激光熔覆过程热力耦合有限元温度场分析

根据激光熔覆的特点,建立了激光熔覆温度场分析模型,对送粉激光熔覆过程温度场进行了有限元分析。分析结果表明,熔覆层最高温度与激光功率、基体预热温度成正比例关系,而最大冷却速率与激光功率、基体预热温度成反比例关系。提高基体预热温度对降低熔点处材料冷却速率效果显著,而提高激光功率对降低熔点处材料冷却速率有一定作用,但效果并不明显。

激光熔覆过程热力耦合有限元应力场分析

根据激光熔覆的特点,建立了激光熔覆应力场分析模型,对送粉激光熔覆过程应力场进行了有限元分析。分析结果表明,熔覆结束后熔覆层处于拉应力状态,但各个方向拉应力的大小不同。熔覆层材料沿熔覆方向发生的塑性拉伸变形,是造成熔覆层开裂的主要原因。提高基体预热温度可有效避免熔覆层开裂。

等径侧向挤压变形均匀程度的有限元分析

等径侧向挤压是实现材料纯剪切变形的有效方法 ,通过循环挤压可实现塑性大变形的S型等径侧向挤压被应用于制备细晶材料。利用刚塑性有限元法分析了摩擦对挤压件变形均匀程度的影响 ,以不同摩擦因子与不同侧向角的组合为分析对象 ,摩擦因子取值范围为 0 .1～ 1.0 ,侧向角取值范围为 10°～ 90°。分析结果表明 ,摩擦因子越大 ,塑性变形越不均匀。定义了反映挤压件变形均匀程度的变形均匀系数 ,根据计算结果建立了挤压件变形均匀系数与摩擦因子的关系曲线 ,曲线可作为制订等径侧向挤压工艺参数的依据。

上机匣等温锻造工艺研究

针对上机匣的成形特点，采用等温锻造工艺方案，并在工艺方案制订及模具结构设计中采取了特殊措施，生产出了合格的锻件。

上机匣筋部成形过程的数值模拟

采用刚塑性有限元法对径向筋条的成形过程进行了模拟， 结果表明， 锻造时， 金属首先充填轴套部分， 轴套部分基本充满后才开始充填筋部， 且筋条的充填顺序为由里到外， 外侧顶部为最后充填处。在变形终了阶段， 腹板与轴套交界处出现剧烈的剪切流动， 有可能造成组织缺陷。根据模拟结果， 锻造时采取了特殊措施， 成功地锻制出上机匣锻件， 锻件的力学性能。

等截面侧向挤压的力学分析

等截面侧向挤压是实现材料纯剪切变形的有效方法。通过网格实验研究了等截面侧向挤压过程中材料的变形情况 ,结果表明塑性变形区仅位于模具通道拐点连线附近。通过几何分析推导出等截面侧向挤压等效应变计算公式 ,通过上限分析推导出等截面侧向挤压变形力计算公式 ,理论计算结果与实测值进行了对比。

工业工程综合实验的构建和成效

针对工业工程专业实验教学中的问题,以培养学生工业工程意识,提高学生实际动手能力与创新能力为目标,构建了工业工程综合实验。实验以游行彩车模型为实验对象,内容涉及产品生产全过程,包括产品设计、加工装配、工作研究、装配工位规划、质量分析、系统仿真等。游行彩车模型由铝板、角铝和连接件构成车体,内部安装电机、电池盒、变速齿轮、轮对、蜂鸣器、发光二极管等功能部件,使用一般工具即可进行装配,价格低廉,具有自动行走、发声、发光功能。教师仅对游行彩车模型的基本功能提出要求,学生自主设计彩车模型结构并完成彩车模型制作。综合实验经实际运行,取得了良好的效果,学生的专业意识、学习积极性、实际动手能力、团队合作精神均得到提升。

平面纯剪切大变形等效应变分析

本文分析了平面纯剪切大变形的变形特征 ,基于应变累积的观点 ,推导出等效应变值的计算公式。

三维刚塑性有限元法中摩擦边界条件的处理方法

介绍了三维刚塑性有限元法中摩擦边界条件的处理方法，给出了相应的计算公式。

上机匣锻造时径向筋条成形过程的数值模拟

采用三维刚塑性有限元法模拟了上机匣锻造时径向筋条的成形过程，得到了各主要变形场量的分布及金属流动规律，为合理地确定锻造工艺方案提供了依据。

基于蚁群算法的3D打印批次规划

针对3D打印批次规划问题,提出一种基于蚁群算法的3D打印批次规划方法。结合3D打印工艺特点,将批次规划目标设定为总打印批次及各批次内打印件高度差值最小化。采用顺序编码方式对打印件进行编号,由全部打印件编号组成的整数序列构成问题的可行解集。解码时按照编码顺序将打印件排布于打印机工作台面,当前台面再无法排入时排入下一打印批次,最终得到3D打印批次方案。将打印件水平面投影形状简化为矩形,采用布排点法进行矩形布排。使用蚁群算法搜索问题的最优解,通过算例验证了所提方法的有效性。

统计过程控制实验平台研制

为了加深学生对统计过程控制方法的认识与理解,研制了统计过程控制实验平台。该实验平台以电池充电过程为实验对象,通过连续检测电池充电量得到系列测量数据,根据测量数据变化趋势判断加工过程是否处于受控状态。充电电池内嵌射频识别芯片,利用读卡器读取电池序列号并记录电池状态,根据电池状态确定电池电量。测量示数由后台计算机控制,可按需生成休哈特提出的8种失控状态模式数据。实验平台具有情景真实、数据质量高、操作方便、成本低廉的特点,实际应用取得了良好的实验教学效果。

薄壁管材激光弯曲过程热力耦合有限元分析

管材激光弯曲是一种柔性金属塑性加工方法,特别适合薄壁管材弯曲。文章对大径厚比薄壁管材的激光弯曲过程进行热力耦合有限元分析,建立了管材激光弯曲热力耦合有限元分析模型,并进行实验验证。对于薄壁管材激光弯曲,弯曲内侧局部凸起现象较为严重,激光光斑尺寸对凸起程度有一定影响,但不显著。

考虑打印件排布的3D打印批次规划

针对3D打印批次规划问题,提出一种考虑打印件排布的3D打印批次规划方法。根据3D打印工艺特点,批次规划目标设定为总打印批次及各批次内打印件高度差值最小化。采用顺序编码方式对打印件进行编号,由全部打印件编号组成的整数序列构成问题的可行解集。解码时根据编码顺序将打印件排布于打印机工作台面,当前台面再无法排入时开始下一打印批次排布,从而得到打印批次方案及优化目标函数值。通过预先求得各打印件水平面投影形状的最小包络矩形,将二维形状排布问题简化为矩形排布问题。采用最低水平线法和Bottom-Left规则进行矩形排布,排布过程中重复寻找并更新已排件区域最高轮廓线中的最低水平线段。使用遗传算法搜索问题的最优解,通过算例验证了所提方法的有效性。

螺旋管激光连续弯曲工艺研究

管材激光弯曲是一种具有极高柔性的金属塑性加工方法,特别适合于低塑性材料和薄壁管材的弯曲。管材激光弯曲角度与管材尺寸、材料性能、激光光斑尺寸、激光扫描速度及激光功率相关,基于塑性力学原理建立了弯曲角度计算公式。基于连续变换单点弯曲位置与方向实现管材激光三维连续弯曲的原理,经几何分析与推导,提出了螺旋管三维弯曲激光扫描方案并进行了实验验证。

薄壁管材激光弯曲过程有限元分析

管材激光弯曲是一种柔性金属塑性加工方法,特别适合薄壁管材弯曲。通过对大径厚比薄壁管材的激光弯曲过程进行有限元分析,建立了管材激光弯曲热力耦合有限元分析模型,获得了弯曲过程中温度、应力、应变变化的详细信息并进行了初步实验验证。对于薄壁管材激光弯曲,弯曲内侧局部凸起现象较为严重,应予以有效控制。

弯曲模凹模入口角曲线的优化研究

在分析板料弯曲时模具受力状况的基础上，导出了一种理想入口角曲线。理论计算及实验结果均证实，采用此理想曲线进行弯曲模凹模入口角设计，可减轻模具与工件之间的接触压力，改善工件表面质量，延长模具使用寿命。

铝型材挤压导流模工作带长度的设计方法

通过针对性的挤压实验,研究了铝型材挤压过程中模具诸因素对金属流速分布的影响,根据流速均等的观点提出了导流模工作带长度的设计公式,该公式已初步得到生产性验证。

局部加载方法在模锻工艺中的应用

本文介绍了在模锻工艺中实现局部加载的方法，编制了计算局部加载时模腔充填效率的电算程序。

有限元网格重新划分时新旧网格数据传递的新方法

此文提出了一种有限元网格重新划分时新旧网格数据传递的新方法,该方法简化了新旧网格系统的包含测试并且有适当的精度,可用于三维网格重新划分时数据的传递。