基于激光超声的钛合金裂纹合成孔径组合成像研究

针对钛合金内部疲劳裂纹激光超声成像问题,提出了一种基于合成孔径聚焦技术的多模式组合成像方法。采用扫描激光源法,通过提取不同探测位置的时域模式回波信号,根据Bscan图中反射纵波与反射横波的幅值分布,将裂纹回波时域特征进行分区重组,对其进行反演聚焦完成了对内部裂纹的识别及图像重构。使用COMSOL Multiphysics对钛合金板材内部裂纹成像过程进行数值模拟并通过MATLAB图像算法验证了其可行性。与单一模式波成像相比,采用反射纵波与反射横波组合的成像方法有效减少了伪像,实现了对内部裂纹的定位及图像重构,重构裂纹位置X轴与Y轴相对误差均在3以内。

基于浮动凹模和分流原理的圆柱直齿轮冷精锻成形过程有限元模拟

圆柱齿轮冷精锻成形时变形抗力高,流动性差,齿形填充困难,模具磨损严重,寿命低,阻碍了冷锻工艺的推广。以大模数重卡汽车用圆柱直齿轮为研究对象,利用分流原理结合浮动凹模结构设计了直齿轮预锻及终锻二步工艺方案及模具工装;在此基础上,利用DEFORM-3D软件建立了圆柱直齿轮的冷精锻成形的有限元模型,对齿轮成形过程进行了数值模拟,分析了成形载荷、应力及应变场的变化规律,为模具设计及高性能齿轮的锻造提供一定的指导和参考。

ABAQUS二次开发在环轧仿真中的应用

径轴向环轧运动控制复杂,工艺曲线难以获取,环件尺寸精度要求高,环轧仿真难度大。基于有限元软件ABAQUS二次开发,在已知毛坯及成品尺寸,选择轧制曲线类型的条件下,实现环轧模型的参数化建模。通过对环件外圆直径按椭圆拟合方法,计算得到等效外圆直径及偏心量,实时监控环件外直径扩大速度,及环件偏心量,采取自主整圆方法调控环轧过程。为减少网格畸变,提出考虑轧制比的单元尺寸设计方法。结果表明,该软件已成功运用于4米级、铝合金7050的矩形截面环件的轧制仿真,直径误差为0.4%,偏心量最大为12.880mm,环件终轧应力、应变及温度分布均匀,该软件的运用可有效提高中小型环件的环轧仿真效率。

基于固有应变法的桅杆焊接工艺仿真

桅杆的材料为Q345B,通过采用焊接的方式,将桅杆的底板、侧板、顶板和加强筋焊接成装配件。桅杆在焊后存在变形,需要通过热校形来减小和控制变形量。基于固有应变法对桅杆的焊接成型工艺进行仿真,通过三维弹塑性有限元仿真,得到焊接成型过程中焊缝周围的残余应力分布和固有应变分布趋势,进而通过固有应变法获得桅杆焊后的整体变形。

钛合金疲劳裂纹激光超声数值模拟研究

采用COMSOL Multiphysics软件建立了预制初始裂纹的TC4钛合金板热力耦合模型,分析了激光超声过程中多探测点表面波传播特性及与裂纹信息的表征关系,研究了探测点位置、裂纹深度及形状对裂纹回波信号特征的影响规律,克服了现有激光检测研究中无法精确表征裂纹的不足。结果表明,当激光源位置不变时,探测点越接近裂纹,表面裂纹回波抵达时间越短,幅值也逐步衰减;随裂纹深度的增长,表面裂纹回波的峰值也在增长,并且在裂纹深度大于1.0 mm时呈快速线性增长趋势;通过三种裂纹形状波形比对,发现裂纹形状对检测精度的影响可忽略不计;通过对转换横波和裂纹回波路径与抵达时间的计算,实现了对裂纹深度的表征及定位,检测误差不大于4%。