襄阳东站钢屋盖超多杆连接节点设计与足尺模型试验研究

襄阳东站屋盖南北向长358m,东西向最大跨度86m,采用焊接球钢网架,整体不设变形缝,南端开设瀑布造型大洞口,由于屋盖结构超长、不连续、大悬挑及瀑布造型使得钢屋盖空间受力十分复杂,特在分叉柱柱顶沿南北向设置加强杆以加强屋盖瀑布区洞口两侧边缘约束刚度及改善结构整体受力性能。钢屋盖瀑布区悬挑端分叉柱柱顶节点相连杆件达12根之多,该节点作为屋盖结构的关键节点,其受力状态尤为复杂,创新地采用了半铸造半相贯焊连接形式并采取了构造加强措施,针对该超多杆连接节点进行了足尺模型加载试验验证,详细介绍了试验加载装置、加载方案、试验现象及试验结果,并进行了有限元对比分析。结果表明有限元对比分析结果与加载试验吻合较好;该超多杆半铸造半相贯焊连接节点构造合理、承载力高,薄弱部位出现在与铸造本体相连的接长钢管上,满足强节点弱构件、强连接弱构件的设计要求。

大型乏燃料运输容器球墨铸铁材料断裂韧性统计分析研究

目的研究大型乏燃料运输容器用球墨铸铁材料的断裂韧性,进而给出工程应用中评价断裂韧性的建议。方法通过对顶部和套料试样进行断裂韧性测试,获得不同位置试样的断裂韧性数据。分别采用双参数威布尔分布和正态分布进行统计分析,验证2种分布方法在断裂韧性测试中的适用性,分析大断面球墨铸铁低温断裂韧性对材料参数预期指标的满足情况。结果大型乏燃料运输容器用球墨铸铁材料断裂韧性数据满足威布尔分布及正态分布的要求,国产容器的断裂韧性均远高于各国际标准。结论完成了首次国产大型乏燃料运输容器用球墨铸铁筒体铸件材料低温断裂韧性分析评价,系统地掌握了断裂韧性情况,为容器结构设计、材料选择、失效模式分析和缺陷评定提供了依据。

小批量大型复杂金属件的快速铸造技术

介绍了华中科技大学在小批量大型复杂金属件的快速铸造技术方面最新的一些研究和应用成果,主要包括高分子粉末材料及其熔模、覆膜树脂砂材料及其砂型和型芯、制作大型复杂熔模的快速成形设备及其熔模的精密铸造工艺。采用上述研究成果成功地铸造出了一系列大型复杂的金属件,与传统方法相比,开发时间和成本大幅度降低。

大型锻件内部缺陷演变行为的跨尺度模拟方法

针对大型锻件内部缺陷,提出了一种跨尺度模拟计算方法,即体胞模型法。以孔洞缺陷为例,论述了该方法的原理及应用思路。利用该方法对某锻件的孔洞缺陷演变行为进行了模拟计算,分析了孔洞缺陷的演变规律及其周围应变分布情况,并进行了人工预制孔洞的铅块变形实验。研究结果表明,孔洞随锻件变形程度增加而逐渐趋向闭合,其闭合程度与锻件应变分布情况有关;物理实验与数值模拟结果吻合度较高,体胞模型法的模拟计算较为准确;体胞模型法能够较好地解决大型锻件成形过程中内部缺陷的跨尺度数值模拟问题。

苏州地区大尺度深基坑变形性状实测分析

以苏州广播电视总台现代传媒广场大尺度深基坑(面积为33500 m2)为工程背景,并收集了该地区11个采用钻孔灌注桩围护、顺作法施工的方形基坑(长宽比1.01~2.68)及至少23个采用地下连续墙围护的长条形地铁车站基坑的实测数据,全面地对比分析了苏州地区采用不同挡土结构、不同形状的大尺度深基坑的变形性状。研究结果表明:1方形基坑连续墙最大侧移值(δhm)平均值为0.08%He;地铁车站基坑连续墙δhm平均值为0.20%He;2方形基坑和地铁车站基坑的围护结构最大侧移点埋深(Hm)分别落于(He-10,He+5)和(He-7,He+8)范围内。采用混凝土支撑的基坑的Hm稍小于采用钢支撑的基坑的Hm;3同样采用地下连续墙围护的本工程方形基坑和长条形地铁车站基坑的墙后地表沉降最大值(δvm)的范围分别为(0.01%~0.09%)He和(0.04%~0.27%)He。地铁车站基坑墙后地表沉降影响范围约为4.5He,大于方形基坑墙后地表沉降的影响范围;4本工程方形基坑和地铁车站基坑δvm/δhm的范围分别为0.13~1.07和0.22~1.65;5方形基坑和地铁车站基坑的立柱隆起值(δcu)分别为(0.07%~0.26%)He和(0.10%~0.23%)He;6大尺度方形基坑和地铁车站基坑表观土压力包络线峰值分别为0.80γHe和0.87γHe,皆出现在开挖面以下(0.21~0.64)He处。采用Terzaghi和Peck及日本土木学会建议的土压力分布模式会显著低估该地区大尺度深基坑表观土压力峰值。

工艺条件对大规格TC4扁锭连铸过程固液界面的影响

利用有限元方法对电子束冷床熔炼大规格TC4扁锭连续凝固过程温度场进行计算分析,研究不同铸造工艺条件下熔池形貌特征以及固液界面曲率的变化,并且定量地给出固相线和液相线位置以及糊状区深度的变化规律。结果表明:随着浇注温度的升高,TC4扁锭的液相线和固相线深度加深、宽度变宽,而固相线与液相线之间的糊状区变窄;随着拉锭速度的加快,熔池加深变宽,糊状区逐渐变宽,温度梯度变小,固相率逐渐减少;但拉锭速度对固液界面形貌的影响相对于浇注温度的影响更为显著,在本计算模拟条件下,拉锭速度应控制在3.5×10^(-4)m/s以下。

水压机下横梁铸造工艺模拟分析

采用三维绘图软件绘制了水压机下横梁的实体模型,并设计和制定了其浇注系统及工艺参数。运用ProCAST软件对铸件及其浇冒系统进行有限元网格划分,并模拟分析了充型和凝固过程,结合铸件不同位置的温度与时间曲线分析表明,浇冒系统能实现金属液的平稳充型、铸件的顺序凝固与补缩。铸件的超声和磁粉等无损检验结果表明,工艺方案设计合理,铸件没有缩孔、缩松和表面气孔、夹杂等缺陷。

大型复杂薄壁铝合金铸件的真空增压铸造技术

论述了真空增压铸造技术原理。真空增压铸造具有提高合金的充型能力、改善铸件的致密度和针孔度级别的工艺特性和优点,适合于质量要求高、复杂程度要求高的铝合金铸件,尤其适合大型复杂薄壁铝合金铸件。介绍了铝合金铸造成型技术在美国导弹舱体制造中的应用,分析了某耐压铝合金导弹薄壁结构舱体的铸造成形,并提出了相应的技术对策。

核电站核岛大型铸锻件制造工艺评定方法研究的意义

为实现核岛大型铸锻件的国产化,在保证质量的条件下实现批量化生产,不仅需要制造厂在制造技术上进行创新,还需要成功完成核岛大型铸锻件制造工艺的技术评定。通过对目前国内制造工艺评定技术现状、评定工作的重要性和可行性进行分析,明确了核岛重要部件工艺评定范围。深入了解工艺评定对核岛主设备国产化具有重要意义。

新型复合曲面型砧的设计

以大型钢锭锻造过程为研究对象,创新设计一种新型复合曲面型砧对锻件进行锻造;采用非线性有限元和物理模拟实验方法,通过理论建模和数值模拟,对大锻件内部组织变形的均匀性进行研究,以求找出在用不同形状砧子进行锻造时,锻件内部的应力、应变状态。以DEFORM软件为平台,对新型复合曲面型砧的锻造过程进行有限元模拟;根据影响锻造效果的主要因素砧宽比、型砧角度和设计复合曲面型砧所需的镜像线高度,特设计几种不同几何参数的工况,以求解出复合曲面型砧的最佳几何参数。

大型厚壁环形锻件弯曲成形工艺研究

针对环形锻件直径大、壁厚、高度低的特点,研究、分析了其变形机理及成形过程,提出了采取1/5环弯曲—拼焊成形的工艺方案。通过合理选择工艺参数,探索弯曲成形工艺,设计了一套通用工装模具。最终,通过不断优化、收集相关系列实验数据,完成了大型环形法兰锻件的生产,验证了模具设计的合理性和可行性。

大型圆筒形锻件高温锻造过程数值模拟

大型圆筒形锻件的应用越来越广泛,锻造技术及要求不断提高。数值模拟技术是研究大型锻件生产工艺最经济、有效的方法之一。本文结合有限元数值模拟方法对大型圆筒件高温锻造过程中单砧压下量和芯轴转动角度之间的相互关系及其对锻件尺寸的影响进行了研究,提出了评价锻件质量的新方法。

大型薄壁铝合金筒体铸件差压铸造过程数值模拟与工艺优化

利用ViewCast软件对某大型薄壁铝合金筒体铸件差压铸造充型和凝固过程进行数值模拟。模拟结果表明,由于铸件较高,缝隙式浇注系统无法实现逐层充填,金属液在充型过程中飞溅严重。在改进方案中,采用环形横浇道和环形内浇道取代缝隙式浇道,并吸取缝隙式浇注系统横向补缩的优点,在铸件相应部位设置工艺筋并配合使用冷铁。再次模拟结果表明,改进后的方案是合理可行的,实现了平稳逐层充型和铸件的顺序凝固。

铸钢基体双金属梯度连接制备大型锻模的新方法研究进展

为解决大型模锻液压机（8万t压机）锻模采用传统制造方法时,遇到的模块自由锻难度大、锻透性差、热处理硬度低、制造成本高等问题,提出了铸钢基体双金属梯度连接制备大型锻模的新方法。该方法可节省传统锻模制造方法中自由锻工序、粗加工工序、锻后热处理工序及模具钢材料成本,虽然增加了双金属梯度层连接材料及相应工序,但仍然可以大幅降低锻模制造成本,成本可节约20%~40%,制造周期可缩短30%~40%,模具寿命可提高40%~50%。铸钢基体双金属梯度连接制备大型锻模方法,从根本上解决了大型锻模的制造和成本难题,是大型锻模制造革命性的新方法,具有广泛的应用前景和重大的经济效益。

奥拓轿车前保险杠注塑模浇注系统的CAE分析

针对奥拓轿车前保险杠大型注塑模具,采用CAE分析软件进行了优化设计。重点对注塑原料、设备和工艺进行了选择,并建立了制品的三维几何模型(包括浇口、气道的开设以及网格的划分等),成功地完成了熔体动态充模CAE模拟分析.分析结果表明,热流道四点进浇、四根气道及四个气体入口的对称布置方案是最理想的设计方案,热流通技术和气体辅助成型技术在大型注塑模上具有极大的应用前景。

新型复合曲面型砧锻造过程的有限元模拟

以大型钢锭的锻造过程为研究对象,通过了解现有凸面型砧锻造过程的不足,在原有传统V型砧的结构基础上,设计了一种新型复合曲面型砧。以DEFORM分析软件为平台,以KD锻造法为基础,对新型复合曲面型砧进行有限元数值仿真模拟分析,通过大量的模拟结果以确定最优的工艺参数。最后再结合其他型砧对锻造方案进行改进,以达到改善锻坯表层难变形区内金属状态的作用。

新型复合曲面型砧的锻造性能比较

以大型钢锭锻造过程为研究对象,通过理论建模和数值模拟,对大锻件变形的均匀性进行研究,将新型复合曲面型砧和传统V型砧的锻造结果进行比较,以求找出在用不同砧子进行锻造时,锻件内部的应力、应变状态。结果表明,复合曲面型砧在锻件组织性能优化上具有优势,其不但能使大型锻件心部得到很好的压实效果,有效地消除了钢锭内部出现的偏析、疏松及缩孔缺陷,而且大型锻件表面金属变形也能得到很好的控制,消除了锻造过程中的难变形区。

应用无量纲Niyama判据优化大型薄壁铸件浇冒系统

为提高大型薄壁铸件内部质量,采用无量纲Niyama判据优化了大型薄壁铸件浇冒系统。实验结果表明,浇冒系统优化后铸件支板中部显微疏松指数大幅度减少,显微疏松指数均未超过1,验证了无量纲Niyama判据优化大型薄壁铸件浇冒系统的可行性。

热处理工艺对2.25Cr-1Mo-0.25V钢低温韧性的影响

模拟实际大型锻件热处理工艺条件,研究了不同预备热处理和最终性能热处理工艺规范对2.25Cr1Mo0.25V钢-30℃冲击韧性的影响,结果表明经调质预处理后的低温韧性随再奥氏体化温度的升高而降低,而经1200℃正火预处理后进行1040℃奥氏体化,不仅有利于碳氮化物充分溶解与合金元素的均匀化,同时有利用奥氏体的自发再结晶细化晶粒并获得较高的低温韧性。