淬火工艺有限元模拟中弹塑性比例系数的计算方法

淬火过程是一个温度、相变、应力应变相互影响的材料非线性过程。根据淬火过程的特点,提出了一种新的计算弹塑性比例系数的方法,使用该方法可以求解过渡单元的弹塑性比。在模拟过程中,为了提高计算精度、减少计算时间,提出了两种加速弹塑性比例系数收敛的方法:弹性逼近法和插值方法。应用弹性逼近法和插值方法对无相变冷却过程和有相变冷却过程进行有限元模拟,将模拟所得应力变化曲线与实验结果相比较。结果表明,弹性逼近法和插值方法可以显著减少弹塑性比例系数的迭代次数,计算得到的应力值与实验结果吻合较好。     

高压气体淬火工艺有限元模拟及其工艺参数评估

用有限元技术对气体淬火工艺进行了模拟.以零件表面平均硬度、表面硬度标准差、平均表面等效残余应力、表面残余应力的标准差、零件的变形程度为目标建立了评估函数,以换热系数、预热温度、淬火气体的温度为目标变量,研究了工艺参数对淬火结果的影响.结果表明,换热系数是影响淬火结果的主要因素,淬火介质的温度及零件的预热温度对于零件淬火后的性能影响很小;在工艺参数优化时,换热系数是一个理想的目标变量.     

刹车片背板弯挤成形工艺研究

针对刹车片背板传统成形工艺的缺陷，采用FEM方法对刹车片背板成形过程进行了数值模拟，确定了弯曲一挤压复合成形的工艺路线。根据有限元分析的结果，分析了不同尺寸的毛坯对工件成形过程及成形质量的影响，提出了刹车片背板弯挤毛坯尺寸的选择原则。设计了刹车片背板的弯挤成形模具，在一副模具中实现弯曲、挤压两种不同的变化。     

复杂电器产品快速设计与制造工艺研究

针对电器行业的复杂产品 ,研究了其基于LOM原型的产品/模具快速设计与制造工艺 ,提出了该工艺存在的问题及其解决方法。以实际电器产品为例 ,介绍了LOM原型、硅胶模具、树脂样件的制作工艺流程     

淬火过程应力/应变场有限元模拟关键技术研究

针对淬火过程应力/应变场的特点,给出了淬火过程弹性区、塑性区的应力应变关系。根据淬火过程热物性参数及组织转变的特点,给出了处于弹性区和塑性区的单元应变增量表达式,及热应变、相变应变、相变塑性等初应变的计算方法。给出了热弹塑性问题有限元变分方程、变分方程右端列向量的计算方法及适用于淬火过程的迭代收敛准则。编写了淬火过程有限元模拟程序,并用该程序模拟了圆柱试样的淬火过程,将模拟所得结果与实验结果相比较可以看出,模拟结果与实验结果吻合较好。     

热冲压硼钢B1500HS高温本构方程的研究

硼钢的高温本构方程是热冲压数值模拟不可缺少的数学模型,它反映了流动应力与应变、应变速度以及温度之间的依赖关系。为了研究热冲压硼钢B1500HS高温时的流变力学行为,采用Gleeble 1500D热模拟试验机,在600～900℃温度区间,分别以0.01 s–1、0.1 s–1、1.0 s–1、10 s–1的应变速度对硼钢B1500HS试样进行等温单向拉伸试验,计算得到各相应测试条件下的正应力—应变曲线。采用包含变形激活能和变形温度的双曲正弦形式修正的Arrhenius关系来描述硼钢奥氏体组织的热激活变形行为。通过对试验数据进行拟合回归分析,得到与应变量相关的各材料参数,以及与应变速度、变形温度相关的流变应力关系式。试验结果显示,流动应力随着变形温度的降低而增大,随着形变速度的升高而增大。计算结果表明:流变应力关系式的计算结果与试验数据的吻合度较好。     

基于非线性有限元技术的淬火温度、组织和应力耦合分析

提出了淬火过程温度、组织和应力／应变之间耦合关系的处理方法，开发了淬火工艺有限元模拟软件。建立了适当的有限元模型，模拟了P20钢端部淬火、无内热二维瞬态热传导问题和1080钢棒淬火工艺。利用SVM和Newman定理得到无内热二维瞬态热传导问题的解析结果，对有限元计算的温度场进行了检验；借助于金相和X射线衍射技术，得到组织场、硬度场和应力场的实验数值，利用实验结果对P20钢端部淬火的组织场及力学性能场、1080钢棒淬火工艺的应力场进行了验证。检验结果表明，有限元分析程序得到的模拟结果与理论值或实验结果相吻合。     

金相技能大赛的试样制备

社会发展和科技进步推动着材料领域的不断发展和创新。金相制备是进行材料金相学研究的基础,全国大学生金相技能大赛推动了这项实践性综合技能的发展。为了提高制样技巧和效率,以全国大学生金相技能大赛为契机,结合本科实践教学及指导学生参加全国金相大赛的实践经验,对金相试样制备过程中的主要事项和关键技术问题进行了探讨。     

形变和冷却对B1500HS硼钢马氏体相变的影响

利用Gleeble-1500D热模拟试验机,以恒定的应变速率将在900℃奥氏体化的B1500HS硼钢试样分别压缩10%、20%、30%、40%,然后分别以50℃/s、40℃/s、25℃/s的速度对试样进行冷却。研究形变量及冷却速度对B1500HS硼钢的马氏体相变温度、微观组织、显微硬度和残余奥氏体等方面的影响规律。结果表明:相同冷却速度下,马氏体相变开始温度和相变终止温度均随着形变量的增加逐渐升高。随着形变量的增加,马氏体组织越来越细小,而且薄片状马氏体越来越少,板条状马氏体越来越多。形变量和冷却速度的增大,均使B1500HS试样中的残余奥氏体量减小。形变导致B1500HS硼钢的连续冷却转变图左移,避免未变形B1500HS钢试样生成贝氏体组织的临界冷却速度约为25℃/s。当冷却速度为25℃/s时,试样的变形程度达到30%时,微观组织中开始出现贝氏体。     

55CrMo钢感应淬火工艺的数值模拟及工艺优化

借助工艺实验和数值模拟技术,优化了55Cr Mo钢精密滚珠丝杠感应加热及冷却工艺参数,改善了丝杠感应淬火后的淬硬层分布。构建了丝杠单感应圈加热的有限元模型,通过数值模拟得到了单感应圈加热时沟道区域的温度曲线。数值模拟结果表明:沟道区域的温度场分布不合理是导致淬硬层分布不合理的主要原因。针对单感应圈感应淬火工艺的不足,提出了双感应圈加热工艺。数值模拟结果表明,采用双感应圈加热工艺、喷水冷却带宽度为40 mm时,可保证丝杠沟道顶部的淬硬层深度约为6.2 mm,沟道底部的淬硬层深度约为3.0 mm。工艺实验结果表明,丝杠沟道区域的淬硬层分布得到较大的改善,数值模拟结果与工艺实验结果吻合得较好。