刚塑性有限元法在支架件成形中的应用

倒档臂支架为一典型变速箱支架类厚板成形件,该类零件的应用越来越广泛,对其数值模拟的需求越来越紧迫。本文通过商用软件DEFORM3D,应用刚塑性有限元法,提出相应的关键技术,并将其应用于产品开发,对倒档臂支架这一厚板件的弯曲、翻边成形进行了数值模拟计算。成形实验较好地验证了模拟效果,应用该模拟方法对倒档臂支架毛坯进行放样优化,实验表明该模拟方法适用于该类无压边厚板件产品的开发,从而大大提高了该类产品的设计效率。

非稳态轧制过程的热力耦合刚塑性有限元模拟

采用三维大变形热力耦合刚塑性有限元法对平板轧制咬入阶段进行仿真,仿真条件与实际轧制过程一致。将仿真结果与实际生产数据进行比较,结果表明采用该方法对非稳态轧制过程进行仿真是可行并且可靠的。研究了非稳态阶段的轧制力分布特点和轧件的变形特点,分析了轧件表面温度对头部厚跃现象的影响规律。

用有限元法揭示钣材挤压工艺的成形特点

采用刚塑性有限元法、自编程序对钣材挤压工艺进行了模拟 ,从而获得了钣材挤压成形时的网格畸变图、金属流动图、速度场、等效应力场、等效应变场以及H M无量纲数分布场等结果 ,并进一步揭示了钣材挤压工艺的一些成形特点。此外 ,通过实验获得了钣材挤压成形时的网格畸变照片以及裂纹出现照片 ,其结果与采用有限元法所揭示的结果相一致。

孔型立辊调宽轧制的三维刚塑性有限元研究

采用刚塑性有限元法 (FEM)建立宝钢 2 0 50粗轧区孔型立辊调宽过程轧制模型。计算所得多块带钢轧制力值与现场实测结果吻合良好 ,模拟的带钢头尾形状与现场实际结果吻合也很好 ,并建立立轧稳态狗骨形状计算的数学模型。同时研究得出立辊孔型角度对狗骨高及轧制力的影响规律。

快速车轮成形过程的刚塑性有限元数值模拟

采用刚塑性有限元模拟软件TFORM2模拟了915KKD快速车轮的预成形过程。通过分析车轮预成形过程的塑性流动规律和镦粗压下量对预成形的影响,预测了预成形后毛坯充填模膛的情况,并得到了较佳的镦粗压下量值,为车轮成形工艺设计提供了科学依据。

抽油杆镦锻过程刚塑性有限元分析的数学模型

在高温条件下进行抽油杆镦锻,假定杆坯为刚塑性材料,把杆坯变形部分划分成若干个网格单元。首先确定单个单元的物理参数,材料模型,接触面间的摩擦条件。最后,利用刚塑性有限元法,建立有限元方程的数学模型。

大型曲轴RR法弯曲镦锻的三维刚塑性有限元模拟

采用三维刚塑性有限元方法模拟研究了 6 16 0曲轴RR法成形过程 ,得到了曲轴的塑性变形分布规律 ,并分析了摩擦因素对曲轴成形后变形分布及外形的影响 。

钢管冷斜轧成形过程的有限元分析

冷斜轧是一种适应中小型无缝钢管企业改进工艺的新型钢管冷加工工艺。在钢管冷斜轧工艺试验室研究的基础上开展了钢管冷斜轧理论的研究 ,建立了考虑应变、应变率、润滑条件等因素的钢管冷斜轧过程的数学模型 ,利用塑性成形问题的刚塑性有限元算法计算了钢管冷斜轧过程中塑性变形区的各种分布量 ,如速度场、应力、应变场等 ,其结果对辊形设计、选择合理的工艺参数、生产高精度冷轧钢管具有重要的指导意义。

6160曲轴弯曲镦锻过程的有限元数值模拟

采用三维刚塑性有限元方法模拟研究了6160曲轴RR法成形过程,得到了曲轴的塑性变形分布规律,并分析了摩擦因素对曲轴成形后变形分布及外形的影响,模拟结果与实验结果吻合。

轴类大锻件心部压实锻造法的模拟实验与有限元分析

本研究采用简化三维刚塑性有限元法对几种轴类大锻件心部压实锻造法作理论分析,并用铅试件做模拟试验,进行印证。本文介绍了分析方法、对各种锻造方法最佳参数的分析结果以及汽轮机转子锻坯分析示例。研究表明,简化三维刚塑性有限元分析能很好地反映试件变形、载荷等规律,分析结果与模拟实验结果相符;有限元计算出的模拟孔锻合指数η(或孔隙压缩率α)可以用来判断锻合压实效果。研究结果还表明,当采用最佳参数时,WHF 法比 FM 法和 FML 法优越。

1420铝锂合金特深模锻件反挤成形过程的热力耦合有限元分析

利用刚粘塑性有限元方法,对1420铝锂合金特深模锻件反挤成形过程进行了热力耦合FEM分析,获得了1420铝锂合金反挤成形时载荷与位移的关系以及工件上的内应力、应变、应变速率和温度的分布信息。所得结果对工艺制度的制定和模具设计都具有指导意义。

计算机软硬件配置对有限元计算速度和精度的影响

针对有限元模拟,如发展板材轧制快速有限元计算对计算精度和计算速度的不断提高,研究了快速发展的计算机软硬件条件对计算速度和计算精度的影响。自行开发了板材轧制刚塑性有限元程序,选用了1台工作站和4台不同硬件配置PC机,装有三种常用操作系统Windows,Linux,IRIX,分析了计算机软硬件对板材轧制有限元计算精度如轧制力和前滑,和对计算时间和迭代次数的影响。提出了有限元计算的合理计算机配置,为有限元模拟计算机配置的选择提供参考,并为板材轧制高精度的快速在线计算提供计算机软硬件平台。

高锰无磁钢异步热轧温度场有限元分析

为研究高锰无磁钢异步热轧过程中温度场的变化规律。文中采用有限元软件MSC.Marc,并基于刚塑性有限元法的仿真模型对高锰无磁钢的异步热轧过程进行数值模拟,分析了轧制过程中初始温度、压下量和异速比对轧件上、下表面和心部温度的影响。研究结果表明:在轧制过程中轧件存在明显的温度效应。在变形区域,各节点温度曲线增幅随着初始温度的上升而减小,温度效应呈逐渐减弱的趋势;随着压下量和异速比的增加,轧件上、下表面温度下降幅度逐渐减小,而心部温度上升幅度逐渐增大。

异步热轧高锰无磁钢剪切应变场有限元分析

采用有限元软件MSC.Marc,并基于刚塑性有限元法的仿真模型对高锰无磁钢的异步热轧过程进行数值模拟,分析了轧制过程中初轧温度、压下量和异速比对轧件稳定变形区上、下表面和心部节点剪切应变的影响规律。研究结果表明:当异速比为1.00时,板坯心部节点剪切应变为0,并由心部向表面逐渐增加;随着异速比和压下量的增加,中间层和下表面节点最大剪切应变绝对值呈现上升趋势,上表面节点的最大剪切应变绝对值先减后增;随着初轧温度的增加,上、下表面节点最大剪切应变绝对值呈现下降趋势,中间层节点最大剪切应变绝对值呈现上升趋势。异速比和压下率的变化对剪切应变的分布具有较大的影响,初轧温度的变化对其分布的影响较小。

板材轧制过程轧制力刚塑性有限元快速计算

为了满足板材轧制过程在线控制快速计算的要求,首先建立了板材轧制平面应变刚塑性有限元能量泛函。其次,通过合理的简化建立了只考虑变形区的快速有限元模型,且对有限元建模的关键问题包括中性点、第一类速度奇异点和刚性区等进行了处理。最后,开发了板材轧制快速计算有限元程序,并且利用现场轧制数据测试了快速有限元程序的计算速度和精度,结果表明计算速度和精度满足在线快速计算的要求。

超塑性材料约束胀形过程的数值模拟

采用大变形刚塑性有限元法模拟超塑性材料轴对称锥形模约束胀形过程。分析了应变速率敏感性（m值）和模具侧壁倾角（α值）对胀形件厚度分布的影响。模拟结果与实验结果吻合，从而为应用塑性有限元法指导超塑性材料约束胀形的工艺设计和模具设计提供依据。

轧制工艺参数对60Si2MnA钢静态再结晶影响的数值模拟

利用有限元软件MARC AutoForge3 1并采用二维热力耦合的刚塑性有限元法,研究了轧制工艺参数对60Si2MnA弹簧钢静态再结晶的影响。模拟时考虑了工件与轧辊之间的接触热传导、工件的辐射对流散热以及工件的变形热,并对该热力过程进行了耦合计算,得到了在多种工艺条件下静态再结晶的规律以及静态再结晶量在变形截面上的分布情况。

金属三维挤压成形过程数值模拟的若干关键技术

推导了采用六面体等参单元网格划分的金属三维挤压成形过程数值模拟中的摩擦力功率泛函在局部坐标系的一阶和二阶偏导数的表达式 ,提出了有效的三维六面体网格划分和网格质量控制技术处理方法。以此为基础 ,建立了三维刚塑性有限元数值模拟系统和六面体网格再划分系统。方坯料反向挤压过程数值模拟的结果与实验非常吻合 ,验证了所推导的公式和开发的系统 ;圆坯料侧向挤压过程的模拟验证了提出的网格质量控制技术的第三种方法。

TC6钛合金盘等温锻造时晶粒尺寸的数值模拟

在变形温度为 80 0～ 1 0 4 0℃ ,应变速率为 0 0 0 1～ 5 0s-1和高度压缩量为 5 0 %的条件下 ,实验获得了TC6钛合金的流动应力 ,并在相同变形条件下定量研究了α相晶粒尺寸的变化。分析实验研究结果 ,建立了TC6钛合金在高温变形时的本构关系 ,并给出了表征TC6钛合金高温变形时α相晶粒尺寸演变的Yada模型。应用FEM模拟了TC6钛合金蜗轮盘在等温锻造过程中α相晶粒尺寸的变化。研究了变形工艺参数 (压下量、变形温度、变形速度和摩擦因子 )对零件内部α相晶粒尺寸的影响。

7075高强度铝合金锻造晶粒细化原理的数值仿真研究

采用考虑热机耦合效应的刚塑性有限元方法,对正方体形7075铝合金的锻造过程和晶粒细化过程进行了数值模拟,所采用的晶粒细化模型为Yada模型.结果表明,锻件内的应力、应变、应变速率、温度分布不均,模型中心区域为易变形区,4个纵向棱边区和以上下接触表面为底面的接触锥形区为难变形区.细化首先开始于易变形区,再相继扩展到纵向棱边区和接触锥形区.应变速率和温度是决定晶粒尺寸的主要因素.增加应变速率,可使晶粒尺寸变小,但高应变速率使得锻件升温;而温度升高,使得晶粒尺寸长大.有利于晶粒细化的锻造工艺条件为:温度350℃～400℃,应变速率70 s-1～100s-1,道次压缩比20%～25%.讨论了Yada模型的局限性,指明了它的适用范围.