板料成形的數(shù)值模擬及其在U形法蘭件中的應(yīng)用

采用剛塑性有限元法對(duì)大型帶法蘭封頭整鍛成形工藝進(jìn)行模擬,確定了合理的鍛造工藝,并分析了展壓變形中的封頭壁厚和展起高度變化規(guī)律。模擬結(jié)果表明,此工藝能夠成形出所需尺寸封頭,工藝可行,可操作性強(qiáng),對(duì)實(shí)際生產(chǎn)該封頭有重要的理論指導(dǎo)意義。

為了解決球殼的口部法蘭成形,針對(duì)零件的幾何形狀特點(diǎn),制定了擠壓口部法蘭的成形方案。通過三維剛塑性有限元分析軟件deform-3d對(duì)該零件的成形過程進(jìn)行了有限元模擬,得到了變形過程的金屬流動(dòng)規(guī)律。分析了鍛造參數(shù)對(duì)帶法蘭球殼口部法蘭成形過程的影響,優(yōu)化了工藝參數(shù),為生產(chǎn)提供了科學(xué)的依據(jù)。

以大型帶法蘭封頭熱成形工藝的有限元模擬為研究對(duì)象,利用deform-3d軟件分析平臺(tái),通過正向模擬對(duì)影響封頭成形質(zhì)量起主要影響的幾個(gè)關(guān)鍵尺寸:下模的r4和毛坯jδ、、r1和r2進(jìn)行優(yōu)化選擇,發(fā)現(xiàn)毛坯底部δ的減少可以有效減少封頭下半球部位的壁厚差,最終確定成形質(zhì)量最佳的大型帶法蘭封頭成形工藝參數(shù)。

2005年初，淮南煤礦機(jī)械廠鍛造分廠接到一批外協(xié)件，此零件為法蘭件，材料為45#鋼，要求10000件，1個(gè)月內(nèi)交貨。批量大且時(shí)間緊迫，零件如圖1所示。

以大型帶法蘭封頭的熱成形工藝模擬過程為研究對(duì)象,利用deform-3d軟件分析平臺(tái),將封頭成形過程可分為成形初期、中期和后期三個(gè)階段,計(jì)算了各個(gè)時(shí)期封頭的封頭壁厚減薄量。發(fā)現(xiàn)封頭半球形區(qū)成形初期處于減薄過程中,在中后期減薄量減小;下模圓角過渡區(qū)在變形初期無明顯壁厚變化,中后期減薄量越來越大;法蘭區(qū)在后期才有少量減薄。此外,還研究了不同壓下量下封頭的形狀系數(shù)、應(yīng)力場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)、變形載荷和流動(dòng)速度場(chǎng)的變化情況。

通過單向拉伸試驗(yàn)獲得了6061鋁合金原始t6態(tài)和退火態(tài)板材的基本力學(xué)性能,進(jìn)而得出了6061鋁合金的真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線。在此基礎(chǔ)上,用不同本構(gòu)方程對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,然后與材料應(yīng)變硬化曲線相比較。結(jié)果表明,采用含有冪函數(shù)的本構(gòu)方程對(duì)兩種狀態(tài)的板材試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合較好,基于單向拉伸試驗(yàn)獲得兩種狀態(tài)板材在真應(yīng)變?yōu)?%時(shí)的塑性應(yīng)變比分別為0.996和0.712。此外,用有限元軟件dynaform對(duì)6061鋁合金管材進(jìn)行繞彎模擬,對(duì)獲得的成形性能參數(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證。

以某客車后圍下延伸板為研究對(duì)象,運(yùn)用仿真軟件分別對(duì)鋁合金板和低碳鋼板進(jìn)行沖壓成形模擬分析,得到在工藝條件相同的情況下這2種材料成形性的差異,以及獲得鋁合金成形合格產(chǎn)品的工藝條件。

介紹了鈑金成形數(shù)值模擬理論和數(shù)值模擬平臺(tái),以凹彎邊橡皮成形為例,對(duì)成形過程的厚度分布、回彈進(jìn)行了數(shù)值仿真研究,為進(jìn)一步開展精密成形研究奠定了基礎(chǔ)。

帶法蘭錐形件的成形有兩種方式:拉深和脹形,對(duì)其變形趨向性的準(zhǔn)確判斷是正確工藝過程設(shè)計(jì)的前題,本文對(duì)該零件的變形趨向性進(jìn)行分析,指出了采用分步脹形工藝是唯一正確的技術(shù)方法,并介紹了脹形工藝參數(shù)的確定方法及模具設(shè)計(jì)。

大跨空間結(jié)構(gòu)的落架施工是將結(jié)構(gòu)由支撐受力轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)自身受力（設(shè)計(jì)狀態(tài)）的過程,其落架方案合理與否對(duì)結(jié)構(gòu)受力過渡、施工安全具有直接影響。采用midas/gts軟件對(duì)人行天橋落架過程進(jìn)行模擬,通過調(diào)整臨時(shí)支撐的彈性模量來模擬分級(jí)落架時(shí)的工況并制定出合理的落架方案。落架施工時(shí),對(duì)桁架結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)變進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以保證結(jié)構(gòu)平穩(wěn)過渡。通過實(shí)測(cè)撓度、應(yīng)變與計(jì)算撓度、應(yīng)變的對(duì)比可知,整個(gè)落架過程結(jié)構(gòu)受力過渡平緩;說明通過軟件模擬來指導(dǎo)落架施工準(zhǔn)確可行。

在板料彎曲成形中,彎曲力直接影響著成形設(shè)備的選擇,降低彎曲力可以有效減小成形設(shè)備的損耗。通過對(duì)溫成形過程進(jìn)行一定的簡化假設(shè),利用數(shù)值模擬軟件對(duì)tzm合金板料包角彎曲件的溫成形過程進(jìn)行模擬,研究了彎曲力的變化規(guī)律,分析了毛坯開口深度、凸模倒角半徑和圓角半徑、摩擦系數(shù)等參數(shù)對(duì)溫成形過程中的彎曲力的影響。結(jié)果表明:溫成形過程中彎曲力在不同參數(shù)下的變化規(guī)律基本一致;開口縫、凸模倒角和凸模圓角只對(duì)最大彎曲力產(chǎn)生影響,而摩擦系數(shù)對(duì)整個(gè)成形過程中的彎曲力產(chǎn)生影響。彎曲力最大值與開口縫、凸模倒角和凸模圓角成反比,與摩擦系數(shù)成正比。

通過數(shù)值模擬和試驗(yàn)相結(jié)合的方法研究了帶法蘭的鎂合金管件的溫?cái)D壓成形過程。模擬顯示,金屬塑性流動(dòng)順利,無擠壓成形缺陷,表明模具結(jié)構(gòu)合理;力學(xué)性能測(cè)試表明,成形件力學(xué)性能達(dá)到指標(biāo)要求。

介紹了一種新型的法蘭形式——?jiǎng)傂噪p排孔槽形法蘭,并與傳統(tǒng)法蘭作了比較。由于這種連接形式是一種接觸非線性問題,因此確定法蘭的受力狀況十分困難。借助有限元軟件,考慮材料非線性和接觸非線性,對(duì)這種連接形式作了比較詳細(xì)的內(nèi)力分析,總結(jié)了應(yīng)力集中的分布區(qū)域,給出了內(nèi)外側(cè)螺栓直徑的合理比值。

對(duì)使用新型高強(qiáng)度相變誘發(fā)塑性鋼(trip)鋼板拉伸成形的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)板進(jìn)行研究,采用bp(backpropagation)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立內(nèi)板成形工藝參數(shù)與成形質(zhì)量之間的非線性映射關(guān)系,使用多目標(biāo)遺傳算法nsga-ii獲得成形最優(yōu)工藝參數(shù),并利用有限元數(shù)值模擬進(jìn)行驗(yàn)證.研究發(fā)現(xiàn),神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合多目標(biāo)遺傳算法可以獲得最優(yōu)成形工藝參數(shù),使用trip鋼板生產(chǎn)大型汽車覆蓋件是可行的.

采用有限元成形分析軟件deform-3d對(duì)三通熱成形進(jìn)行有限元數(shù)值模擬與分析;闡述了deform-3d數(shù)值模擬在三通熱成形工藝中對(duì)確定鼓包淬火高度和冷卻區(qū)溫度的的選擇等方面的應(yīng)用。研究結(jié)果對(duì)三通的設(shè)計(jì)與制造有一定的指導(dǎo)作用。

針對(duì)當(dāng)今復(fù)雜能源系統(tǒng)數(shù)值模擬的兩大常用分析工具—matlab和fluent,提出了一種基于tcp/ip的協(xié)同仿真方法,并將其應(yīng)用于sofc的多尺度仿真。該方法以winsock為框架,采用文件i/o函數(shù)訪問共享數(shù)據(jù)的方式,完成兩種工具之間的信息通訊。在sofc多尺度仿真中,利用fluent建立sofc單體的宏觀尺度模型,利用matlab建立電化學(xué)反應(yīng)擴(kuò)散現(xiàn)象的介觀尺度模型,通過二者的協(xié)同仿真實(shí)現(xiàn)兩個(gè)尺度模型的耦合模擬。結(jié)果表明,該方法能有效地完成兩種軟件之間的協(xié)同仿真,且結(jié)果較真實(shí)地反映了對(duì)象的實(shí)際特性。

根據(jù)已初步開發(fā)出的dda模型計(jì)算程序,分別就某工程試驗(yàn)洞洞挖和邊坡明挖問題進(jìn)行了計(jì)算,并與有限元結(jié)果進(jìn)行了比較。兩種開挖問題計(jì)算結(jié)果表明,dda模型計(jì)算結(jié)果在巖體開挖位移形態(tài)及位移量級(jí)上與有限元及實(shí)際位移監(jiān)濁結(jié)果都具有較好的可比性,說明該模型所反映的巖體開挖變形趨勢(shì)是符合實(shí)際的,分別就dda模型應(yīng)用于巖體洞挖和明挖計(jì)算時(shí)所存在的問題進(jìn)行了討論,包括巖體開挖荷韉施加方式、塊體界面特性模擬以及塊體系統(tǒng)

根據(jù)已初步開發(fā)出的dda模型計(jì)算程序,分別就某工程試驗(yàn)洞洞挖和邊坡明挖問題進(jìn)行了計(jì)算,并與有限元結(jié)果進(jìn)行了比較。兩種開挖問題計(jì)算結(jié)果表明,dda模型計(jì)算結(jié)果在巖體開挖位移形態(tài)及位移量級(jí)上與有限元及實(shí)際位移監(jiān)濁結(jié)果都具有較好的可比性,說明該模型所反映的巖體開挖變形趨勢(shì)是符合實(shí)際的,分別就dda模型應(yīng)用于巖體洞挖和明挖計(jì)算時(shí)所存在的問題進(jìn)行了討論,包括巖體開挖荷韉施加方式、塊體界面特性模擬以及塊體系統(tǒng)

采用間接方法生成四邊形網(wǎng)格,首先利用改進(jìn)的兩點(diǎn)前沿推進(jìn)法把計(jì)算區(qū)域剖分成三角形網(wǎng)格,然后采用插點(diǎn)和細(xì)分的技術(shù)生成單元全部是四邊形的網(wǎng)格,通過邊互換、刪點(diǎn)和局部插點(diǎn)技術(shù)進(jìn)一步光滑平順,得到適用于數(shù)值計(jì)算的網(wǎng)格。剖分結(jié)果表明,該方法能夠在任意二維平面區(qū)域內(nèi)自動(dòng)生成全四邊形網(wǎng)格,并能生成光滑過渡的局部加密網(wǎng)格和貼體性較好的邊界層網(wǎng)格。該方法具有算法簡單,計(jì)算量少的特點(diǎn)。利用所生成的網(wǎng)格對(duì)計(jì)算傳熱學(xué)中的典型算例-方腔自然對(duì)流進(jìn)行求解,計(jì)算結(jié)果與基準(zhǔn)解吻合,網(wǎng)格質(zhì)量能夠滿足數(shù)值分析計(jì)算的要求。

數(shù)值模擬方法在置換通風(fēng)中的應(yīng)用——介紹了置換通風(fēng)的原理、特性及其發(fā)展，分析了數(shù)值模擬技術(shù)在置換通風(fēng)的應(yīng)用。以fluent軟件在暖通空調(diào)領(lǐng)域中的應(yīng)用為例,綜述了其對(duì)工作區(qū)域和非工作區(qū)域氣流的數(shù)值模擬，分析室內(nèi)污染物濃度分布的變化情況的基本流程。得出利...

構(gòu)造變形數(shù)值模擬方法可以綜合利用地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)等方法的研究成果,建立和模擬不受時(shí)空限制的各種地質(zhì)模型,是現(xiàn)代地球科學(xué)研究的重要方法之一。文章以造山帶、盆地及褶皺的模擬為重點(diǎn),綜述了數(shù)值模擬方法在構(gòu)造變形研究中的應(yīng)用,總結(jié)了在地質(zhì)構(gòu)造變形研究中進(jìn)行數(shù)值模擬的2大類方法,分析評(píng)價(jià)了幾種通用數(shù)值模擬軟件的特點(diǎn)及其在構(gòu)造變形研究中的應(yīng)用;從地質(zhì)模型的建立、力學(xué)模型的建立、計(jì)算模型的建立、模擬結(jié)果的分析與評(píng)價(jià)等方面,分析討論了進(jìn)行構(gòu)造變形數(shù)值模擬時(shí)應(yīng)注意的問題。

數(shù)值模擬方法在置換通風(fēng)中的應(yīng)用——文章介紹了置換通風(fēng)的原理、特性及其發(fā)展，分析了數(shù)值模擬技術(shù)在置換通風(fēng)的應(yīng)用。以fluent軟件在暖通空調(diào)領(lǐng)域中的應(yīng)用為例，綜述了其對(duì)工作區(qū)域和非工作區(qū)域氣流的數(shù)值模擬，分析謄內(nèi)污染物濃度分布的變化情況的基本流程。得...