基于ANSYS/LS-DYNA的花键冷滚轧成形数值模拟

利用显式中心差分算法,借助有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,通过数值模拟,实现了花键冷滚轧成形过程的可视化。根据数值模拟的结果,讨论了齿形误差及其成因;揭示了滚轧过程中金属流动规律和应力变化情况;分析了冷滚轧前轴坯直径与成形后花键最大外径的关系,提出了轴坯直径的修改建议。研究结果为花键改进设计提供了定量依据,同时也为深入研究花键冷滚轧成形机理奠定了基础。

高速冷滚打成形金属流动仿真分析

为了揭示高速冷滚打成形中工件金属流动规律,基于高速冷滚打原理得到了滚打轮与工件由点接触到线接触最后为面接触的变化过程,依据最小阻力定律分析了各个阶段的金属流动规律;根据渐开线花键冷滚打的加工工艺,建立了有限元分析模型,对高速冷滚打过程进行了仿真,分析了冷滚打不同时刻的等效应变状况,分析了接触面上一组节点在冷滚打过程中的流动轨迹,给出了节点的流动规律,对比分析了仿真分析与理论分析结果.

工艺参数对连续变断面圆柱体镦粗变形特征的影响

采用一种大塑性变形方法-连续变断面循环挤压法,研究材料在镦粗工序时的变形特征及金属流动规律,并就改善镦粗时的鼓形、失稳折叠现象进行理论分析。研究表明,沿着高向(轴向),材料由上向下依次变形,且直径增大幅度和厚度减小幅度均从上到下依次减小,是一种不均匀变形;面积增大是由于金属质点沿径向流动和侧面翻平叠加的结果。而镦粗工序就是利用这种设定的不均匀变形方法的"时空"特点,改善和消除圆柱体镦粗时产生鼓形及失稳折叠的不均匀变形。

楔横轧梯形螺旋齿轴金属流动规律

分析金属流动规律,是研究楔横轧螺旋齿成形规律的重要方法。采用DEFORM-3D有限元软件模拟梯形螺旋齿的成形过程,对不同截面上的分析点成形过程进行追踪,获得成形过程轧件径向、轴向金属流动规律。受模具齿形顶部及侧壁挤压作用,在不同位置,轧件上各螺旋齿底部径向金属变化基本相同,轧件齿顶径向流动差别稍大;大部分轴向金属流动量与初始点距轧件中心距离成正比,处于轧件侧壁处金属流动情况略有差别;轧件齿形两端部金属的轴向流动量较大,径向流动量较小。由实验轧件获得的金属流动规律与模拟结果一致。该金属流动规律对模具孔型设计提供了依据。

基于数值模拟的汽车差速器齿轮冷挤压工艺方案

针对汽车差速器齿轮冷挤压成形缺陷问题,应用有限元软件Deform-3D再现其挤压过程,通过观察金属的流动情况,分析了齿形缺陷产生的原因,提出了模具齿形型腔小端轴向分流挤压成形工艺。数值模拟结果显示:采用该冷挤压成形工艺可以避免齿顶"缺肉"的问题。研究了凸模球面直径、入模半角、分流口台阶厚度对齿轮成形的影响规律,获得了最优工艺参数。工艺试验结果证明:轴向分流挤压成形方案及优化后的工艺参数能有效降低成形力,节省材料,提高成形质量。

金属结构件等温成形过程金属流动规律与充填性的物理模拟

通过对具有不同高宽比,并有Z、Ч、H字形断面形状的钛合金高筋薄腹板框结构件的等温成形过程进行物理模拟,发现:无论成形件是何种截面、何种形状毛坯,其充填型槽的能力均随变形量的增大而增大;金属向凸弧方向、宽型腔处的流动速度快于向凹弧方向、窄型腔处;毛坯形状应符合各部位所需金属量与转移路程最短的原则设计;用铝合金模拟钛合金等温成形可较为真实地反映出钛合金等温成形时的流动和充填能力。

套筒零件挤压成形金属流动规律研究

通过数值模拟和试验验证,揭示了带凸台套筒零件成形过程中金属流动的规律。结果表明:金属流动过程中体积不变,当金属流动空间逐渐增大时,金属沿平行于模壁,阻力最小方向流动;温挤压铝合金坯料时,金属黏度较大,外表面粘于模具,内部流动金属反作用于凸模,产生粘模现象。在一定范围内提高温度,减小挤压力,能够减小粘模现象的发生率。在合理的成形温度和模具设计条件下,可以实现套筒零件的良好成形。

凸轮轴板式楔横轧精确成形过程仿真

利用板式楔横轧加工工艺精确轧制凸轮轴,简述了凸轮轴板式楔横轧精确成形的原理;利用DEFORM-3D软件,采用三维刚-塑性有限元法对凸轮轴板式楔横轧轧制的数值模型进行模拟仿真,得到了较为理想的凸轮成形结果;分析了凸轮体在轧制过程中的应变分布状态,得出了轧件的金属流动为轴向螺旋式。模拟结果表明:利用带有特殊曲面的板式楔横轧模具精确成形凸轮轴是可行的。

金属注射成型充模流动分析

分析了金属注射物料的流变学规律，阐明了它的非牛顿性质。研究了注射物料的圆管流动和平缝流动，导出了流速、最大流速、平均流速和流量的理论计算式，确定了流速和流量与流变学性质、注射压力和模腔几何参数之间的关系，为金属注射成型工艺和模具设计提供了依据。

连续挤压铜扁排的阻流角设计及物理场分布

基于Deform-3D平台,建立了Conform连续挤压生产大宽厚比铜扁排有限元模型,研究了连续挤压过程中阻流角变化对模具出口处金属流动及相应应力场分布的影响规律,并结合方差分析法获得了模具出口处的流速均方差,观察模具阻流角对扁排成型的影响.研究表明：模具阻流角从3°~15°变化时,随着阻流角的增加,金属流速均方差先增大后减小,其阻流角区域等效应力值以及模具入口处沿挤压方向应力也逐渐增加;在定径带长度一定以及模具载荷允许的情况下,选择3°、5°、15°的阻流角可使模具出口处金属流速相对稳定,扁排成形性较好;当模具容易损坏时,选择3°和5°阻流角既可降低模具载荷又可获得板形均匀的扁排.

带内网格筋环件约束轧制的成形规律分析

带内网格筋环件因其强度高、质量小,在航空航天等领域有着广泛的应用。由于带有网格筋的环形薄壁零件结构复杂、难以成形,本文提出了一种连续的局部约束轧制成形工艺。简述了带内网格筋环件约束轧制成形原理,利用Deform-3D有限元模拟软件建立了其约束轧制成形有限元模型,模拟分析了其成形过程,得到了构件网格筋充填、等效应力分布、金属流动情况、成形力变化等宏观变形规律。结果表明:带内网格筋环件约束轧制成形过程中,每一个网格筋单元变形规律一致,变形区存在中性面、主动变形区和被动变形区,且在每个轧制过程中周期性变化,每个内网格单元填充均匀,成形载荷随时间呈周期性波浪状增大。

轧制工艺参数对H型钢金属流动规律的影响

根据某H型钢生产厂的实际生产数据,建立终轧产品为H200×200×12×8的热连轧模型。利用有限元软件ANSYS-LSDYNA对热连轧过程进行数值模拟。根据模拟结果,分析金属流动规律和变形规律。由于腹板和翼缘在不同的变形区内进行变形,H型钢的变形过程较为复杂,腹板与翼缘连接处金属变形尤为复杂。腹板和翼缘的金属由于延伸率不同而导致腹板和翼缘的金属之间进行相互交换。研究H型钢腹板和翼缘的金属流动和变形与延伸率、轧制速度、摩擦系数等因素之间的影响规律,为制定合理的轧制规程,提高产品质量提供依据。

铜管行星轧制过程金属流动规律的研究

采用有限元软件MSC.MARC的三维网格重划分功能对铜管行星轧制从咬入到稳定轧制的全过程进行了有限元仿真分析,对轧制过程中金属的流动规律进行了研究。结果表明:管坯在轧制过程中发生了两次扭转;运用目前的设备,无法实现轧件在轧制过程中完全不转动,只能调试电机转速使轧件出口不转动。

高颈法兰封闭轧制成形金属流动规律研究

为研究高颈法兰封闭轧制成形中轧制缺陷的产生机理,借助DEFORM有限元分析软件建立了封闭轧制成形仿真模型,并利用软件后处理中的点追踪功能获得了金属在轧制过程中的轴向和径向流动规律。研究结果表明轧件在轧制过程中总体表现为径向压缩、轴向及周向拉伸,同时验证了上下挡板对金属轴向流动的抑制作用。

延伸角锥刀刻划衍射光栅过程金属流动规律的数值模拟研究

利用DEFORM-3D软件对延伸角锥刀刻划中阶梯衍射光栅过程进行了三维有限元数值模拟仿真,通过分析材料流动速度图、等效应力图和应变图,着重讨论铝膜成型过程中金属流动规律,为此类金刚石刻划刀的定向及研制提供了有价值的参考依据。

基于数值模拟的低碳钢热轧金属流动规律研究

在坯料轧制过程中,坯料表层和内部金属流动情况将决定最终棒材成品的尺寸形状和产品的性能。通过Deform-3D有限元软件对20A钢热连轧工艺进行数值模拟,研究了轧制过程中不同坯料圆角半径和轧制温度对轧件表层金属流动的影响,通过轧制过程中心部受力状况及心部的位移大小分析了轧件心部金属流动规律。研究结果表明:增加坯料的圆角半径,适当提高轧制温度有利于减少棒材在轧制过程中圆角处折叠的产生,有助于提高产品质量。

不同截面形状结构件等温成形规律的物理模拟

利用铅、铝等材料模拟了不同高宽比 (局部最大高宽比为 2 1∶1)、非对称的并具有Z、Ч、H字形截面的钛合金薄腹板 (腹板厚仅为 2 5mm)框结构件的等温成形过程。模拟实验发现 ,金属向半径增大的凸弧方向流动快于向半径减小的凹弧方向流动 ;使用等厚度毛坯模拟非等宽度腹板情况下 ,窄板处金属体积少 ,网格畸变严重。用铝模拟钛合金等温成形时 ,由于刚度大 ,流动性差 ,充填具有大高宽比的筋结构件需多次修整中间毛坯。冷却温度不均匀造成的出模翘曲变形不明显 ,因此 。

汽车弯臂锻造工艺改进数值模拟及实验研究

采用理论分析、计算机数值模拟和实验研究相结合的方法对汽车弯臂锻造工艺进行了优化设计研究。用Deform软件对弯臂成形工艺中的辊锻、弯曲和模锻工艺进行了精确的数值模拟,得到了金属流动、应力应变分布规律,并通过对辊锻工艺的改进来改变金属的分布,减少飞边尺寸,达到提高材料利用率,降低成本的目的。利用工厂现有设备对弯臂成形工艺进行了实验研究,实验结果表明,改进后的锻件充填饱满,飞边较小,材料利用率得到了提高,验证了该改进工艺的可行性和优越性。

空心薄壁细长轴旋转锻造过程材料流动规律研究

目的为了准确地设计带内台阶的薄壁细长轴类零件的旋转锻造用管坯,研究缩径过程中金属材料的流动规律。方法针对薄壁细长轴内台阶孔,采用有限元模拟与实验验证相结合的方法,研究管坯旋转锻造过程中,毛坯外径/内径之比、模具入角和摩擦条件对缩径过程金属流动的影响规律。结果管料外径和内径之比越大,金属的厚向应变越小;摩擦因数越大,金属的厚向应变越大;模具入角越大,金属的厚向应变越小。结论实验和模拟结果获得的规律基本一致,有效验证了模拟结果的正确性。

全金属螺杆泵单相流体漏失规律

全金属螺杆泵的定子与转子采取间隙配合方式,工作过程中间隙漏失对其工作特性具有显著的影响。为深入研究间隙配合方式下的漏失规律,结合泵内各腔室间的漏失机理,应用缝隙流动原理建立了基于不同流动型态的全金属螺杆泵单相流体漏失模型,实现了泵内漏失的定量计算,并绘制了全金属螺杆泵排量特性曲线。研究表明,全金属螺杆泵漏失量主要取决于泵结构参数、流体物性参数以及举升压差,其中配合间隙、流体黏度影响较大;间隙漏失规律与泵内流体流动型态密切相关,紊流型态下漏失情况明显严重于层流型态;该泵更适用于原油黏度较高的油井举升,通过适当增加泵级数可提高泵的工作性能。