钛合金切削中切屑形态与残余应力的仿真与实验研究

钛合金作为航空工业的常用材料,其加工后的残余应力会严重影响到零件的使用寿命。本文针对钛合金加工建立了基于CEL方法的仿真模型,并搭建正交实验平台测量切屑形态和残余应力来验证模型的有效性。将所提模型与传统的拉格朗日方法和ALE方法进行比较,结果表明CEL方法虽然耗时较长但是预测结果更加准确并且不产生网格畸变,综合性能最优。最后基于所提方法探究不同进给量和刃口半径影响下的切屑形态和加工表面残余应力。结果表明,随着进给量和刃口半径的增大,切屑锯齿化程度和等效切屑厚度增大,表面残余应力随着进给量和刃口半径的增大变得更压。

2219铝合金厚板搅拌摩擦焊搅拌头结构参数优化

为探究搅拌头几何形貌对2219铝合金厚板搅拌摩擦焊核心区温度场的影响,基于ABAQUS/CEL建立了18 mm厚2219铝合金FSW三维过程仿真模型,应用有限元分析法对焊接过程进行仿真研究,得到了焊接核心区测温点实时温度循环曲线。利用自主研发的热电偶测温系统对焊接温度场相应测温点温度进行检测,经过对比可知,不同转速试验和仿真数据曲线变化趋势基本相同,验证了所建立的FSW过程仿真模型的有效性。探究了搅拌头结构参数对FSW过程核心温度场的影响规律,针对搅拌头的轴肩尺寸、搅拌针锥角、轴肩凹角、螺纹升角等结构尺寸设计了4因素3水平正交试验。结果表明,轴肩直径对核心区温差的影响最为显著,当搅拌头的轴肩尺寸为36 mm、搅拌针锥角为6°、轴肩凹角为2.5°、螺纹升角为11°时,搅拌头结构尺寸较为合理,核心区温差值较小。

水下爆炸载荷下金字塔夹芯板抗冲击性能及破坏模式研究

研究金属夹芯板在水下爆炸冲击下的动态响应和抗冲击性能,对提升舰船防护能力有重要意义。利用等效水下爆炸冲击加载实验装置对金字塔点阵夹芯板进行实验,得到其动态响应规律;结合Abaqus流-固耦合仿真对实验进行计算,结果与实验误差较小,验证了仿真的有效性,得到了金字塔夹芯板动态响应的三个阶段特征。通过后面板变形和芯层塑性吸能评估了夹芯板的抗冲击性能。针对不同参数的夹芯板,利用仿真分析了其不同的破坏模式;利用多目标优化方法对金字塔芯层参数进行优化。研究结果表明:夹芯板面板总厚度一定时,拥有较薄前面板和较厚后面板的夹芯板抗冲击性能更强;不同粗细的金字塔杆件组成的芯层破坏模式不同,但后面板变形相近;芯层的塑性吸能占比随着冲击载荷的增大而减小;优化后的夹芯板抗冲击性能显著提升,优化结果对金字塔夹芯板的设计具有指导意义。