚极大值对工艺参数的变化不敏感。在此基础上确定了优化工艺参数为:R=12 mm,f=1 mm·r~(-1),n=40 r·min~(-1),并进行剪切旋压成形试验,获得了质量合格的Ф2600 mm大直径薄壁铝合金封头样件。     

组合摩擦对厚壁管件压弯成形的影响

在阐述了厚壁结构管件填充介质压弯成形工艺的基础上,建立了管件压弯成形过程有限元模型,研究了内外摩擦因数对管材弯曲成形过程中应力应变、成形载荷以及管壁厚度变化的影响。数值模拟结果显示:摩擦是影响管件成形的重要工艺参数。在管件的压弯成形过程中,摩擦力影响变形区的应力分布和金属流动,当选择适当的摩擦因数组合时,管件受到的应力与成形力均较小,壁厚均匀性较好。     

纵弧棱U型梁的冲压变形行为分析

针对高强钢纵弧棱U型梁类件的冲压成形问题,分析了纵弧棱U型梁成形件各个区域的冲压变形特点,再通过有限元分析总结了其成形过程的应力、应变分布情况和厚度变化规律,并结合模拟结果与物理试验探讨了该类零件在成形过程的减薄和增厚行为.验证结果表明:该梁类件的主要变形区为翼板区,且厚度从端部至中部逐渐减小;主要危险部位处于中部侧壁...