航空螺栓冷镦的Deform 3D模拟与生产实践

通过对用于某型发动机的螺栓冷镦成形过程的分析与研究,采取改善冷镦前材料的状态,并利用有限元软件Deform3D模拟螺栓成形过程,优化模具设计,提高了产品质量和合格率。     

数值模拟在枪机框锻件生产中质量控制的应用

为了提高某机械产品质量、尺寸稳定性,通过对枪机框锻件成形过程的分析和研究,对改进后的锻件状态采用Deform 3D有限元模拟软件进行数值模拟成形分析,确定锻件成形的最佳材料规格大小,预测锻件是否产生缺陷,为生产中质量过程控制与合格率提供指导。     

皮带轮筒壁铲旋成形工艺模拟及参数优化

针对皮带轮筒壁成形,提出一种新的旋压工艺——铲旋技术。利用CATIA软件进行造型,Deform软件建立有限元模拟模型,以旋轮转速、直径、进给速度、圆角半径为优化参数,成形载荷为优化目标,通过设计正交实验,对皮带轮的内筒成形进行有限元模拟,并提取成形载荷曲线进行分析。研究得出一组最佳工艺参数。     

Cu-Mg合金连续挤压成形过程的数值模拟和试验对比分析

对高速铁路用Cu-Mg合金接触线进行了热变形模拟试验,试验结果显示,Cu-Mg合金的应力-应变曲线特征在400℃时主要以加工硬化为主,而在500℃以上时,不同应变速率条件下的应力-应变曲线均表现出了一定程度的加工软化特征,且温度越高应变速率越低,加工软化特征越明显。结合铜镁合金热变形模拟试验的结果和Arrhenius双曲正弦函数,建立了铜镁合金的本构方程。通过Deform 3D软件平台,并利用铜镁合金的本构方程,对高速铁路用Cu-Mg合金接触线连续挤压生产过程进行了3D有限元数值模拟分析,对比模拟结果与生产试验结果可知,两者的温度场分布基本一致,数值模拟结果的可靠性得到了验证。此外,结合3D有限元数值模拟结果,对高速铁路用Cu-Mg合金接触线连续挤压成形过程中出现的分层缺陷进行了分析,认为Cu-Mg合金接触线连续挤压成形生产过程中出现的分层缺陷是由于连续挤压过程中正压力异常分布所造成的。     

双凸模冷径向挤压十字轴的模拟

针对十字轴零件特征,设计了十字轴零件的一次性冷挤压成形工艺,基于有限元分析软件Deform-3D平台,对十字轴冷挤压成形过程进行模拟。通过有限元数值模拟,对十字轴挤压过程中金属径向流动、加载载荷变化、内部的等效应力分布等做了分析,为汽车十字轴零件的单道次挤压成形生产提供数值参考。     

汽车弯臂锻造工艺改进数值模拟及实验研究

采用理论分析、计算机数值模拟和实验研究相结合的方法对汽车弯臂锻造工艺进行了优化设计研究.用Deform软件对弯臂成形工艺中的辊锻、弯曲和模锻工艺进行了精确的数值模拟,得到了金属流动、应力应变分布规律,并通过对辊锻工艺的改进来改变金属的分布,减少飞边尺寸,达到提高材料利用率,降低成本的目的.利用工厂现有设备对弯臂成形工艺进行了实验研究,实验结果表明,改进后的锻件充填饱满,飞边较小,材料利用率得到了提高,验证了该改进工艺的可行性和优越性.     

镁合金异形件等温精密成形预制坯优化设计

基于有限元理论,对镁合金箱盖预制坯形状进行了多目标优化设计。采用DEFORM3D有限元软件,对镁合金瞄具座箱盖的成形过程进行了数值模拟。模拟结果表明,金属流动相对较均匀,未发现充不满等缺陷。工艺实验表明,数值模拟结果可用于实际生产。     

金属塑性成形三维有限元模拟软件3D - PFS的开发

金属塑性成形过程的三维有限元模拟仿真是否有效的关键在于快速适用的算法和有效的模拟系统.介绍了自主开发的三维刚塑性/刚粘塑性有限元模拟分析软件3D-PFs的组成及关键技术问题的处理,并给出了计算实例.结果表明:利用该系统可实现对体积和板料成形过程的模拟分析,获得成形过程中材料在模腔中的流动情况及成形规律,该系统是研究金属塑性成形的有效工具.     

六面体网格体积成形有限元分析关键技术

为提高三维体积成形有限元分析软件的计算精度、减少网格数量,基于六面体网格特性研究了六面体网格体积成形有限元分析系统的关键技术,通过对STL文件的索引重构建立了模具实体模型顶点和三角形面片拓扑连接关系,提出了一种局部坐标系建立方法保证触模和对称约束条件的正确施加,给出了相对速度和相对位置两种节点触模判断方法,并提出了调整触模节点位置的最短距离法,与初矢修正法和原长修正法比较,其调整距离短,体积损失小.基于以上技术,开发了基于三维六面体网格的体积成形有限元分析系统,对典型体积成形工艺进行了有限元模拟,并与Deform模拟结果进行对比,二者吻合较好,验证了所建立模型与相应处理技术的可行性.     

液压缸缸筒内孔滚压工艺的有限元模拟

为了更好地研究缸筒内表面成形质量以及工艺参数的合理性。利用Deform有限元分析软件对液压缸缸筒内孔表面滚压加工状态进行有限元分析,从分析结果中得到缸筒的等效应力、表面受力分布、材料速度矢量以及成形表面质量等,通过缸筒内孔滚压的有限元分析,对液压缸缸筒内孔滚压成形工艺编制提供了一定的指导。     

液态模锻材料及其研究进展

液态模锻作为一种精密成型技术应用范围不断扩大,液锻件正在不断替代普通铸件和固态锻件用于各行各业。但液态模锻的材料范围不够明晰,导致铸造合金液态模锻研究与应用很多,而各种变形合金的液态模锻却鲜有报道。如果定义适于液态模锻技术成型的材料统称为液态模锻材料,并用流变充型能力、流变补缩能力以及开裂敏感性定量表征液锻材料的工艺性能,则各种合金钢、球墨铸铁、铝合金、镁合金、锌合金、铜合金、生物材料及金属基复合材料都属于液锻材料,且都具有较好的液锻工艺性能。目前只有液锻铝合金、液锻镁合金、液锻锌合金和一些液锻合金钢研究应用活跃,并取得了工业应用。建议今后加强液锻材料的工艺性能预报、变形合金特别是宽结晶温度范围合金的液态模锻以及金属基复合材料的研究开发。     

新型液态金属电池正极材料的探索研究

利用液态金属电池储能是近年来发展起来的一种新型电化学储能技术,具有成本低、寿命长等优点,在大型储能领域具有广阔的应用前景。传统单一组分的正极材料面临熔点高、电压低等问题,而合金材料则给液态金属电池正极材料提供了新的可能。本文通过分子动力学方法计算多种适用于液态金属电池正极材料的金属和合金材料(Bi、Sb、Te、Sn、Pb),经过多尺度计算模拟,首先找到了30种二元合金和三元合金,分析这些合金材料的形成能,发现均为负值,理论上说明这30种二元合金和三元合金均可以稳定存在。而后,筛选出具有较低熔点(<500℃)的正极合金,分别是SnSb、HgTl、InBi、PbSb、HgIn、InTe、GaSb、AlSb、CdSnSb2、ZnSb。进一步分析合金正极材料的态密度,选出7种离子传输能力较强的正极合金:PbSb、HgIn、CdSnSb2、ZnSnSb2、InTe、SnSb和SnTl4Te3,模拟计算其以锂为负极情况下的开路电压,结果表明,以SnSb为正极材料时,开路电压可达0.65 V。     

Untersuchung des Fließverhaltens der Magnesiumknetlegie‐rung AZ31 mit Hilfe von Schichtstauch‐ und Zugversuchen

Today design of metal forming processes is often supported by numerical simulation. To obtain realistic simulation results, the used material models need accurate material parameters from the material characterization. Magnesium alloys in particular are not yet sufficiently investigated. Therefore, their material parameters are scarce in literature. Especially determination of flow curves at higher degrees of deformation represents a challenge, but is necessary in order to describe the characteristic hardening and softening, as they occur in magnesium materials at elevated temperature of forming process. In this paper, an approach for the determination of a combined hardening curve from a tensile test and a layer compression test is presented. For this purpose, the corresponding values are recorded experimentally and evaluated based on the principle of the plastic work equivalence.     

Assessment of different ductile damage models and experimental validation

The tough fuel economy and emissions standards facing automotive industry creates the need for lightweight construction and the use of new generation of materials. However, the use of non-conventional materials leads to difficulties in the prediction of material behaviour during sheet metal forming processes, including damage and formability limits, thus challenging the numerical simulation. This paper seeks to contribute in the prediction of fracture on sheet metal alloys. Three constitutive damage models are used, GTN, Johnson Cook and Lemaitre, to simulate, as realistically as possible, the mechanical behaviour of the sheet metal material. The corresponding parameters of damage models are identified using an inverse analysis procedure, based on experimental test data. Finally, to validate and verify the applicability of the studied damage models to predict fracture, experiments are compared with FE simulations.     

喷射成形技术及其在钢铁材料上的应用

喷射成形是近年来发展非常迅速的一种近终成形先进冶金工艺技术。与传统铸造工艺及粉末冶金工艺相比,喷射成形设备、工艺简单,能生产偏析小、晶粒细、致密度高的材料。喷射成形技术在铝基合金、铁基合金、高温合金、铜合金及复合材料等方面都得到了广泛的应用。主要介绍该技术的原理及其在钢铁材料方面的应用情况,并讨论了它在钢铁领域的发展趋势,指出喷射成形工艺是一种有望替代粉末冶金工艺生产高合金钢材及一些特殊钢材的崭新工艺。     

Design of bioactive bone substitutes based on biomineralization process

A material able to form bone-like apatite on its surface in the living body bonds to living bone through the apatite layer. Functional groups such as Si-OH, Ti-OH, Zr-OH, Nb-OH and Ta-OH induce apatite formation in the living body. On the basis of these findings, various kinds of bioactive materials with different mechanical properties can be designed. For example, bioactive titanium metal, its alloys and tantalum metal can be obtained by forming a thin sodium titanate or tantalate layer on their surfaces by NaOH solution and heat treatments.Bioactive organic polymers can be obtained by forming a thin CaO–SiO₂ or TiO₂ layer on their surfaces by a sol–gel method. These bioactive materials are believed to be useful as unique bone substitutes.     

汽车方向盘用材料及成形方法研究进展

方向盘是汽车上重要的安全部件,对材料的使用性能要求较高.介绍了制造汽车方向盘骨架及外包覆层的常用材料,对这些不同材质方向盘的应用现状、性能优劣及成形方法进行了深入分析,重点讨论了新型镁合金方向盘骨架的优势、成形方法及研究开发现状,并展望了今后研究的方向.     

Cu-Mg合金接触线连续挤压接触应力分布函数的建立

利用Deform 3D软件平台对高速铁路用Cu-Mg合金接触线连续挤压工艺等效应力场、温度场进行了模拟分析,从模拟结果可以得知Cu-Mg合金连续挤压各个区域等效应力场与温度场的分布范围。根据模拟结果和Mises屈服准则及各向同性硬化法则,并结合Cu-Mg合金连续挤压各个分区的形变几何特点,建立了Cu-Mg合金连续挤压工艺各个分区接触应力的分布函数。对所建立的接触应力分布函数进行了模拟计算,并与生产实际检测对比验证,从对比结果可知,所建立的各区域接触应力的分布函数基本符合实际情况。利用所建立的分布函数,分析、归纳并总结了提高Cu-Mg合金接触线连续挤压工艺接触应力的有效措施,为进一步优化设计Cu-Mg合金连续挤压工模具提供了理论依据。