基于辊冲一体式纵梁的轻量化拖挂式房车底盘

本文将辊冲成型工艺引入拖挂式房车底盘设计和制造。对标某典型拖挂式房车底盘,通过对高强度材料的连续成型,构造一体化的底盘纵梁,并做相应的结构改进,对比分析了两种底盘在满载弯曲和满载制动工况下的受力情况。结果表明:由于辊冲工艺可以实现变截面超长零件的加工和一次冲孔,这一优势带来的材料改进、结构改进和主要构件数量的减少,使底盘纵梁加工在实现轻量化的同时显著提升了生产效率和装配效率。此外,基于高强度板材的变截面纵梁,大大提升了结构的可设计性,进而使承载性能的显著提高成为可能。与某款额定载质量为1.4 t的对标底盘相比,结构优化后的底盘可以承受2.4 t的载荷,且此时两者的变形量相似。

帽形件链模成形坯料线预示方法

针对链模成形工艺的特点,基于一步逆成形法提出了帽形件链模成形坯料线预示方法,该方法分析了帽形件成形前后的几何关系、计算了链模成形力和纵向拉力,并将纵向拉力等效到帽形件端面边界上,然后基于虚功原理建立了内外力平衡方程,根据线弹性反向变形理论获得了帽形件链模成形坯料线预示算法的迭代初始解,最后使用Newton-Raphson迭代法求解方程获得了帽形件坯料线。对某一车型梁形件的链模成形进行了有限元仿真与试验,验证了帽形件链模成形坯料线预示方法的准确性。

亚毫米孔径微通道铝合金管挤压成形的数值模拟

基于DEFORM-3D有限元分析平台,采用网格分步重划分的方法,实现了对微通道管成形非稳态过程的三维数值模拟,获得了成形过程模具中的金属应力和流速分布,以及模具受力情况。利用数值模拟结果,结合压力-时间判据,对焊合质量进行评估,并利用热模拟试验机模拟了挤压成形中相应温度和接触压力下的焊合过程。该文研究可对实际生产微通道管时工艺参数优化和挤压模具设计等问题提供参考。

UOE焊管埋弧焊的三维数值模拟

UOE焊管以热轧厚钢板做坯料，经过铣边、预弯边、U成型、O成型、焊接、机械扩径等工序而成。焊接过程产生的焊接应力、变形影响焊管的使用性能和寿命。基于改进的双椭球热源模型，利用“生死单元”技术，模拟UOE焊管三丝埋弧焊的内外焊接过程，获得了焊接过程中和冷却后的温度场分布；分析内焊和外焊对钢管变形的影响，得出内焊和外焊后钢管的梨形凸度、椭圆度的变化情况，仿真结果与实测数据吻合良好；分析不同焊接热输入对焊接后管型质量的影响规律，模拟结果可为UOE内外焊接工艺的制定，以及焊接后焊管几何形貌的预测提供依据。

钪锆元素对3102铝合金圆管微观组织稳定性的影响

采用多尺度微观组织表征方法研究钪锆微合金化对3102铝合金铸造、时效、热挤压和预变形及退火过程中的微观组织演化以及对挤出圆管力学性能的影响。结果表明:钪锆微合金化促使合金在铸造时发生非均质形核,显著细化合金的铸造组织;含钪锆合金在时效后,组织中析出高密度的纳米级Al3(ScxZr1−x)相;析出相不仅抑制了合金在热挤压过程中的再结晶行为,而且在随后的预变形及退火过程中起到抑制再结晶、钉扎晶界和保留纤维组织的作用。添加0.24%Sc和0.23%Zr(质量分数)元素使得挤出圆管屈服强度由26 MPa提升至89 MPa,抗拉强度由70 MPa提升至122 MPa。不含钪锆的3102合金圆管在8%预变形、600℃退火后,组织中出现晶粒异常长大;添加钪锆元素后,组织中的异常长大行为被抑制。钪锆元素增强3102铝合金的再结晶抑阻,提升合金在预变形及退火过程中的组织稳定性。

UOE成型三维有限元仿真研究

研究UOE成型三维有限元模拟方法。基于弹塑性有限元方法,通过建立UOE焊管成型的三维有限元模型,全方位模拟具有大变形和复杂接触的弹塑性成型过程,分析板料在弯边、U成型、O成型、预焊及扩径等各个成型阶段的变形构型、等效塑性应力和应变分布的变化,并与实际工艺质量进行比较,验证了模型的准确性。并且通过有限元仿真的手段研究了板料尺寸在UOE成型过程中的变化规律。研究结果可为UOE工艺设计以及UOE焊管可制造性评估提供借鉴。

特殊螺纹接头密封性能与结构分析

油气井环境的日益苛刻对油套管的密封性能和连接强度提出了更高的要求。采用有限元方法分析了特殊螺纹接头的密封性能及结构特点,重点研究了现有结构在上扣转矩、轴向拉伸及内部内压作用下接头的应力分布和密封效果,获得了在各种工况下的失效载荷,并在此基础上,对此种特殊螺纹接头主密封结构、螺纹牙型进行设计、对比与分析。分析结果表明,在主密封结构的设计上需要综合考虑接触应力及接触面积等因素才能得到较好的密封效果;在螺纹牙型设计上,需要考虑螺纹加工对成本的影响,使用加工刀具及量具比较成熟的偏梯形螺纹是较好的选择。

UOE焊管成形三维有限元模拟

建立了UOE焊管成形过程的三维有限元模型,模拟具有大变形和复杂接触的成形过程,分析板料各个成形段的回弹,获得了不同成形段板料的变形构形、等效塑性应变分布以及成形载荷的变化。研究结果可为UOE工艺设计以及评估成形机组制管能力提供指导。

基于双参数模型的弹性地基薄板自由振动边界元解析

从双参数弹性地基薄板自由振动的微分方程式出发,通过建立双参数弹性地基薄板的动态基本解,运用边界元法(boundary element method,BEM)对双参数弹性地基板弯曲自由振动的动态特性进行解析研究,建立相应的边界积分方程式及动柔度方程式,采用频率扫描法求解其固有频率。算例研究表明,文中的方法计算简便、可行,具有良好的计算精度,同时该方法也适用于文克尔地基板动态特性解析。

UOE焊管埋弧焊的三维数值模拟

UOE焊管以热轧厚钢板做坯料,经过铣边、预弯边、U成型、O成型、焊接、机械扩径等工序而成。焊接过程产生的焊接应力、变形影响焊管的使用性能和寿命。基于改进的双椭球热源模型,利用"生死单元"技术,模拟UOE焊管三丝埋弧焊的内外焊接过程,获得了焊接过程中和冷却后的温度场分布;分析内焊和外焊对钢管变形的影响,得出内焊和外焊后钢管的梨形凸度、椭圆度的变化情况,仿真结果与实测数据吻合良好;分析不同焊接热输入对焊接后管型质量的影响规律,模拟结果可为UOE内外焊接工艺的制定,以及焊接后焊管几何形貌的预测提供依据。

3xxx铝合金微通道扁管晶粒组织和加工硬化

采用电子背散射衍射技术,研究了分别使用两种铝合金(3102和3F03)制备的同规格微通道扁管的晶粒组织,比较了5%冷轧变形后两种铝扁管中的残余应变分布。对冷轧后的铝扁管进行600℃/3 min退火处理,获得了包含异常大晶粒的退火组织。基于铝扁管的单向拉伸实验数据和加工硬化率曲线,建立了含应变修正项的硬化模型。使用该模型对单向拉伸变形过程中铝扁管材料中的位错密度和位错平均自由程演化进行了求解。结果表明:相比于3F03挤压态铝扁管,5%冷轧变形使得3102挤压态铝扁管筋部组织发生较高程度加工硬化;3102挤压态铝扁管在塑性变形过程中的位错平均自由程较小;3102挤压态铝扁管因具有较高的Si元素固溶含量和较小的晶粒尺寸而具有较高的加工硬化率。

折叠微通道铝扁管极限承压有限元仿真

微通道扁管是平行流换热器的核心部件,极限承压能力是其最重要的性能指标之一。基于ABAQUS有限元软件,采用显式动力算法,结合GTN材料损伤模型,建立了折叠微通道铝扁管压爆试验的有限元分析模型,用于分析和预测折叠扁管的承压能力。通过与实际压爆试验对比,仿真计算得到的极限承压值和残余鼓包凸度与实测误差在5%以内,验证了有限元仿真模型的正确性。利用经过验证的有限元模型,分析了不同孔数、辊弯角减薄量和辊弯角度对折叠扁管的极限承压值影响,结果表明:增多孔数、减小辊弯角减薄量和辊弯角度均有利于提高折叠管极限承压值,其中扁管的孔数对极限承压值影响最大。

铝箔板材成形极限试验及数值模拟

以厚度为0.11mm的8011-H22型铝箔为对象,利用UV打印技术对铝箔试件进行网格附着,采用曲面法开展了铝箔刚模胀形试验,由于试件本身的宽厚比很大且受到摩擦力的作用,使得铝箔在宽度方向的变形极小,所以只获得成形极限图的右半部分(次应变大于0);同时,通过建立铝箔刚模胀形试验过程的有限元模型并结合应变加速度判据,获取成形极限图的左半部分(次应变小于0).结果表明:利用曲面法只能获取铝箔成形极限图的右半部分(次应变大于0);而所建铝箔刚模胀形试验过程的有限元模型能够获得成形极限图的左半部分(次应变小于0).

材料性能波动对板材折弯回弹的影响规律研究

为研究高强钢板材料性能波动对折弯回弹的影响,采用正交试验方案对高强钢板取样并进行单拉试验,通过分析单拉试验数据发现材料力学性能波动很大。参照实际折弯机工况建立了折弯工艺的有限元模型,与折弯试验数据对比验证了有限元模型的准确性。最后将所有单拉数据分别输入有限元模型中进行计算,结果表明材料力学性能的波动对高强钢板的折弯回弹幅度影响较大,其中材料厚度对折弯回弹幅度影响达到了2.12°,材料方向对其影响达到了0.21°。

不锈钢微通道管辊弯成形设计和有限元仿真研究

提出一种基于不锈钢板的微通道管辊弯成形制造方法,开展了针对封闭型复杂截面的辊弯成形花形设计;基于ABAQUS软件采用有限元显式算法对微通道管辊弯成形过程进行模拟。通过有限元仿真,分析了辊弯成形过程中板料截面的等效应力和塑性应变,探讨了不锈钢微通道管辊弯成形工艺的可行性。

基于LS-DYNA的帽形件链模成形数值模拟及回弹补偿

基于前处理软件LS-PrePost建立先进高强钢DP1180的帽形件链模成形有限元模型,采用考虑先进高强钢Bauschinger效应的Y-U材料硬化模型,通过拉伸-压缩试验获取材料参数,然后通过LS-DYNA的显示算法进行求解,得出帽形件链模成形结果,并采用无模法基于LS-DYNA的隐式算法计算出经链模成形后的帽形件回弹。结果表明,回弹导致链模成形帽形件腹板拱起,侧壁弯曲,且法兰处回弹最大。由于链模成形是一个连续加载过程,经链模成形后帽形件的回弹量沿成形方向不一致,为提高补偿的有效性,通过有限元软件DYNAFORM的SCP模块和三维设计软件THINKDESIGN的GSM模块对模具进行回弹补偿,最后分别通过试验验证了有限元模型的准确性和补偿结果的有效性。

一种新的车削力预测方法研究

提出了一种新的车削力预测方法并给出了新车削力预测的基本步骤。该方法基于一次车削实验,通过确定出刀具前刀面上三个切削力系数,即可实现不同刀具角度参数及不同切削用量参数条件下的车削力预测。切削实验结果表明,所建立的车削力预测方法可行且具有较好的预测精度。

UOE焊管扩径工艺有限元仿真研究

椭圆度和梨型凸度是UOE焊管产品的重要成型指标,这些质量缺陷直接影响管道的对接与铺设,有时还会产生安全隐患。建立了UOE成型三维有限元模型,采用能够描述包辛格效应的混合硬化模型,模拟板材各工序的变形历程,最终得到UOE焊管的成型质量,并且将仿真结果与实际测量值进行对比,验证了所建三维模型的正确性。在此仿真模型基础上,对扩径工艺进行深入仿真研究,以椭圆度为主的多项指标考察各项工艺参数对管坯质量的影响规律。该项研究结果可以为UOE焊管扩径工艺的制定提供一定的参考。

电池包纵梁辊冲成形仿真分析与实验验证

提出某QP1180超高强钢制的电池包纵梁辊冲成形方案,以解决该超高强钢梁类零件台阶结构特征的成形问题。为了成形此类具有典型变高度特征的电池包纵梁,考虑到辊冲成形独特的运动方式,避免在零件成形过程中出现模具与板料碰撞的缺陷,提出了具有新型结构的辊冲模具,通过数值仿真的方法,对零件在辊冲成形过程中的应力分布情况以及机架的工作载荷进行了分析,判断了工艺方案的可行性;进而基于仿真结果对模具进行优化迭代,确定了最终模具的补偿参数,将仿真结果的角度偏差控制在±1°以内;最后,开展辊冲成形的实验与试样制备,试制零件的尺寸偏差在±1 mm以内。

钢制多通道结构液冷板散热特性仿真分析

不锈钢多通道液冷板相比传统铝合金液冷板具有强度高、耐蚀性好、成本低等优点。基于Fluent软件建立了钢制多通道电池包液冷系统的CFD仿真模型,分析了不同通道数液冷板对电池温度和进出口压差的影响规律。结果表明:电池的温度随着液冷板通道数增加而降低,当通道数增加到46以后,对电池温度的影响逐渐趋缓;进出口压差随着液冷板通道数增加而增大,当通道数大于46,其进出口压差呈指数形式上升,综合考虑散热效率和泵功耗,获得了最优通道数及液冷板流道结构。在该结构基础上,对冷却液进口速度和冷却液温度进行了模拟分析。结果表明:冷却液进口速度越大,电池温度越低,但是冷却液进口速度达到0.5 m/s后出现热饱和现象;冷却液温度降低会降低电池的最大温度,但同时会增大电池的最大温差,综合考虑最大温度和最大温差,采用冷却液进口温度控制在25℃较为合理。