铝液负压渗流过程的模拟试验

根据相似原理,采用模拟试验的方法研究了与铝液相似的模拟液在负压作用下渗流动力学规律。实验得到了控制铝液渗流过程的相似准则为：对直径１．５～３．５ｍｍ的颗凿介质为Ｆｒｏｕｄｅ准则,对直径０．５ｍｍ的颗粒介质为Ｒｅｙｎｏｌｄｓ准则。在相似准则指导下,原型铝液和模型中模拟液的渗流过程是相似的。     

2198铝锂合金充液拉深成形的本构模型及数值模拟

为建立能准确描述2198-T3态铝锂合金充液拉深成形的本构模型并合理制定成形工艺参数,采用单向拉伸实验测定2198-T3态铝锂合金0°、45°、90°方向的真实应力-应变曲线,并通过不同本构方程拟合材料变形抗力曲线。结果表明,具有初始屈服应力的幂函数本构方程对板材不同方向的试验数据拟合较好;2198-T3态铝锂合金板材塑性应变比r为0.931,具有良好的拉深性能;采用DYNAFOM有限元分析软件对充液拉深成形过程进行数值模拟,并对获得的成形性能参数进行验证。     

铝液充型过程水模拟技术的研究

以相似理论为理论基础，采用计算机可视化技术，分别进行了铝液、水、0．215％聚丙烯酰胺水溶液的充型可视化试验，拍摄、记录了试验过程。试验结果表明：以水作为模拟介质，从宏观上反映铝液的流动状态是可行的；但在水模拟流场的计算中，要想用水模拟流场客观真实的反映铝液的流场，使其具有更好的相似性，要适当地调整水的黏度，会使计算结果更可靠。     

铝熔炼过程温度场的数值模拟研究

根据物料平衡方程、能量守恒方程、动量方程建立熔炼炉内熔炼过程中熔体温度的数学模型;以能量平衡测试中得到的数据为边界条件,在概率密度函数(PDF)仿真基础上,运用Fluent6.3流体力学软件对熔炼过程温度场进行数值模拟,模拟结果与实际情况相符。本研究为现场实际生产过程控制提供重要依据,为熔炼炉的设计、研究提供了有效的方法和途径。     

爆炸荷载下泡沫铝复合材料数值模拟

随着武器科技的发展,冲击波对掩体内部人员的伤害已经不能忽视。研发了新型自制泡沫铝复合材料,并通过实验得出泡沫铝复合材料的应力-应变曲线,采用数值模拟,对泡沫铝复合材料在爆炸荷载下,其抗冲击缓冲特性进行研究。结果表明,冲击波在泡沫铝复合材料中传播时,显示出明显的衰减特性和良好的吸能性。泡沫铝复合材料可作为新型抗冲击缓冲材料和结构简化。     

铝液保温炉热工行为的数值模拟

通过耦合用户自定义的热负荷波动变化模型及铝液温度控制模型建立了倾动式铝液保温炉热工行为的数学模型,运用计算流体力学软件FLUENT UDF和FLUENT Scheme混合编程实现了铝液保温炉运行过程的数值解析,对铝液保温炉特性要因进行热工特性分析,结果分析表明:标况下的计算结果与实验结果吻合较好;随着空气预热温度的提高,铝液温度上升较快;采用富氧助燃时,铝液温度上升较快,但铝液温度相对标准差较大;烟道位于燃烧器同侧时,铝液温度上升较快,且铝液温度相对标准差比烟道异面时小。     

钢铝电阻点焊过程数值模拟的研究进展

为了在实现汽车轻量化的同时保证其安全系数,钢铝异种材料的连接技术成为研究重点。数值模拟是研究钢铝电阻点焊机理的有效途径之一。总结钢铝点焊模型的建立与发展,从熔核形成、金属间化合物的形成以及其他参数的变化分析三方面阐述了钢铝点焊数值模拟的研究进展,并探讨了钢铝点焊数值模拟未来的研究空间。     

蓄热式铝熔炼炉熔炼过程的数值模拟

为了更好地研究和优化铝熔炼炉的性能,针对现有的蓄热式圆形铝熔炼炉,在建立合理的铝熔炼炉基本模型的基础上,通过耦合用户自定义熔化模型和氧化烧损模型,运用计算流体力学软件FLUENT实现燃烧空间和熔池的耦合物理场的数值模拟。着重研究不同固液区和不同孔隙率对铝及铝合金熔炼过程的影响。结果表明,该模型较好地反映铝熔炼炉的熔炼现象,可运用该模型进行铝熔炼炉熔炼过程工艺参数的优化研究。同时获得了固液区和孔隙率对熔炼参数影响规律:铝液温度在固液区上升缓慢,而离开固液相线时,铝液温度上升速度加快,炉膛温度和氧化层质量随着熔炼时间分别呈周期性增加和呈抛物线增加;随着氧化层厚度的增加,铝液温度随着孔隙率的增加而增加变得缓慢。     

铝电解槽燃气预热过程中阴极热应力场的数值模拟

本文采用有限元分析软件ANSYS建立了160kA铝电解槽半槽热应力场模型,并对铝电解槽燃气预热过程中的温度、位移与热应力分布进行了数值模拟研究.研究结果表明:燃气预热法能满足铝电解槽焙烧启动的工艺要求:阴极炭块两侧的位移呈对称分布,X方向、Y方向和Z方向上位移较大的区域分别位于炭块边部、中部及DE端炭块 附近.三个方向中,Y方向的位移最大,最大值为10.83mm;热应力集中的区域位于中央炭块下的阴极炭块与钢棒接触处,最大热应力为91.2MPa;数值模拟结果为铝电解槽的合理设计提供了理论依据.     

大挤压比铝型材挤压过程的数值模拟

通过采用有限元法与有限体积法相结合,并在有限体积法中进行分步计算的模拟方法,在MSC Super-forge有限元商业软件上成功实现了薄壁大挤压比铝型材挤压过程的数值模拟仿真,获得壁厚t=1.0 mm、挤压比λ=98.27的卷闸门型材挤压过程的材料流动速度场、应力场、应变场、温度场分布图,数值模拟结果与理论分析结果吻合较好。结果表明:采用带导流槽的平模挤压大尺寸、大挤压比型材,可有效分配金属,平衡金属流动速度。     

铝液充型过程水模拟计算机可视化技术

采用可视观察方法研究了铝液充型过程的二维流动状态,并与水模拟实验进行了对比分析,通过调整水粘度来保证水模拟过程与铝液充型过程的相似性.以PIV技术为基础,运用数字视频处理中的运动补偿技术,选用NCCF准则和三步搜索法对低压铸造浇注系统水模拟充型过程的内部二维流场进行了计算和分析;运用边缘检测及提取技术,选用Roberts边缘检测算子对低压铸造浇注系统水模拟充型过程的二维表面流场进行了计算和分析,实现了水模拟过程的量化分析.     

Numerical simulation of semisolid continuous casting process

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＳｅｍｉｓｏｌｉｄｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇ(ＳＣＣ)ｉｓｓｔｉｌｌｉｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｓｔａｇｅｉｎＣｈｉｎａ[1～ 3] .Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ,ｍａｎｙｐｒｏｂｌｅｍｓａｒｅｎｅｅｄｅｄｔｏｂｅｅｘｐｌｏｒｅｄｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｌｙ .Ａｍｏｎｇｔｈｅｍ ,ｔｈｅｂｒｅａｋａｇｅａｎｄｂｒｅａｋｏｕｔａｒｅｔｈｅｋｅｙｂｌｏｃｋｓｔｏｌｉｍｉｔｔｈｅｉｎｄｕｓｔｒｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓ.Ｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｃｏ…     

Numerical simulation of continuous roll-casting process of aluminum alloy

In order to improve the strip quality of continuous roll-casting process （CRP） of aluminum alloy, the investigations of the flow behavior within the metal pool, the heat transfer condition between roll and strip, the pouring temperature of molten alloy, the roll-casting speed and the control of the position of solidification final point are important. The finite volume method was applied to the analysis of the continuous roll-casting process. A two-dimensional incompressible non-Newtonian fluid flow with heat transfer was considered, which was described by the continuity equation, the Navier-Stokes equation and the energy equation. With this mathematical model, the flow patterns, temperature fields and solid fraction distributions in the metal pool between two rolls were simulated. From the calculated results, the effects of technical parameters to the position of solidification final point are obtained. The simulated results show that the roll-casting speed and pouring temperature have an enormous effect on the temperature distribution and the position of solidification final point.     

6063铝合金铸轧板冷却过程的数值模拟

利用ANSYS Workbench软件对初始温度为548℃的6063铝合金铸轧板的冷却过程进行数值模拟,通过分析温度场和应力场,确定空冷至室温所需的时间及空冷时铸轧板易产生裂纹的可能位置。模拟结果表明,对于铸轧出来的6063铝合金板材,在滚道上自然冷却1800 s后接近室温状态;铸轧板实际冷却时,边部与表面中央部位易产生裂纹。     

Numerical simulation for macrosegregation in direct-chill casting of 2024 aluminum alloy with an extended continuum mixture model

An extended continuum mixture model for macrosegregation is applied to predicting Cu and Mg segregation in large-size ingot of 2024 aluminum alloy during direct chill casting (DC). A microsegregation model using the approximate phase diagram data was coupled with macroscopic transport equations for macrosegregation profiles. Then, the impacts of transport mechanisms on the formation of macrosegregation were discussed. It is found that copper and magnesium have a similar segregation configuration from the billet center to surface. Negative segregation is observed in the centerline and subsurface, whereas positive segregation is obtained in the surface and somewhat underestimated positive segregation in the middle radius. Further, the discrepancy between the predicted and experimental results was discussed in detail. The results show that the magnesium to some extent alleviates the copper segregation in ternary alloy, compared with that in binary alloy. The predicted results show good agreement with measured experimental data obtained from literatures.     

大口径铝管平面分流模挤压过程数值模拟

针对大口径铝管平面分流模挤压过程,分别建立了有限元法和有限体积法数值模拟的数学模型,对大口径铝管的平面分流模挤压过程进行了数值模拟,比较了2种模拟方法在大型铝型材挤压过程数值模拟中的优缺点及适用性,得出了有限体积法更适用于大变形挤压过程的结论,同时给出了挤压过程各个阶段的应力、应变的分布情况以及金属的流动规律,为大型铝型材挤压模结构的设计和工艺参数的优化提供了依据。     

基于ALE有限元法的铝型材挤压成形的数值模拟

运用基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)有限元法的专用模拟软件HyperXtrude对一空心铝合金型材挤压过程进行稳态模拟,获得挤压稳态阶段金属流动的速度场、温度场、应变速率场和应力场的分布规律,并对模拟结果与实际的试模情况进行了对比分析,二者变形趋势基本吻合,证明该方法可以预测实际挤压过程中可能出现的潜在缺陷,为工艺参数的选择和模具设计提供了理论依据。