钢球全表面螺旋线展开机构运动特性分析

钢球表面缺陷对轴承的使用性能具有很大影响,针对目前钢球表面缺陷自动检测中球面全表面展开的问题,提出一种球面螺旋线运动展开方法,通过理论分析,建立了球体螺旋线运动展开模型,并提出了球面全表面展开的条件;依据展开条件,设计了球面全表面螺旋线展开机构,并对机构进行了运动特性分析;同时利用ADAMS软件,对机构进行运动学仿真,结果证明:本文所设计的展开机构能够实现钢球的全表面展开,进而为实现钢球全表面缺陷自动检测打下理论基础.

轧制气孔缺陷变形行为有限元分析

针对4004铝合金冷轧板材在轧制过程中因气孔缺陷而产生轧制裂边、断带的问题,基于gurson-tvergaard-needleman(GTN)细观损伤模型,对冷轧板成型过程中的气孔缺陷进行了模拟计算.建立了板材轧制中气孔缺陷模型,分析了气孔缺陷的分布、形貌、尺寸、缺陷及其周围区域的应力场、应变场及临界孔洞体积分数的变化,探讨了轧板气孔缺陷的演变规律.结果表明:椭球形的气孔缺陷较球形的气孔缺陷在冷轧成型中更容易产生加工缺陷;半径大于0.5 mm的气孔缺陷,其周围容易产生附加拉应力,易产生裂边、断带缺陷;气孔缺陷在距离板材表面越近处产生加工缺陷的几率越大.

铝硅合金轧制中增强体颗粒应力集中数值模拟

针对铝硅合金轧制过程中,硅晶粒相对铝基体变形抗力大产生应力集中的问题。利用有限元方法,建立了针对轧制过程中增强体颗粒的有限元模型,研究了硅晶粒及铝基体应力、应变云图及曲线。解决了普通实验无法定量分析轧制过程中增强体颗粒受力的问题。结果表明:临近晶粒处铝基体应变值大于其他部位铝基体且远大于硅晶粒处应变,说明在晶粒处有金属堆积现象;晶粒处应力值大于铝基体,说明由于晶粒附近的金属堆积,导致应力集中现象的产生。模拟结束后,通过扫描电镜观察拉伸试样断口形貌及能谱分析间接验证数值模拟方法的可行性和模拟结果的正确性。

钢球缺陷检测机构的逆向运动特性研究

为了研究钢球在检测过程中的运动形式及特点,根据AVIKO缺陷自动检测设备的工作原理设计并搭建了钢球展开机构物理观测平台;利用逆向动态分析的研究方法,通过高速摄像机追踪被测钢球表面标记点的运动轨迹;分析了工程中两类螺旋线的几何特点,并结合检测探头相对于钢球的运动形式进行研究.结果表明:钢球在展开轮的作用下做空间等弧长螺旋线运动,保证了钢球的全表面展开;同时检测探头相对钢球以均匀子午线形式进行扫描,实现球体全表面且无重复检测,为展开轮的结构设计提供理论依据.

钢球检测机构驱动面磨损寿命预测方法

钢球检测机构核心元件展开轮的驱动面性能对钢球检测精度至关重要,针对实际使用中由于缺乏驱动面磨损预测方法,导致驱动面超期服役影响钢球检测精度的问题,以Archard模型为基础,充分考虑驱动面载荷及滑动速度的影响,通过理论推导建立驱动面磨损模型,并根据实际工况进行驱动面磨损寿命的数值仿真,仿真结果表明驱动面低转速下检测小尺寸钢球时具有更长的寿命,为驱动面磨损寿命的预测提供一种新方法.

GTN细观损伤模型在铝合金轧制裂边分析中的应用

针对4004铝合金薄板在轧制过程中产生裂边的问题,基于GTN细观损伤模型,采用数值模拟技术对冷轧板成型过程进行模拟计算,分析板材边部区域的应力场及临界空洞体积分数的变化,研究了轧板产生轧制裂边缺陷与下压量的关系,并进行了实验验证.结果表明,GTN细观损伤模型适用于有限元分析轧制裂边的产生;4004铝合金累积道次在50%以上易产生轧制裂边加工缺陷;单道次下压率为10%的板材成型率高于15%单道次下压率.以上研究对理论分析轧制裂边缺陷及提高轧制板材质量具有重要意义.

铝硅合金轧制中硅晶粒应力集中数值模拟

针对铝硅合金轧制过程中,不同形状硅晶粒对铝基体影响不明的问题.根据有限元方法,以球形和板片状硅晶粒为研究对象,建立了变质前后不同形状硅晶粒有限元模型,分析晶粒周围等效应力、等效应变云图及曲线.解决了普通实验只能以拉伸实验数据判定变质处理前后铝硅合金性能,而不能从材料内部应力、应变角度解读性能差异的问题.分析结果表明:板片状硅晶粒与球状硅晶粒相比,周围应变不均现象更加明显,等效应力值更大,对材料性能影响更加不利.证明了通过变质处理对铝硅合金性能提高的重要性.模拟结束后,通过对变质处理前后试样进行拉伸试验,间接验证数值模拟方法的可行性和模拟结果的正确性.