钢板激光多次扫描弯曲成形的数值模拟

利用有限元分析软件MSC.Marc,建立了中厚钢板激光多次扫描弯曲成形过程的三维弹塑性非线性热力耦合有限元模型.计算了整个激光弯曲成形过程中温度场、应力场和位移场的分布.实时测量了板材自由端一点位移和下表面三点温度随时间的变化.计算结果和实验结果吻合较好.用建立的模型分析了多次扫描过程中随扫描次数增加弯曲增量逐渐减小的原因.为激光弯曲成形工艺的实际应用奠定了理论基础.

船舶钢板激光弯曲成形的实验研究

在对船舶钢板激光弯曲成形过程进行实验研究中,采用CO2激光器研究了激光功率、扫描速度、扫描次数以及钢板厚度对船舶钢板激光弯曲成形的影响规律。实验中实时测量了船舶钢板激光弯曲成形过程钢板弯曲角度和温度的变化。结果表明:钢板弯曲角度随激光功率的增加而增加,随激光束扫描速度的增加而减小,而且随着钢板厚度的增加,弯曲角度减小;激光工艺参数和钢板厚度都对钢板激光多次扫描成形产生影响,钢板的弯曲角度随着激光扫描次数的增加而增加。对于较薄的船舶钢板,钢板弯曲角度随扫描次数增加近似呈线性增加,而较厚的钢板,随扫描次数的增加,钢板弯曲角度的增加逐渐减小。

中厚船舶钢板激光弯曲成形几何效应的数值模拟

建立板材激光弯曲的三维非线性准静态弹塑性热力耦合有限元模型。使用有限元软件 MSC Marc对中厚船舶钢板的激光弯曲成形过程进行数值模拟。计算了船舶钢板激光弯曲成形过程的温度场和变形场, 并进行相应的实验验证。模拟结果与实验结果吻合较好。用建立的模型对中厚船舶钢板的激光弯曲成形过程中钢板的几何效应进行数值模拟, 讨论了一定工艺条件下钢板几何参数与弯曲角度之间的关系, 为在将来实际生产中制定和优化钢板激光弯曲成形的工艺参数提供理论依据。

厚钢板激光多次扫描弯曲成形的研究

采用数值模拟和实验研究分析了厚钢板激光多次扫描弯曲成形过程中弯曲角度与激光扫描次数之间的关系。建立三维热力耦合有限元模型计算了成形过程的温度场、应力场和弯曲角度的变化,对不同厚度钢板的激光多次扫描弯曲成形过程进行了实验研究,模拟结果与实验结果符合较好。在相同的工艺参数条件下,钢板越厚,弯曲角度越小。钢板弯曲角度随激光扫描次数的增加而增大,但对不同厚度钢板,它们的变化规律不同。钢板下表面的应变强化是多次扫描过程中随扫描次数增加而弯曲角度增量减小的主要原因。

厚钢板激光弯曲成形机理的模拟研究

对厚钢板的激光弯曲成形过程进行数值模拟。建立了钢板激光弯曲成形的三维非线性瞬态热力耦合有限元模型,模型中考虑了材料热物性参数和力学性能参数与温度的相关性。计算了钢板激光弯曲成形过程中的温度和应力,并预测了钢板的弯曲角度。模拟结果表明,厚度方向的温度梯度是导致钢板弯曲变形的主要原因。对数值模拟的结果进行了相应的实验,模拟结果与实验结果符合较好。

纯铜动态再结晶过程的元胞自动机模拟

基于热加工过程金属学原理,建立了一类改进动态再结晶二维元胞自动机模型,模拟了加工硬化、动态回复、形核及再结晶晶粒长大等一系列过程利用该模型可得到整个热加工过程流变应力变化,晶粒的形态、晶粒取向及大小.流变应力的大小可由基体与再结晶晶粒位错密度的平均值计算.采用该模型对不同应变、应变率及温度下纯铜动态再结晶过程进行了模拟,模拟结果与相同热变形条件下纯铜实验结果吻合较好.

GCr15钢奥氏体晶粒长大规律研究

利用Gleeble-3800型热模拟试验机研究不同加热温度和保温时间下GCr15钢的奥氏体晶粒长大规律。结果表明,奥氏体晶粒随加热温度的升高呈指数关系长大,随保温时间的延长近似呈抛物线关系长大,同时晶粒平均直径与保温时间的关系符合Beck方程,温度越高,晶粒生长指数越大。在已有模型的基础上,通过对试验数据进行非线性回归得到了描述GCr15钢奥氏体晶粒长大规律的数学模型。

钛合金激光渗氮层的组织与性能研究

对Ti 6Al 4V合金在氮和氩的混合气体中通过激光加热形成的渗氮层进行了研究。结果表明 ,渗氮层由α和TiN两相组成。靠近表层的粗树枝状组织为胞状纳米晶的TiN相 ,熔区内的显微硬度在 5 0 0HV～80 0HV范围内呈阶梯状变化。

元胞自动机方法对动态再结晶过程的模拟

建立了模拟多晶金属材料动态再结晶过程的二维元胞自动机模型,模型考虑了动态回复、位错密度及形核率等因素对动态再结晶的影响。利用这个模型可以得到整个形变过程的位错密度变化,晶粒形态及晶粒的取向和大小,模拟结果与动态再结晶生长动力学理论符合较好,并证实了动态再结晶的平均晶粒尺寸与初始晶粒的分布和大小无关的结论。

应变速率对金属动态再结晶影响的数值模拟

采用元胞自动机方法建立了多晶金属材料塑性加工过程动态再结晶的二维模型,模拟了动态回复、位错密度变化和动态再结晶的微观结构演化等一系列过程。利用该模型可得到晶粒形态及晶粒的取向和大小,模拟结果很好地描述了动态再结晶的生长动力学特征,并动态地再现了实验方法观察到的动态再结晶的微观组织特征。在该模型的基础上,分析了应变速率对动态再结晶过程,以及动态再结晶晶粒尺寸的影响。

GH4169合金连续驱动摩擦焊接过程三维数值模拟

在考虑摩擦面上环向摩擦力对摩擦焊接过程影响的基础上,建立了连续驱动摩擦焊接过程的三维刚塑性热力耦合有限元模型。计算了GH4169合金棒材连续驱动摩擦焊接过程中的瞬态温度场、应力场及变形场,预测了焊件轴向缩短量。采用热电偶测温技术对摩擦焊接头外表面焊接过程的温度变化进行了实时测量,并测量了飞边形状和轴向缩短量。结果表明,摩擦焊接头的温度场、飞边形状和轴向缩短量的计算结果和实验结果吻合较好。模型有助于制定合理的焊接工艺规范。

TC4钛合金锻件锻造过程三维热力耦合有限元模拟

某钛合金零件是应用于航空工业的重要部件,在锻造过程中由于锻件头部变形较大,整体变形不均匀,如果模具尺寸设计不当,很容易引起锻造缺陷的产生。针对以上情况,本文建立了该钛合金锻件锻造过程的三维热力耦合有限元模型,利用刚粘塑性有限元法,对锻件的变形情况进行了数值模拟,得到了变形过程中锻件的充型情况以及温度场和应力场的场量分布,并对锻造缺陷的成因进行了分析。数值模拟与锻造试验吻合较好,为生产工艺的制定提供了有效的参考。

大型锻件淬冷过程数值模拟与实验验证

为了了解和分析大型锻件在淬火过程中温度和组织场等的变化情况,应用非线性有限元软件MSC.Marc及其二次开发功能建立了二维有限元模型.综合考虑相变与温度的耦合关系、相变热的影响和热物性参数的非线性等问题,获得锻件淬火过程1/4截面上瞬态温度场和组织场的变化云图.材料的TTT转变曲线在AutoCAD软件环境下通过开发的程序实现动态调用.以35CrMo钢长圆柱大型锻件为对象,模拟了其淬火过程中温度和组织的转变过程.比较计算得到的温度曲线和实际测量结果表明,两者吻合较好.

固态塑性成形过程中界面接触换热的实验研究

文章通过自制的接触换热系数测量设备对纯铜与3Cr2W8V合金钢、不锈钢与不锈钢间的接触换热系数进行了实验研究。分析了温度和载荷对接触换热系数的影响,并且分析了在铝合金和模具钢的接触面间加入玻璃润滑剂后对接触换热系数的影响。实验结果发现,接触换热系数与温度的关系并不是简单的正比关系,而与载荷的指数近似成正比关系,且在接触面涂上玻璃润滑剂后,接触换热系数可大大降低。

固体界面接触换热系数影响因素的实验研究

通过自制的接触换热系数测量设备对铝合金与5CrMnMo模具钢、不锈钢与不锈钢间的接触换热系数进行了实验研究,分析了接触换热系数随温度和压力的变化趋势,并且分析了改变接触过程后接触换热系数的变化。实验结果发现,接触换热系数与温度的关系并不是简单的正比关系,而是与载荷近似成正比关系;且在其它接触条件相同的情况下,如接触过程的升温过程和降温过程、加载过程和卸载过程等不同,接触换热系数的测量值也不同。

不同形核机制下对动态再结晶过程模拟研究

为了研究形核机制对多晶金属材料热加工过程的影响,通过建立动态再结晶的二维元胞自动机模型,模拟了3种形核机制下动态再结晶组织的演化过程,得到了热加工过程中再结晶平均晶粒尺寸的变化规律及生长动力学特征.模拟结果表明,再结晶平均晶粒尺寸的变化规律由形核机制和生长方式共同决定,但稳态时的平均晶粒尺寸只与总的形核数目有关;生长动力学曲线均呈S形,其变化规律符合JMAK理论;Avrami指数的大小取决于晶核的空间分布.

GCr15钢单道次压缩实验分析及三维模拟

用Gleeble-3800热力模拟试验机对GCr15钢进行了单道次压缩实验，实验温度从950～1150℃变化，实验应变速率从0．1～10s^-1变化。获得了实验钢种的应力-应变曲线、峰值应力模型、动态微观组织演变模型。借助MSC．Marc软件及其子程序代码，发展了一组三维有限元模型，研究了不同变形条件下的压缩过程，分析了试样的应变分布，并评估了变形参数对动态再结晶分数与晶粒大小的影响。所得晶粒尺寸模拟值与实验值吻合较好。

纯镍动态再结晶过程的元胞自动机模型

将冶金学基本原理与元胞自动机方法相结合,建立了动态再结晶过程微观组织演变的实时计算模型。模型考虑到时间因素的影响,时间步长Δt定义为元胞尺寸与最大晶界移动速率的比值,每一时间步内每个元胞的位错密度随应变按一定规律增长。结果表明,利用此模型可以很好地模拟大应变速率下的动态再结晶过程微观组织变化,并能预测再结晶晶粒大小和热加工过程应力随应变的变化。

网格自适应技术在船用钢板激光弯曲成形过程数值模拟中的应用

利用有限元分析软件MSCMarc,采用不同网格划分方法 ,分别建立板材激光弯曲成形的三维弹塑性热力耦合有限元模型。其中一些模型引入了网格自适应技术。用这些模型计算分析了 6mm船用钢板激光弯曲成形过程的温度场及变形场。结果表明 ,自适应技术有效的缩短了模拟计算的时间 ,在精度变化不大的情况下 ,大大提高分析效率。计算结果与实验结果吻合较好。

热处理生产过程控制系统的开发与应用

介绍了利用VISUAL C++6.0和SQL Server 2000为软件开发工具、W indows 2000 Advanced Server为软件开发平台开发的一套热处理生产过程控制系统,它包括以下4个模块:热处理工艺库管理模块,实现热处理工艺规程的计算机辅助设计,并可对新材料进行数值模拟,从而优化工艺;热处理过程控制模块,实现生产过程的高精度控制;设备管理模块和系统维护模块,实现设备、仪表、备件等的维修维护记录管理。并且较详细地论述了各模块功能的实现。该系统通过测试运行,达到预先的设计要求。