复合材料树脂传递模塑成型工艺研究进展

汽车轻量化技术是现阶段及未来汽车制造领域所需要解决的艰巨任务,复合材料作为目前最有发展前景的轻量化材料之一,成为了人们关注的焦点。但其成型过程受多种因素的影响,如工艺参数和设备精度、树脂性能等其他因素都有可能造成最终成型构件发生固化变形,因而降低其力学性能。因此为提高构件的成型质量的同时,进一步推进复合材料成型工艺的研究进展,对复合材料成型工艺中的树脂基传递模塑成型工艺(RTM),一种环保、高效、低成本、高精度的闭模成型工艺进行了简单的概述,并总结了国内外学者对其进行的优化研究和成果。除此之外还重点介绍了几种以RTM工艺为基础衍生而来的工艺以及有关RTM工艺树脂开发与改性和工艺设备的研究成果及进展。最后对目前RTM工艺出现的问题进行了总结,并提出了相应的建议。

基于等效梁长法的组合深梁临界预紧力计算模型

为确定合理的临界预紧力,保证预紧组合结构横梁的整体性,提出采用等效梁长法修正传统Airy应力函数计算结果,从而得到更准确的临界预紧力。基于平面应变理论,建立临界预紧力的理论计算模型,通过叠加原理,分别得到弯曲模型和压缩模型中间截面x方向应力的傅里叶三角级数形式解,分析误差原因;采用等效梁长法进一步修正,结合临界开缝判据,得到临界预紧力理论计算公式。试验结果表明:等效梁长法修正的临界预紧力理论计算结果与试验结果最小误差为10.1%,最大误差为13.5%,与试验结果吻合较好,能够为大型成形设备的预紧组合结构横梁的设计提供理论依据。

预紧组合结构液压机临界预紧力的研究

预紧组合结构广泛应用于大型液压机本体设计,预紧力的确定是其关键问题。针对锻造液压机,尤其是自由锻液压机经常处于偏心载荷工况这一问题,在现有的偏载工况机架受力分析模型的基础上,进一步引入预紧力,建立了液压机机架临界预紧力的计算模型,并以三缸双球铰液压机为例,推导了其临界预紧力计算公式。设计制造了以某厂120 MN三缸双球铰自由锻造液压机为原型的1∶15的本体模型,并对该液压机处于不同工作载荷、偏心距分别为10 mm和30 mm工况下机架保持整体性所需的临界预紧力进行了实验测试。实验结果表明,所提的临界预紧力计算方法具有一定的可靠性,但该值偏安全。

7075铝合金挡风梁热冲压成形减薄预测模型

以7075铝合金挡风梁在热成形过程中的减薄率为研究对象,通过热拉伸试验,研究了7075铝合金在变形温度为440~480℃、应变速率为0.001~0.1 s^(−1)条件下的真实应力−应变曲线,并将其引入数值模拟模型,分析了板料初始温度(440~500℃)、压边力(20~50 kN)、摩擦因数(0.1~0.7)对7075铝合金挡风梁热冲压成形危险区域标记点减薄率的影响规律及其预测模型,并进行了实验验证。结果表明:挡风梁成形件危险区域标记点的减薄率随着板料温度的上升先减小后增大,随着压边力的增大而增加,随着摩擦系数的增大呈上升趋势,且变形过程中标记点减薄率由高到低依次为A>D>C>B。经修正后的预测模型与实验值进行比较,所得最大误差为6.7%,最小误差为1.5%。

基于叠加修正法的承弯组合结构临界预紧力研究

为了准确计算承弯组合结构的临界预紧力,保证组合结构整体性,提出采用叠加修正法计算组合结构x方向应力场。研究中建立承弯组合结构临界预紧力的平面应变理论计算模型,提出开缝判据,对Airy应力函数求解的x方向应力场进行分析,确定误差来源,通过叠加修正法对应力函数计算结果进行改进,并将x方向应力的叠加修正理论解与有限元模拟解进行对比,证明该方法的可行性,最后结合临界开缝判据公式,推得临界预紧力理论计算公式,并进行实验验证。研究结果表明:叠加修正法得到的临界预紧力理论计算结果与实验结果吻合良好,最小相对误差为4.0%,最大相对误差为9.8%,能够保证承弯组合结构的整体性并为预紧组合结构的设计提供理论依据。

7系铝合金时效强化研究现状

7系铝合金具有较高的强度、良好的韧性和耐蚀性等优异性能,经过成形及热处理后能够作为汽车的A柱、B柱和门板等车身主体部件。对具有代表性的7系合金的一级时效、二级时效及三级时效处理技术进行了概述,对时效处理强化机制进行了探讨,并对7系铝合金优化时效处理工艺进行展望。经过一级时效处理后,7系合金中的沉淀物变得更细小、均匀,具有更高的强韧性。连续分布的晶界析出相导致一级时效的低耐蚀性。二级时效处理晶界析出物粗糙且不连续,提高合金的电导率和耐腐蚀性能,但是会损失部分强度。三级时效可使其机械强度提高,在晶界处相呈不连续的分布,从而减少了合金的晶间和剥落腐蚀敏感性,提高了其耐蚀性。

2A14铝合金环件轧制缺陷分析及工艺优化

针对2A14铝合金环件在轧制过程中经常出现的“鱼尾”缺陷,通过有限元模拟的方法研究了直径增长速度、轧制曲线及初始轧制温度对产生“鱼尾”深度的影响规律,并获得了最优工艺方案。继而进行了1∶1生产实验对该最优方案进行验证,所得2A14铝合金环件的“鱼尾”深度与预测值的偏差约为9.39%。通过单向拉伸实验分析了2A14铝合金环件径向、轴向和切向的屈服强度、抗拉强度和伸长率。所得最优的实验方案为:初始轧制温度取430℃、各阶段直径增长速度分别取3、5、8、1和1 mm·s^(-1),轧制曲线取直线形。

给定预紧力下组合机架的上限载荷计算

针对传统预紧组合结构机架预紧力计算模型的不足,以承载下立柱上端内侧角点处的压应力等于零为临界开缝判据,在给定预紧力下,建立综合考虑弯曲和拉压变形的液压机上限载荷的计算模型,结合平衡和变形协调条件,推导出了典型预紧组合结构液压机承受中心载荷时上限载荷的计算公式,并以某厂的120MN大型自由锻造液压机本体为原型,设计并制备了1∶15的金属模型压机,利用该模型压机对所提出的计算模型进行了实验验证。实验结果表明,该计算模型是准确可靠的,较传统理论的计算精度有大幅提高。

预应力组合下横梁临界预紧力影响因素研究

由于受到加工、运输及安装等条件的限制,大型锻造液压机的下横梁通常由几块梁体利用预紧螺栓组装而成,因此如何计算合适的预紧力以保证组合梁的强度、刚度和整体性就成为组合下横梁设计的关键问题。以某企业大型锻造液压机组合下横梁为原型,建立了简化下横梁分析模型,对组合梁在中心工况和扩孔工况下拉杆临界预紧力的影响因素进行了系统研究,确定了临界预紧力的主要影响因素及各因素的影响规律。研究表明,工作载荷及跨高比是影响临界预紧力大小的关键因素,梁宽及拉杆位置对其影响相对较小,且临界预紧力系数随跨高比的增大呈线性增大的趋势,当跨高比一定时临界预紧力系数基本为定值。设计并制备了1∶7.2(实验模型与数值模拟模型的尺寸比)的组合下横梁模拟实验装置,利用该装置对模拟结果进行了验证。研究结果为大型锻造液压机下横梁拉杆预紧力的确定提供了理论依据。

C形板预应力组合框架的预紧梁形状优化

针对某模锻液压机的1∶30模型,采用平面有限元分析模型将预紧梁与C形板接触的表面简化为一轮廓型线,进而将预紧梁表面形状优化问题简化为轮廓型线优化问题。分别以三次样条曲线、圆弧曲线和B样条曲线为目标曲线,应用序列二次规划法并借助于有限元分析软件对曲线的参数进行了优化。根据优化结果制作了不同表面形状的预紧梁,将其应用于该模锻液压机1∶30预应力组合框架实验装置并对预紧工况下的应力状态进行了测试。与测试结果比较,模拟结果的平均差值为9.87MPa,相对偏差的平均值为18.1%。测试结果与模拟分析结果均表明,以优化轮廓型线制作的曲面预紧梁,可不同程度地改善采用平面预紧梁时C形板与预紧梁接触区域的局部高应力现象。

产教融合校企合作视角下“三元制”人才培养模式探索

介绍国际上发达国家校企合作人才培养制度,阐明'三元制'人才培养模式的内涵,即定义、界定与特征及其长效运行机制,通过汽车模具智能制造技术'三元制'人才培养的实践以及取得的成效,说明该种模式的可行性与有效性。

全预紧组合结构液压机临界预紧力的分析与计算

整体性是全预紧组合结构液压机本体设计的关键和共性问题。本文以某厂120 MN全预紧组合结构自由锻造液压机为研究对象,通过数值模拟和1∶15模型实验测试,分析了液压机上横梁和立柱弯曲变形与机架整体性之间的关系,揭示了上横梁和立柱的弯曲变形对机架整体性的影响规律。研究结果表明,上横梁与立柱的弯曲变形对全预紧组合液压机本体结构的整体性的影响是一个不可忽略的重要方面。通常情况下,若忽略弯曲变形的影响,临界预紧力计算值明显偏小,不能满足满负荷工况对液压机整体工作性的技术要求。通过引入弯曲变形加权因子,建立了考虑弯曲变形的全预紧机架临界预紧力计算公式,且与实测结果吻合良好。

基于砂型柔性挤压成形工艺的起模时间实验研究

基于数字化砂型柔性挤压/切削复合成形技术,研究不同树脂及硬化剂含量对砂型起模时间及性能的影响。实验结果表明,硬化剂含量的变化仅对起模时间呈现非线性影响,而对砂型24 h抗拉强度和透气性几乎无影响。随着树脂含量的增加,砂型起模时间减小,24 h抗拉强度增加,透气性降低,同时对不同硬化剂和树脂配比导致的起模时间规律曲线进行多元线性回归,获得了不同树脂及硬化剂配比条件下的砂型起模时间的预测模型,为砂型柔性挤压成形工艺的排产及生产效率的提高提供了理论依据。

7075铝合金高温力学性能及本构方程研究

在变形温度为440、460和480℃,应变速率为0. 001、0. 01和0. 1 s-1的条件下,依次沿0°、45°和90°的轧制方向,对7075铝合金板材进行热拉伸试验,研究7075铝合金的高温力学性能。结果表明:7075铝合金的力学性能受变形温度、应变速率及轧制方向的影响,7075铝合金的抗拉强度随变形温度的升高而降低,随应变速率的增大而增加,且抗拉强度的增长率比较大;抗拉强度在轧制方向为0°时最高,45°时次之,90°时最低。通过对7075铝合金热拉伸获得的试验数据进行参数拟合,建立了在不同轧制方向上的Arrhenius型本构方程。

5182铝合金板材成形性能研究

在室温条件下,依次按0°、45°和90°的轧制方向和0. 01、0. 1和1 s^-1的应变速率对5182铝合金标准试样进行单向拉伸实验,研究了5182铝合金室温下的成形性能。结果表明,5182铝合金的力学性能受应变速率及轧制方向的影响。同一应变速率下,其抗拉强度和伸长率在轧制方向为0°时最高,屈服强度在90°时最高,但各方向区别不明显;同一轧制方向上,随着应变速率的增大,其抗拉强度及伸长率呈下降趋势,屈服强度呈上升趋势;基于5182铝合金的单向拉伸实验,建立了Fields-Backofen本构方程,此外通过杯突实验,获取了5182铝合金的成形极限曲线,从而为5182铝合金室温冲压成形极限的预测及数值模拟提供理论支持。利用Dynaform模拟某车型汽车前盖内板冲压成形,证明本构方程和成形极限曲线的精度满足工程要求。

2219铝合金热压缩流变应力及本构方程

为研究2219铝合金的热变形行为,采用THERMECMASTOR型热模拟试验机,在温度380~460℃,应变速率0.01~10 s^(-1)条件下进行了热压缩实验,获得了2219铝合金的真实应力-真实应变曲线。结果表明,变形温度和应变速率对2219铝合金流变应力有重大影响。在相同应变速率条件下,随着变形温度的升高,流变应力逐渐减小;在相同变形温度条件下,随着应变速率的增大,流变应力不断增大。为准确描述流变应力与变形温度和应变速率之间的关系,对2219铝合金热压缩获得的实验数据进行拟合,建立了基于应变补偿的双曲正弦本构方程。通过准确度的计算,得到实验值与预测值的绝对误差为4.78%,表明该本构方程能够较好地预测高温下2219铝合金的流变行为。

“三元制”人才培养模式的探索与实践

针对国内人才培养供给侧与产业需求侧在结构、质量及水平等方面的差距,培养高素质技术技能型人才已成为势在必行之举。通过分析德国"双元制"人才培养模式的特点及在我国实施的诸多不利因素,提出一种具有鲜明特征的"三元制"人才培养模式,从而切实实现校企合作。

热冲压模具内部冷却水流场和温度场仿真分析

为了考察模具内冷却水流速能够能否满足冲压件淬火工艺要求,利用UG建立了某品牌车前纵梁后段加强板模型。采用STAR CCM+软件模拟了模具内部冷却水在不同水流速度下的流动状况,对比了冷却水不同流速下模具的温度,得到了不同流动状态下冷却水流场和热冲压件温度场的特性。研究结果表明:现场采集的温度监测数值与温度模拟值相差很小,合理的冷却水流速可以达到模具的淬火要求。

Cr12MoV钢表面激光熔覆稀土改性铁基复合涂层的性能

采用激光熔覆技术在Cr12MoV钢表面制备CMC PMagic2L涂层,并通过添加稀土氧化物CeO_(2)构成改性铁基复合涂层,运用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计及摩擦磨损试验机等,研究了稀土氧化物CeO_(2)的加入对涂层组织性能的影响。结果表明,稀土氧化物CeO_(2)能够促进熔覆层晶粒细化,使热影响区宽度变大;CeO_(2)的含量越高,熔覆层硬度越大;含1%CeO_(2)的改性铁基复合涂层较未添加CeO_(2)的涂层,尽管热影响区厚度有所增加,但熔覆层平均硬度提高了22.1%,耐磨性也显著提高,磨损体积相对减小了43.66%,且熔覆层组织致密,有效地实现了模具表面强化的目的。

基于响应面法的挡风梁冲压回弹预测模型

以5182铝合金挡风梁成形后的回弹为研究对象,通过单向拉伸试验,获取了5182铝合金板料在不同轧制方向及应变速率条件下的真实应力-应变曲线,并将其引入数值模拟模型,研究了板料成形速度、模具间隙、摩擦系数对5182铝合金挡风梁成形回弹的影响规律并分析了其形成原因。然后根据响应曲面法建立了5182铝合金挡风梁回弹预测模型,进而通过不同条件下的实验对比,对该预测模型进行了验证。研究结果为铝合金板料回弹的分析提供了新的思路。