7055铝合金高速切削三维有限元模拟

基于ABAQUS建立YG硬质合金刀具铣削7055铝合金的三维有限元模型,并对三向切削力及切削温度进行三维有限元模拟。结果显示:切削力仿真值与实验值之间有合理一致性,切削温度仿真值与实验值之间的最大误差为15%,在允许范围内,对实际生产及切削参数优化提供指导意义。     

微尺度下晶粒尺寸效应对轧制变形行为的影响

应用ABAQUS软件建立基于晶粒异质性的微轧制有限元模型,研究晶粒尺寸效应对微轧制变形行为的影响规律。结果显示:随着晶粒尺寸的增大,轧件边部不均匀变形增加,等效应变极大值增加,等效应变分布变得更加不均匀;轧件变形不均匀性增加,材料的塑性变得不稳定;轧制力和轧制力矩的不稳定性同时增加。     

双向挤压与螺旋复合变形有限元分析

以AZ31镁合金为研究对象,对双向挤压与螺旋复合变形模型进行工艺参数的数值模拟运算,分析工艺条件对AZ31镁合金在成型过程中等效应变和挤压力的影响。结果表明:双向挤压与螺旋复合变形可显著提高坯料变形过程的等效应变,随着挤压比的增加、挤压温度和挤压速度的升高,坯料所获得的等效应变值显著升高,双向挤压与螺旋复合变形AZ31镁合金的等效应变值可高达3.2。工艺条件的有限元分析为镁合金在双向挤压与螺旋复合变形的实际生产应用提供了重要参考价值。     

基于ABAQUS/Explicit 6061铝合金环件冷轧仿真研究

基于ABAQUS/Explicit平台建立了6061铝合金环件冷轧模型,研究环件轧制过程中金属的变形规律,包括环件的咬入和锻透情况、应力-应变分布情况、轧制力与轧制力矩等。研究表明,环件的最终成型质量好,壁厚误差在0.1 mm以内,直径误差在1mm左右。     

柴油机磁场的计算、试验与消磁优化

为研究低磁船舶的柴油机磁性及消磁问题,通过柴油机磁场有限元仿真的计算结果来指导消磁工作。利用磁场分析Comsol软件,建立某型柴油机有限元仿真模型,进行地磁场作用下柴油机产生感应磁场及其空间分布的相关计算。引入磁铁抵消消磁法,通过柴油机和消磁磁阵的一体化仿真,进行优化计算,找到最佳消磁参数。结果表明：柴油机下方9 m平面上,正中心位置磁通密度最大,磁场呈椭圆形分布,磁场强度相对地磁场最大畸变量计算值高达224.35 nT,将测量结果与仿真计算结果进行对比,误差不超过5%,在允许的误差范围内;最佳消磁参数可以使柴油机下方9 m平面上的磁场强度畸变量降低至8.33 nT,降低约95%.     

新型零泊松比类蜂窝结构面内非线性刚度研究

几何非线性刚度研究对变形飞行器结构大变形的应用具有重要意义。为研究具有正弦波纹壁的零泊松比类蜂窝结构面内大变形时的非线性力学行为,基于非线性梁理论,考虑几何非线性建立了大变形下的非线性力学模型。利用有限元仿真验证了理论分析方法的正确性,通过参数分析讨论了几何参数对等效应力-应变曲线的影响。结果表明,随着应变的增加,结构的几何非线性造成结构的等效拉伸刚度增大;应力-应变曲线受波纹度、蜂窝角、厚度比的影响较大,受高度比影响不明显。     

换向轧制对6016铝合金组织及力学性能的影响

使用X射线衍射、电子背散射衍射、万能拉伸试验机等研究换向轧制对6016铝合金的组织和力学性能的影响,并与常规轧制工艺进行对比。结果表明:冷轧后普通轧制板材织构表现出典型的"唇式"冷轧织构特征,换向轧制弱化了强度的形变织构,β取向线织构密度降低,轧制态板材的屈服强度低于常规轧制板材;换向轧制板材组织含有较多等轴晶粒,且大小分布均匀;T4态换向轧制板材的强度、伸长率和r值高于普通轧制板材;Δr值低于普通轧制板材,表明换向轧制有效改善6016铝合金板材的成形性能。     

粘弹结构模态损耗因子分析的修正模态应变能法

为了研究粘弹结构的阻尼特性,采用传统变形能理论建立了粘弹结构结构损耗因子的计算模型,并对相关阻尼参数进行了优化分析;通过研究传统模态应变能法与已有3种改进方法的原理及其相互关系,提出了一种新的修正模态应变能方法,新方法中修正因子随不同阶次模态损耗因子的幅值而变化。以一种四参数原型系统为依据,通过对4种模态应变能法的误差分析表明新修正方法对结构损耗因子与固有频率的计算误差最小;选取两个算例,通过对结构损耗因子与固有频率采用修正模态应变能法、变形能法、传统模态应变能法及相关文献有限元法的计算结果表明：修正模态应变能法可以满足工程设计的要求,且计算误差最小;修正模态应变能法可为粘弹结构阻尼特性与结构设计及改进等领域的研究提供一定的理论参考。     

5056铝合金桥形零件挤压成形研究

为得到综合性能良好的5056铝合金桥形件,采用挤压成形工艺方案并对在不同小圆角半径的凸凹模作用下桥形件的成形过程进行数值模拟和分析。结果表明:当压下量S为40 mm、成形温度为420℃、凸凹模小圆角半径r为10 mm时,挤压变形过程中桥形件的小圆角处不会出现缩口缺陷;桥形件的等效应变分布、等效应力分布较为均匀;桥形件的等效应变差值最小,等效应力最大值最低。采用优化后的工艺参数和模具对模拟结果进行实验验证,得到符合尺寸和精度要求的桥形件。     

杯形件径向-反向复合挤压成形的应变分析

在圆柱体坐标系下,根据质点的流动规律将变形体划分成7个特征区,建立每个特征区的动可容速度场,进而获得各变形区的等效应变速率与平均等效应变速率;计算各变形区的变形时间,将变形区的平均等效应变速率与变形时间相乘,获得各变形区的平均等效应变。将各变形区的平均等效应变值与有限元模拟结果相比较,验证了各变形区平均等效应变计算公式的准确性。开展纯铝件的挤压成形实验,对挤压件各个变形区的硬度进行测试,由于细晶强化与加工硬化效果显著,大变形区硬度值明显大于小变形区。     

制备7075铝合金厚板的复合变形模式

提出了一种制备7075铝合金厚板的多向锻造后再轧制的复合变形模式.结果发现,在250～350℃范围内,应变率为0.1s-1的条件下,经过多向变形后(变形系数达21.5),再进行轧制变形(变形系数达10.5),可使7075铝合金获得2～3μm的细晶组织.大变形条件下应变诱导高能位错区的形成及演变成再结晶核心是晶粒细化的组织特征;微细二相粒子对细晶组织的稳定极为重要.     

2519铝合金及焊缝应力腐蚀性能研究

用美国ER2319焊丝,采用钨极氩弧焊接和搅拌摩擦焊接工艺焊接2519铝合金板材。对两种焊接工艺焊接的板材焊缝部位取样,用慢应变速率试验方法,研究2519铝合金板材及两种焊接工艺焊接的接头,在3.5%NaCl溶液中,1.58×10-6s-1的慢应变速率下的应力腐蚀特性。试验结果表明:2519铝合金板材及焊缝抗应力腐蚀性能较好;用钨极氩弧焊接工艺焊接的试样,在惰性气体中试样断在焊缝的熔合线附近;搅拌摩擦焊接工艺焊接试样,不论在惰性气体还是在3.5%NaCl溶液中,均断裂在焊缝部位。焊缝区的抗应力腐蚀性能好于板材。     

动态加载条件下冷轧5A06铝合金显微组织研究

以80%冷变形5A06铝合金为试验材料,利用分离式Hopkinson压杆加载装置(SHPB)进行动态冲击压缩试验,探讨高速形变响应规律,分析其动态力学行为;利用透射电子显微镜技术观察位错界面结构的变化,分析位错界面的高速形变响应。结果表明:预变形5A06铝合金在塑性变形前已发生绝热剪切行为,致使合金强度下降;初始位错界面成为高速形变过程中位错滑移的主要障碍;冲击前后,位错界面结构方向由与轧向平行演变为与轧向呈10°~20°夹角,位错界面间距由0.25μm演变为0.10~0.15μm。     

刚性卵形弹丸对半无限厚铝合金靶的穿深方程

基于圆柱形空腔膨胀模型,将靶板变形所做的塑性功等效为刚性弹在整个侵彻过程所消耗的动能,对用于计算刚性卵形弹侵彻半无限厚铝合金靶板的侵深公式进行了推导.利用MTS万能试验机对2A12T4、6061T6、7075T6共3种铝合金材料进行了室温下的静态力学性能实验,得到了它们的真实应力-应变曲线,并将各参数代入侵深方程进行计...     

高速列车车体底盘连接板高速高效加工方法

针对高速列车车体底盘连接板的加工问题,提出一种高速高效的加工方法。基于工艺系统模态分析和铣 削过程动力学模型分析,采用切削加工中的再生颤振理论,对加工过程的颤振稳定域进行仿真,给出与铣削加工过 程工艺参数相关的颤振稳定域结果;在动力学仿真计算的基础上,以主要的加工工艺参数主轴转速、进给量、轴向 切削深度、径向切削深度为设计变量,以最小加工时间为优化目标进行优化计算,得到满足一定优化目标和优化条 件的工艺参数,重点以数控加工工艺参数的优化选择、金属材料去除率增加为目标的数控高速高效加工。结果表明, 该方法可形成铝合金高效切削数据手册、铝合金典型零件高效数控加工的程序和工艺规范。     

变壁厚筒形构件辊挤成形过程数值模拟

为解决变壁厚筒体构件制造过程材料利用率低、机加工时长等问题,提出一种辊挤成形工艺。该工艺通过3个被动旋转辊轮的辊压作用实现坯料的塑性变形。借助Deform-3D软件建立变壁厚筒形构件辊挤成形热力耦合刚黏塑性有限元模型,对辊挤过程进行数值模拟,获得了辊挤过程中载荷-行程曲线、等效应力与应变场以及温度场的分布规律。研究了工艺参数对成形构件变形均匀性的影响。结果表明:工件变形的不均匀性随着辊挤速度和摩擦因数的增大而增大,随变形温度的升高而减小。     

潜射线导鱼雷蛇形弹道设计及仿真研究

在线导鱼雷攻击过程中,当只有目标方位信息且目标舷角很小时不利于鱼雷捕获目标,为解决该问题,阐述了蛇形弹道搜索的概念,提出了2种线导鱼雷蛇形弹道搜索使用时机。建立蛇形弹道搜索控制模型,并进行了仿真验证。研究结果表明：采用线导加尾流自导蛇形弹道搜索在只有目标方位信息且小目标舷角情况下可以有效提高鱼雷捕获目标尾流的概率,为解决进入尾流舷别不确定给攻击带来的问题,又提出了利用尾流自导加声自导攻击目标的组合使用方法,该方法可保证鱼雷命中目标概率;采用线导加声自导蛇形弹道搜索在目标方位无效情况下可以有效扩大鱼雷机动范围,捕获目标概率要高于直航搜索捕获目标概率。     

7055-T6I4铝合金动态冲击性能及显微组织演变分析

旨在填补7055铝合金宽温度和宽应变率范围动态冲击的显微组织演变机制的不足,基于较宽温度和应变率范围的霍普金森压杆动态冲击试验,对7055铝合金动态力学性能及动态冲击后试样的SEM和TEM显微组织进行研究,分析温度和动态冲击应变率对7055铝合金组织与性能的影响。结果表明:低温环境下,随着应变率不断增大,7055铝合金的金相组织演变过程均存在绝热剪切带,其内部存在汇聚型微裂纹;随着温度升高,7055铝合金的动态冲击变形组织并未呈明显绝热剪切带,多以扭曲形变带形式存在;温度低于220℃,7055铝合金的TEM显微组织主要以不稳定的η′析出相为主,其数量和密度与温度有明显负相关。     

基于TPS 复合结构毁伤的等效仿真方法

基于破片存速对某高空高速飞行器热防护结构的影响,提出一种用单一材料结构替代热防护系统(thermal protection system,TPS)复合结构毁伤的等效仿真方法.15 mmTPS热防护复合结构板经计算可等效为4.3 mm铝合金板,经试验验证误差仅为5.6％,吻合度较高,破片穿透板后,TPS复合材料层形成的破孔周围有明显扩孔现象.将试验与仿真结果对比发现:靶板正面与背面破孔直径误差分别为2.9％和2％,铝合金和TPS复合结构极限速度误差分别为2.3％和1.4％.结果表明,该方法对热防护复合结构的设计及优化具有一定参考价值.     

7A52铝合金厚板搅拌摩擦焊接头性能研究

采用搅拌摩擦焊工艺对20mm厚的7A52铝合金进行了焊接,用金相显微镜、扫描电镜等分析测试手段,分析了焊接接头的组织与性能。研究表明:20mm厚的7A52铝合金,在合理的工艺参数下,接头强度可达母材的87%;焊核区发生动态再结晶,生成细小的等轴晶粒。断口分析表明,搅拌摩擦焊接头断口为明显的韧窝形貌,并用位错理论解释了微观断裂机制。