热障涂层热力耦合条件下的应力仿真计算

有限元模拟是研究热障涂层(thermal barrier coatings,TBCs)界面处热生长氧化层(thermally grown oxides,TGO)应力演变的有效手段之一,可为探索TBCs失效机制提供理论支撑。采用先进的热障涂层多因素耦合设备对热障涂层圆管试样模拟发动机工况进行热力耦合循环实验和热循环实验。利用有限元软件ABAQUS对包含真实初始TGO形貌的热障涂层进行有限元建模,分析实验过程中TGO的应力和变形规律。结果表明:在不考虑TGO及界面开裂的情况下,无论是热力耦合模型还是热循环模型,随着循环次数的增加,Mises应力均增加;加热过程中TGO受拉,冷却过程中TGO受压;加热过程的应力均远小于冷却至室温时的应力。经过相同的循环次数,热力耦合模型中的应力值均高于热循环模型中的应力值。经过20,45,70次热循环后,冷却至室温时,TGO应力分别达到2.85,3.65,3.55 GPa,而经过相同次数的热力耦合循环后,冷却至室温时,相同位置的TGO应力分别达到4.01,5.0,4.81 GPa。与热循环相比,在热力耦合条件下,经过相同循环次数冷却至室温时的TGO应力显著增加。

金属切削加工的热力耦合模型及有限元模拟研究

基于切削加工的热-弹塑性有限元方程并在一定假设的条件下,建立了金属正交切削加工的热力耦合有限元模型。分析、研究了切屑分离标准、刀屑界面的摩擦模型以及热控制方程等切削加工模拟所涉及的关键技术,并提出了几何-应力切屑分离标准。最后,采用ABAQUS软件对材料40CrNiMoA进行了切削加工模拟,并分析、讨论了模拟结果。通过与试验数据比较,证明了所建立的有限元模型的正确性。

33Mn2V油井管张力减径过程的三维热力耦合有限元模拟

利用MARC/AutoForge3.1元件,使用三维弹塑性热力耦合有限元方法模拟采用新型油井管用钢33Mn2V热轧制管的双道次张力减径过程,并直观地显示了三维管件材料内部和表面不同方位的金属流动、应力、应变和温度演化情况.模拟结果表明:不论是工件表面还是内部,在张力减径过程中金属流动、应变、应力和温度分布都是不均匀的;分析成品管显微组织时应当考虑这些因素.

TC4钛合金锻件锻造过程三维热力耦合有限元模拟

某钛合金零件是应用于航空工业的重要部件,在锻造过程中由于锻件头部变形较大,整体变形不均匀,如果模具尺寸设计不当,很容易引起锻造缺陷的产生。针对以上情况,本文建立了该钛合金锻件锻造过程的三维热力耦合有限元模型,利用刚粘塑性有限元法,对锻件的变形情况进行了数值模拟,得到了变形过程中锻件的充型情况以及温度场和应力场的场量分布,并对锻造缺陷的成因进行了分析。数值模拟与锻造试验吻合较好,为生产工艺的制定提供了有效的参考。

板带热轧过程中温度场的三维热力耦合有限元模拟

采用弹塑性大变形热力耦合有限元法研究了板带热轧过程。应用有限元软件 MARC的二次开发技术建立了板带轧制模型 ,重点分析了轧制过程和变形区中轧件的温度分布和温度变化过程 。

钛合金锥形件温热剪旋热力耦合有限元模拟

成形过程中的温度场变化对钛合金锥形件温热剪旋成功与否,以及产品的精度影响很大.在数值模拟时叠加符合实际的热源边界条件显得非常重要.针对TC4钛合金锥形件建立了三维热力耦合有限元模型,在有限元模拟过程中叠加了火焰加热边界条件.计算了成形过程中工件和芯轴上温度场的分布情况.所建立的有限元模型更加符合实际工况,模拟结果更加真实可靠.

单榫头叶片精锻三维热力耦合有限元模拟

叶片是航空发动机中一类量大面广的重要零件,精锻是叶片锻造的发展趋势。叶片精锻过程属于高温大变 形过程,坯料与模具和环境之间存在着热交换,同时塑性变形功以及坯料和模具间的摩擦功不断转化为热能,其结 果促使坯料内的温度场不断发生变化,进而影响到坯料的变形行为,并进一步影响锻件的微观组织及机械性能。因 此,本文采用三维热力耦合有限元数值模拟技术,利用自行开发的叶片锻造过程三维刚粘塑性热力耦合有限元模拟 系统对单榫头叶片精锻过程进行了模拟分析,研究了叶片精锻成形规律。该研究对制定叶片精锻工艺以及发展叶 片精锻技术具有重要的理论意义和实用价值。

水轮机叶片模压成型工艺的热力耦合有限元模拟

采用热力耦合三维刚塑性有限元方法 ,对水轮机叶片模压成型工艺进行了模拟研究 .得到了成型过程中工件上的温度分布、应力分布及贴模情况 ,并与实际情况进行了对照 ,为进一步掌握水轮机叶片模压成型机理、制订合理的工艺参数提供了理论依据 .

重型燃机叶片锻造过程的三维热力耦合有限元模拟

利用热力耦合刚粘塑性有限元法,对某重型燃机叶片的多工步锻造过程进行了数值模拟研究。通过有限元数值模拟,分析了锻造过程中的金属流线分布,得到了温度场、应力应变场等热力参数的场量分布,从而揭示了叶片锻造的变形机理。实际锻造工艺试验与数值模拟结果吻合较好,从而验证了热力耦合有限元模型的可靠性。该研究对掌握叶片锻造变形规律具有重要意义,为叶片锻造工艺的优化设计提供了参考。

板材热轧热力耦合有限元模拟

建立了三维热力耦合问题弹塑性有限变形有限元方法，并对板材热轧过程进行了计算机模拟。材料流动应力模型中考虑了应变历史、应变速率和温度的影响，导出了与其相应的本构关系矩阵。应用该方法可以给出轧件变形过程中诸如温度场、应变场和应变速率场等各种热力结果。算例表明，该方法具有较好的精度。

钛合金筒形件温热强旋热力耦合有限元模拟

针对BT20钛合金筒形件建立了三维热力耦合有限元模型,在有限元模拟过程中叠加了火焰加热边界条件.计算了成形过程中工件上温度场的分布情况以及旋压力的变化.所建立的有限元模型更加符合实际工况,模拟结果更加真实可靠.

轴向进给辊轧热力耦合有限元模拟

利用商品化软件Deform3D对轴向进给辊轧变形过程 ,进行了三维有限元分析 ,得到了三维变形状态下轧件的温度场。网格重划技术和热力耦合的运用 ,更加精确地描述了整个变形过程。本研究对合理确定轴向进给辊轧工艺参数。

铜合金管坯旋轧成形的三维热力耦合有限元模拟

对B10铜合金管坯旋轧成形过程进行三维热力耦合仿真模拟。在模拟分析中分别从等效应力、等效应变和变形温度等方面,将B10铜合金与目前生产成熟的TP2紫铜的模拟结果进行对比,掌握了铜合金管坯旋轧成形的变形规律。相应实验结果证明铜合金管坯有限元模拟具有很好的仿真预测价值,并可用于探索其它类型铜合金管坯旋轧成形规律。

线材热轧过程的三维热力耦合有限元模拟

运用有限元软件MSC.MARC及其接触分析技术,准确模拟了高速线材中轧区五道次热连轧过程。采用真实尺寸,计算并分析了轧制过程中的金属流动、轧制力、轧制力矩、应力、应变以及温度场等的变化规律,模拟结果为工艺参数的优化提供了依据,也对实际生产有重要的参考价值。

单榫头叶片精锻成形规律三维热力耦合有限元模拟研究

单榫头叶片是航空发动机中的一类重要叶片。本文以单榫头叶片精锻过程为研究对象,采用热力耦合方法,利用自行开发的面向叶片精锻过程的三维刚粘塑性热力耦合有限元数值模拟系统3D-CTM,模拟分析了不同工艺参数(变形速度、摩擦因子以及坯料锻造温度)下的单榫头叶片精锻过程,研究了不同工艺参数对叶片精锻成形规律的影响。该研究对制定叶片精锻工艺以及发展叶片精锻技术具有重要的理论意义和实用价值。

零件近净成形新工艺——差温无模锻造的热力耦合有限元模拟分析

以AISI10 4 5钢圆柱体在环形加热源局部加热下的差温无模锻造为例 ,利用热力耦合有限元方法模拟其成形过程。模拟结果表明 ,差温无模锻造作为零件近净成形的一种新工艺是可行的。差温无模锻造成形的关键是要获得和控制金属坯料内部适宜的不均匀分布温度场 ,加热环和冷却环的适当组合可以获得成形所需的温度分布花样。在快速变形方式下 ,变形前的温度分布花样基本上决定了金属的流动模式 ,变形过程的持续加热对其影响甚微 ;在慢速变形方式下 ,变形过程的持续加热对金属的流动模式产生一定的影响。

热力耦合刚粘塑性有限元模拟技术的研究

热锻过程中温度和变形相互之间的影响是非常显著的.以刚粘塑性有限元法和热力耦合模拟热锻过程的基本原理为基础开发了一套有限元模拟软件,对模拟中存在的初始速度场、收敛准则和摩擦条件等关键问题提出了有效解决办法,并以镦粗为例进行了模拟.

考虑热力耦合作用的钻削钛合金材料有限元仿真研究

针对钛合金板钻削过程中考虑热力耦合和不考虑热力耦合的情况,分别建立三维钻削模型并进行有限元仿真分析。采用单因素法分析每转进给量和钻削速度对三维钻削模型和扭矩的影响。结果表明,采用大钻削速度和小进给量能减小钛合金钻削时产生的轴向力。考虑热力耦合模型的轴向力和扭矩大于不考虑热力耦合模型的轴向力和扭矩,但在相同钻孔参数下曲线变化趋势基本一致。采用多元线性回归分析拟合了钛合金板钻削过程中考虑热力耦合和不考虑热力耦合的轴向力预测公式。

线性摩擦焊接过程三维热力耦合有限元分析

采用热力耦合有限元方法,建立了线性摩擦焊接过程三维弹塑性有限元计算模型,综合考虑了异种材料线性摩擦焊接成型过程的几何非线性、材料非线性和摩擦界面接触非线性行为,着重分析了摩擦焊接过程中的不同产热机制及转化规律,直接由焊件材料的性能参数及设定的焊接规范参数对线性摩擦焊接过程的焊接参数、物理参量场的变化规律进行了数值模拟,得到了线性摩擦焊接过程中的温度场和应力场变化规律。为整体叶盘线性摩擦焊接制造技术的发展提供理论基础。

PQF连轧过程轧件三向应力有限元分析

为提高无缝钢管产品质量,依据实际连轧生产工艺,基于Abaqus软件建立5机架PQF连轧三维热力耦合有限元模型,结合连轧过程的特点对模拟结果进行了分析。结果表明,受各道次轧辊位置、变形量、轧制速度等工艺参数的影响,连轧时孔型顶部和辊缝处的径向、周向、轴向应力分布状态并不相同,管内、外表面的轴向应力状态也有差异。进一步对相应规律进行了总结,并讨论了各向应力产生变化的原因及其影响。荒管尺寸参数和轧制力的模拟结果与实测结果相吻合,验证了模型的可靠性。研究结果对连轧过程相关工艺的设计与优化具有参考价值。