方进椭型钢轧制变形过程三维有限元模拟

应用MARC/autoforge商用有限元软件,对方轧件在椭圆孔型中的轧制变形过程进行热力耦合模拟.研究了模拟过程中的轧件温度场的分布及变化规律以及轧制能力参数在轧制过程中的变化.分析计算说明,采用有限元模拟的方法可以较好地反映金属的实际变形情况.     

铬钼钢无缝储氢容器旋压工艺研究

针对储氢用无缝容器由于设计压力较高和壁厚较大而导致旋压成型困难的问题，课题组采用ABAQUS建立了无缝容器多道次热旋压数值计算模型，探讨了热旋压过程中应力应变演化规律以及厚度的影响。针对壁厚较厚的无缝储氢容器，分析了进给量、圆角半径和温度对旋压过程的影响规律，并提出了优化建议。研究表明：随着厚度增加，容器成型后等效塑性应变增加，成型难度加大；适当减少进给量、增加旋轮圆角半径或提高温度均有利于厚壁容器旋压成型。最终得到了50 MPa储氢容器的热旋压工艺参数，即进给量10 mm，旋轮圆角半径50~60 mm，温度1 100 ℃，为实际生产提供了参考。     

椭圆振动车削TC4的切屑形态和切削力研究

为探究超声椭圆振动车削钛合金TC4过程中振幅、频率和刀尖圆角半径对切屑和切削力的影响，课题组通过建立有限元模型，将常规切削（CC）和椭圆振动切削（EVC）钛合金TC4过程进行对比研究。首先对所用超声椭圆振动的运动特性进行推导，确定刀屑接触率；其次通过理论分析，将切屑和切削力相结合，建立切削力模型；最后分别研究不同频率、振幅对超声椭圆振动切削稳定过程时的切屑形态、切削力和切削温度的影响。研究结果表明：椭圆振动切削过程刀具和切屑间存在周期性地分离，可以用刀屑接触率ts表示；在一定的范围内，增加振动幅值、振动频率以及刀尖圆角半径可以减小切屑厚度，降低切削力；EVC方式下可以选择合理的参数来降低切削力，并可以通过测量宏观切屑厚度来预测切削力，更好地指导生产加工。     

钛合金薄壁件切削力与残余应力研究

以钛合金薄壁件为研究对象,建立35°菱形车刀切削钛合金薄壁件的有限元模型。设计5因素4水平正交试验,使用直观分析法获得了刀具圆角、刀具前角、切削速度、进给速度、切削深度工艺参数对钛合金薄壁件切削力、残余应力的影响权重。利用控制变量法拟合了切削力经验公式,并获得了单次切削后切削深度和进给量对残余应力分布状态的影响规律。研究结果表明：影响钛合金薄壁件端面车削切削力的主要因素为切削深度,影响钛合金薄壁件轴向残余应力的主要因素为进给量;大圆角半径结合大切深车削和小圆角半径结合低进给量车削可有效控制表层最大残余应力位置,并降低工件残余应力。     

5182铝合金轧制板材截面亮线组织形成机理研究

针对5182铝合金轧制板材截面亮线组织现象,通过金相显微技术、显微硬度技术、扫描电子显微技术(SEM)及电子背散射衍射技术(EBSD),表征了板材截面不同区域的微观组织结构,并结合板材的生产工艺过程,分析并讨论了该亮线组织的形成机理及其对板材力学性能的影响。研究结果表明:5182铝合金轧制板材截面亮线组织的产生与板材冷变形程度及稳定化退火工艺有关,板材表层区域变形量比中心区域变形量大且稳定化退火温度较低或保温时间较短,造成β相(Mg_5Al_8、Mg_2Al_3)在表层区域更容易析出,且沿晶界呈连续网状分布,而中心区域β相数量较少,且未形成连续网状,结果在轧制板材截面上形成亮线金相组织。     

基于神经网络的法兰轴冷挤压成型工艺优化

为研究冷挤压成型工艺参数对法兰轴成型质量的影响，解决法兰轴成型时法兰盘填充不满和阶梯轴肩的折叠缺陷问题，课题组设计3因素3水平正交实验进行研究。采用3层拓扑结构，以凸模挤压速度、模具与坯料之间的摩擦因数、阶梯轴处圆角半径为输入层神经元，以折叠角和成型载荷为输出层神经元构建法兰轴冷挤压成型工艺优化神经网络模型。研究结果表明该模型的预测性能较好，精度较高。通过生产验证出优化后的工艺方案可有效解决法兰轴充填不满和折叠缺陷，为解决多变量多响应复杂的多元非线性工程问题提供了参考。     

柳钢全连续棒材轧制技术的应用

介绍了柳钢全连续棒材生产线的工艺、设备、控制系统的设计和性能特点,分析了从1999年底投产以来的生产情况及存在问题,对孔型系统、导卫系统、小规格单线产量低等问题进行了改造.在该生产线产能达到60万t后,通过对其进行高效化改造,并把推钢式加热炉改造为步进梁式加热炉,使综合生产能力提高了19.5%.对全连续棒材轧制技术在柳钢的应用以及技术创新点进行了总结.     

圆锥凹模再拉深极限分析

采用平衡微分方程与塑性方程联解方法，建立了有压边锥模再拉深变形区应力分布的数值规律。根据本文提出的最大拉深力计算方法和笔者在文［1］中给出的危险断面失稳强度，利用计算机可以迅速确定多次拉深极限。本文还分析了凹模锥角、压边圈圆角半径及凹模圆角半径对锥模再拉深极限的影响规律。     

基于逆向有限元法的激光拼焊板拉深坯料优化

针对激光拼焊板冲压过程中成形性能及轻量化要求,对其进行相关优化研究。以DP780与DP1180激光拼焊板 方盒件拉深成形工艺为基点,通过单向拉伸实验获取2种材料的力学性能参数,代入CAE软件DYNAFORM中以提高模 拟准确性,并基于逆向有限元法对方盒件坯料的形状与尺寸进行优化,最终得出优化的激光拼焊板拉伸坯料轮廓设计方 案。物理实验证明：使用通过逆向有限元法优化而得的坯料外轮廓进行拉深成形,不仅可以提高成形性能,同时还降低 了材料损耗。     

不锈钢火花塞护套冷挤压工艺改进

针对火花塞护套冷挤压过程中由于压余料过小出现的缺肉以及充型不满问题,采用DEFORM-3D软件对不锈钢 火花塞护套冷挤压工艺进行数值模拟分析,通过修改下冲头圆角来使金属在保证足够压余料下充满型腔并降低模具栽 荷,从而确保生产出更合理的产品。模拟结果表明,将下冲头的圆角改为R为2．O mm时既能确保了足够压余料5.62 mm情况下最终工序充满型腔,也降低了模具的应力,减少了原材料的浪费,降低了生产成本。     

无叶扩压器优化设计方法

本文通过对径流式压气机无叶扩压器中气体一元可压缩流动的分析与研究,求解以损失模型为目标泛函和气体运动所满足的微分方程组为约束条件的最优化控制命题,使目标泛函达到极小。通过分析无叶扩压器出口半径对等熵效率的影响,在给定出口半径的变化范围内进一步选择最优出口半径,使扩压器在最优出口半径时,损失最小且等熵效率达到最高。文中还分析了各几何参数对无叶扩压器效率的影响,从而提出旋转扩压器的设想及理论依据。     

基于响应面法的蓄能器壳体工艺优化

为消除蓄能器壳体在冷挤压过程中的表面皱纹，提高表面质量，降低零件的成型载荷，课题组对原有的工艺方案进行改进，提出了一种新的成型工艺方案。方案的第1道工序为反挤压制胚；第2道冷挤压工序改为温挤压工序进行减径成型，以提高金属在成型过程中的流动性。采用响应面优化法对第2道温挤压工序进行实验分析，并找到最佳的工艺参数，即坯料加热温度为792 ℃、模具预热温度为292 ℃、液压机下压速度为18 mm/s。结合DEFORM数值模拟的结果，进行实际的工艺验证，获得了合格的零件，为同类型零件提供参考，对实际生产实践具有一定的参考意义。     

圆筒有压边多次拉深极限分析

依据再拉深时筒壁口部最厚、最硬、最大拉深力出现于技深后期以及变形区小的几个显著特征，假定最大拉深力出现的变形区相应于筒口达到变形区人口位置，并以筒口应力、应变强度及厚度作为变形区于均应力、应变强度及厚度，采用平衡微分方程和塑性方程联解方法建立了有压边圆角凹模再拉深径向应力分布数位解。应用分散性失稳准则，建立了危险断面拉伸失稳强度，计及了厚向异性指数、加工硬化指数、凸模直径及凸模圆角半径的影响。用本文推导的公式借助计算机，可以迅速确定多次拉深的极限拉深系数。通过本文分析，表明筒经对多次拉深极限有明显影响；同次极限拉深系数存在取极小值的凹模圆角半径；减少初次拉深变形程度有利于提高后次拉深的权限变形能力等。     

基于ANSYS的烘缸应力分析与结构优化

针对高压铸铁烘缸在实际工作过程中其结构不连续区域容易出现断裂破坏等问题，课题组提出了利用有限元软件ANSYS对 烘缸整体进行应力分析，得知烘缸的应力强度最大点位于轮毂与缸盖的联接处；采用增大轮毂与缸盖联接处过渡圆角半径的方法进行有限元分析，结果表明：该 方法可有效地降低烘缸联接处不连续区域的最大应力，可使烘缸满足应力强度要求，提高烘缸的安全性能。     

钻井实体膨胀管纵向金属流动的试验研究

为了研究井眼中钻井实体膨胀时的力学环境,选用35CrMo钢管,将金属塑性加工领域的网格法引入石油管程领域,对实体膨胀管的纵向金属流动规律进行了试验研究,发现膨胀管膨胀过程中存在明显的纵向金属流动不现象,并对造成这一现象的原因进行了分析。同时对膨胀后的管子材料进行了金相分析,金相分析结果证实了网法的分析结果,说明了将网格法引入石油工程领域是可行的。     

飞轮储能用永磁同步电机温度场分析

针对飞轮储能用永磁同步电机散热困难的问题,以某额定功率为300 kW、转速为10 000 r/min的永磁同步电机为研究对象,利用磁热耦合的方法,对永磁同步电机的损耗和温度场进行模拟及测试分析,研究永磁同步电机的损耗及电机热分布;利用热仿真模型,研究电机关键部件散热的影响因素。结果表明：高温主要集中于永磁体及绕组区域;减小流道宽度、增大流道数目以及增大流道圆角半径可有效提高定子散热性能;辐射率越高,永磁体散热性能越好;改进电机结构后,永磁体最高温度下降10.5%。研究结果可为永磁同步电机的设计及散热优化提供参考。     

环形拉深筋阻力计算及影响因素分析

拉深筋可以用来防止内皱的出现，本文对环形拉深筋的变形机理进行了理论分析和试验研究，讨论了筋的结构参数对拉深力以及筋的阻力的影响。其结果是：上述三种力的大小主要受板料对筋的最终包角、筋及槽的圆角半径三因素影响。     

面向机器视觉的不锈钢棒材表面螺纹缺陷检测

不锈钢棒材表面的螺纹是棒材磨制过程产生的一种缺陷,严重影响棒材的验收与后续使用,目前针对该类缺陷多采用双目观察、手指感知等人工方式进行判断,漏检率较高。已有的方法多针对钢材表面的划痕、砂眼、凹坑等缺陷进行检测,鲜少对螺纹缺陷进行研究,据此,设计了一种基于机器视觉的螺纹缺陷检测方法,提出了一种快速有效的螺纹特征提取方法,建立了一个不锈钢棒材图像的螺纹缺陷数据集,通过对图像特征进行训练,得到分类器。实验结果表明：提出的算法有效提升了螺纹缺陷的检测正确率和检测速度。     

均匀流场中圆角方形断面极值风压系数试验研究

通过刚性模型测压风洞试验,在均匀流场中研究了雷诺数Re=1.2×10~5、圆角率为0.1、0.2、0.3、0.4时的圆角方形断面在不同风向角下的脉动风压非高斯特性。结果发现,圆角方形断面也存在比较明显的非高斯特性。对不同模型表面风压时程进行分析,将峰值因子概率密度曲线进行拟合,并选取保证率为99.38%时的取值。基于以上结果,分析了不同圆角率时极值风压系数随风向角的变化规律,并得到风向角统计意义下的极值风压系数。结果表明,圆角方形断面的极值风压系数分布与圆角率密切相关。     

高墩大跨PC曲线连续刚构桥受力和变形研究

高墩大跨PC曲线连续刚构桥施工难度较大,施工过程中受力和变形比同类直线桥复杂。本文应用结构有限元分析软件MIDAS/Civif对某大桥施工过程进行了分析,在此基础上改变平弯半径对不同半径曲线连续刚构桥施工过程进行分析,对比分析了墩高、圆心角、结构自重、预应力、温度效应、混凝土收缩徐变等因素对高墩曲线连续刚构桥的内力和变形的影响。