反求工程及其相关技术

传统产品设计的过程往往起始于设计者的思维,但在某些场合下为了进行产品的设计、分析和制造,经常需要按照实物建立相应的模型,为此便出现了反求工程(RE).实体数字化方法、数据的精简及去噪声处理、曲面拟合等,反求工程的基本概念及一些相关技术,是常用到并有待解决的问题.反求软件也有简单的介绍.

几何参数对曲面翻边成形的影响

对翻边成形工艺从理论角度进行了重新组合和分类,归纳总结得到9种翻边类型,基本涵盖了实际生产中经常见到的各种翻边形式,对9种翻边类零件进行建模并定义其关键的几何参数,通过对变形区的应变分析,得到影响翻边成形性能的几个主要因素。对每一种翻边类型,通过数值模拟,研究零件弯曲曲率半径R1、翻边曲率半径R2对翻边成形后变形区边缘绝对值最大切向应变εθmax的影响规律,通过实验对模拟结果进行验证。文中得到的规律可以对零件及模具的设计提供参考。

刹车片背板弯挤成形工艺研究

针对刹车片背板传统成形工艺的缺陷 ,采用FEM方法对刹车片背板成形过程进行了数值模拟 ,确定了弯曲—挤压复合成形的工艺路线。根据有限元分析的结果 ,分析了不同尺寸的毛坯对工件成形过程及成形质量的影响 ,提出了刹车片背板弯挤毛坯尺寸的选择原则。设计了刹车片背板的弯挤成形模具 ,在一副模具中实现弯曲。

基于UBET和FEM的模锻件预成形设计

提出了一种用于锻造过程预成形模拟设计的新方法——基于 U BET和 FEM的混合正 /反向模拟预成形设计技术 ,即先用 UBET进行反向模拟 ,快速找出可能的预锻件或初始坯料 ,再用 FEM进行正向模拟验证 ,必要时可根据正向模拟结果对坯料或预锻件进行修改 ,使之能够达到完全充满型腔且飞边尽可能小的最佳效果。应用 U BET和FEM的混合正 /反向模拟预成形设计技术进行预成形设计 ,并与实验结果进行对比 ,结果与实测值基本吻合。

冲模CAD中非圆凸模和凹模的自动生成

介绍了在冲模ＣＡＤ系统中，采用圆弧多边形化的方法，对非圆凸模和凹模形状进行处理。

用复合块法进行模锻过程的数值模拟

文章在上限单元法的基础上,提出了一种用于轴对称类锻件模锻过程数值模拟的新方法——复合块法。阐述了复合块法的基本概念,建立了六种类型的复合块模型,叙述了用复合块构成锻件模拟模型的方法。简要介绍了正向模拟的方法步骤,对齿轮坯锻件的模锻过程进行了模拟,模拟值与实验结果基本吻合。

冲裁凹模的自动设计

针对冲压模具的凹模设计 ,提出了一种新的确定凹模外形尺寸和生成凹模零件图的方法———三角形法。利用三角形法可求出冲裁件的最小外接圆 ,并根据模具的装配要求和凹模的强度要求确定凹模的最佳外形尺寸 ,从而通过计算机程序实现冲裁凹模的自动设计。

模锻过程数值模拟中的梯形模拟块技术

提出了一种用于轴对称类锻件模锻过程数值模拟的新方法——梯形模拟块技术, 总结了六种基本类型的梯形模拟块, 提出了八种新型的UBET单元。应用模拟块技术对齿轮坯的模锻过程进行数值模拟,

飞边量可控的模锻设计技术及其在生产中的应用

此文介绍了一种先使材料充满型腔,然后再让剩余材料流出型腔形成飞边的模缎设计方法。这与先使部分材料流出型腔形成少量飞边,然后利用飞边桥部的阻流作用使材料充满型腔的传统方法完全不同。这两种不同的流动方式可分别称为"先内后外"式(IN-OUT)和"先外后内"式(OUT-IN)。为了实现"先内后外"流动方式,此文采用了反向模拟的技术。文章介绍了有关反向模拟技术的一些问题。为了实现模拟工作的自动化,提出了一种模拟复合块的技术。一个复杂的锻件,只须划分成几个复合块,然后开动第一个复合块,模拟就自动地依次传递进行下去。此文叙述的全部模拟做法都已经过了生产实验。

铝型材挤压成形过程数值模拟的研究现状及发展

介绍了铝型材挤压过程数值模拟的基本理论,包括描述流体运动的方法、材料模型及本构关系、控制微分方程等。分析了有限元法和有限体积法在铝型材挤压过程数值模拟中的应用现状,发现有限体积法由于采用欧拉描述,能避免网格畸变及重划而具有技术优势,并开始受到重视,提出了有限元法及有限体积法在铝型材挤压过程数值模拟中应用的研究重点及发展趋势。

材料成型及控制工程专业虚拟仿真实验室的建设与实践

针对材料成型及控制工程专业实验教学中的共性问题,山东大学材料成型及控制工程专业建立了模具虚拟装配和模具虚拟制造两个虚拟仿真实验教学系统。学生能够在虚拟实验环境中完成实验预习、实验学习、实验练习、实验考核、实验报告等教学内容,教师能够进行实验教务管理。采用虚拟仿真实验室能够突破时间和空间限制,让学生有更多有效时间参与实验过程。实行"虚拟仿真实验+真实实验"相结合的实验教学模式,能够有效克服真实实验教学中的诸多局限,激发学生自主学习的积极性,教学效果明显。

基于有限元和最优化方法的淬火冷却过程反传热分析

淬火过程换热系数的求解是反向热传导问题中的一种不适定和非线性问题.本文提出了一种求解淬火过程随温度变化的换热系数的新方法,该方法把有限元方法引入反向热传导问题,根据实验测量的温度曲线,结合使用最优化方法中的进退法和试探法确定合理的边界换热系数.为了使进退法适用于该类反传热问题,对其算法进行了改进,并用其确定换热系数优化的搜索区间,然后用试探法(黄金分割法)在搜索区间内找到换热系数的最佳值.在计算过程中,利用有限元法可以方便地计算出各个单元在整个过程的相变情况,得到各单元在相应时间段所产生相变潜热,并将各单元的相变潜热与单元温度场进行耦合计算.

直齿圆柱齿轮精锻成形工艺及三维有限元模拟

本文在齿轮分流锻造法的基础上 ,提出了闭式模锻———向内分流法两步成形的直齿圆柱齿轮的精锻工艺方案。采用三维刚塑性有限元法模拟了此工艺的成形过程 ,并且和传统的闭式模锻工艺进行了比较分析。从模拟结果可以看出 ,两步成形工艺不仅工作载荷低 ,而且齿形充填良好 ,是适用于直齿圆柱齿轮精锻的有效工艺方案。

淬火过程冷却曲线的采集及换热系数求解方法的研究

设计了基于工业标准结构总线(ISA)的淬火冷却曲线高速采集系统,并用该系统采集了P20钢在20℃和60℃水中的冷却曲线,提出了一种求解淬火过程随温度变化的换热系数的新方法。该方法把有限元法引入反向热传导问题,根据试验测量的温度曲线,使用最优化方式确定合理的边界换热系数。在计算过程中,通过有限元法得到工件内部相应位置在相应时间段所产生相变潜热,并将各单元的相变潜热与单元温度场进行耦合计算。

金属塑性成形过程无网格伽辽金法数值模拟技术研究

将无网格伽辽金法与刚(粘)塑性流动理论相结合,对无网格伽辽金法在金属塑性成形过程数值模拟中的应用技术进行了研究,分别采用混合变换法和罚函数法实现速度边界条件和体积不变条件,提出了基于刚(粘)塑性力学流动理论的无网格伽辽金法,给出了金属塑性成形无网格伽辽金法数值模拟的关键算法,拓展了无网格方法在金属成形领域的应用范围。典型算例的数值计算结果表明了方法的可行性。

响应曲面法优化气体淬火过程中的工艺参数

以轴对称问题气体淬火过程为研究对象,提出了阶段换热系数模型,进行了五因子三水平Box—Behnken实验设计.根据实验设计结果,将设计的变量水平代入本文开发的淬火过程有限元分析软件进行计算,用逐步回归法和响应曲面方法对实验结果进行拟合,建立了拟合变形程度、表面单元平均等效残余应力、等效残余应力标准差、平均表面硬度和表面硬度标准差的响应曲面公式.以变形程度为目标,建立了相应的优化目标函数,用Lagrange乘子法对优化目标函数进行了带上下限及约束函数的非线性优化.优化后,五项目标中的四项得到了有利的结果,使用优化后工艺参数进行气体淬火,可以提高零件的淬火质量.

淬火过程应力/应变场有限元模拟关键技术研究

针对淬火过程应力/应变场的特点,给出了淬火过程弹性区、塑性区的应力应变关系。根据淬火过程热物性参数及组织转变的特点,给出了处于弹性区和塑性区的单元应变增量表达式,及热应变、相变应变、相变塑性等初应变的计算方法。给出了热弹塑性问题有限元变分方程、变分方程右端列向量的计算方法及适用于淬火过程的迭代收敛准则。编写了淬火过程有限元模拟程序,并用该程序模拟了圆柱试样的淬火过程,将模拟所得结果与实验结果相比较可以看出,模拟结果与实验结果吻合较好。

铝材长方形空心管挤压过程数值模拟与模具结构优化设计

对AA1100铝材长方形空心管的挤压过程使用数值分析软件SuperForge进行数值模拟。在挤压生产中,金属流出工作带时的流速均匀性是得到高质量型材的关键。在挤压生产中通常采用几种方法修改模具,消除流速不均,例如修改分流孔的大小、形状和位置分布,修改工作带长度和焊合室形状尺寸等。本文通过数值模拟发现在长方形空心管挤压的初始模具设计中型材截面流速不均匀,造成端面不平。对此,提出了三种模具修改方案,并分别对其进行了数值模拟,经过分析比较确定了最佳模具设计方案,由此方案可以生产出合格的挤压件。

淬火过程有限元模拟技术的研究现状及其关键技术

淬火是一个温度、应力、相变相互影响的高度非线性问题 .根据淬火过程的特点 ,结合有限元技术 ,介绍了用于淬火过程模拟的温度场求解技术、组织转变量的计算方法、应力应变场的计算方法及相变塑性等 ,给出了淬火过程中弹塑性系数的计算方法 ,并指出了未来淬火模拟的几个重点研究方向 .

材料成形及控制工程专业实验教学方法探索与构建

面向“新工科”建设内涵,分析了材料成形及控制工程专业(塑性成形及模具技术方向)现有实验教学方法体系的不足。从“新工科”建设人才培养目标出发,提出了材料成形及控制工程专业(塑性成形及模具技术方向)实验教学的改革思路,构建了“新工科”建设背景下材料成形及控制工程专业(塑性成形及模具技术方向)实验教学新方法体系,实验教学效果良好,学生的积极性与参与度有了显著提升,学生的主体地位和主动性得到充分发挥,综合能力和创新能力均得到了锻炼与提高。