金属捻线成形过程的弹塑性有限元模拟

提出考虑金属捻线成形过程中的大转动几何非线性的共转坐标系弹塑性有限元法 ,将此法用于金属捻线成形过程模拟 ,通过数值计算分析成形过程工艺参数对加工应力应变分布和残余应力的影响 ,为金属捻线成形工艺与结构强度的合理设计提供依据。

钢丝绳成形过程共转坐标系弹塑性有限元分析

钢丝绳强度受其几何结构和成形加工应力的影响很大 .为此采用考虑钢丝绳成形大转动几何非线性的共转坐标系弹塑性有限元法 ,模拟了钢丝绳成形过程 .通过数值计算分析了成形过程捻制反扭转系数和捻制方向组合对钢丝绳加工应力应变分布的影响 。

考虑接触摩擦的金属捻线捻制成形过程计算机模拟

建立了捻线捻制成形过程中的接触摩擦模型,采用小球分裂算法和AugmentedLagrangian法进行接触搜索和接触力计算。提出钢丝绳捻制成形计算机模拟的系统模型,系统能够生成可被ANSYS直接调用进行非线性分析的APDL数据文件。对钢丝绳一次捻制成形过程进行了模拟计算。研究结果表明,非零自扭转系数较自扭转系数取值0.0时,相应的法向接触压力和摩擦接触应力的值较大,且接触应力沿螺旋线呈条状分布;非零摩擦系数与无摩擦条件相比,相应捻制加工应力应变的值较大,且自扭转系数等于1.0时,线截面内的剪应力最小,塑性区对弹性区的制约较小,弹性恢复较大;考虑摩擦时钢线表面的轴向残余应力计算结果比无摩擦条件下的计算结果更接近实验结果。

Augmented Lagrange方法在钢丝绳捻制成形摩擦接触数值模拟中的应用

钢丝绳中金属线间接触摩擦会影响捻制成形加工应力和结构强度。在经典的Coulom摩擦理论的基础上,本文采用AugmentedLagrange方法计算钢丝绳捻制过程中的法向接触力和摩擦接触力,并应用radial return径向回映法修正摩擦接触力试算值。以钢丝绳一次捻制成形过程为例,分析并讨论了摩擦系数和自扭转系数对接触应力和加工应力应变的影响,为钢丝绳成形工艺和结构强度的合理设计提供依据。

基于成形模拟的注塑件熔接缝确定与评价

在塑料注射成形流动保压模拟结果的基础上 ,提出了基于节点特征模型的熔接缝位置确定新算法 ,通过对熔接缝性能影响因素的深入分析 ,创建了基于人工神经网络方法的熔接缝性能评价模型 。

充液拉深对覆盖件成形性能影响的数值模拟

利用板料成形数值模拟技术比较覆盖件成形的常规拉深工艺和充液拉深工艺 ,得出了充液拉深的优势。

钢丝绳捻制成形残余应力的理论与实验研究

采用共转坐标系弹塑性有限元法模拟了钢丝绳捻制成形过程 ,用数值计算和X射线实验分析结果探讨了捻制成形过程中的重要工艺参数反扭转系数Y对捻线加工残余应力分布和弹性恢复变形的影响规律 .研究结果表明 ,Y =0时 ,残余应力以捻线中心为轴呈轴对称一次螺旋状分布 ;用非零反扭转系数捻制成形时 ,钢丝绳股中钢丝的残余应力呈二次螺旋状不均匀分布 .Y <1.0时 ,捻线存在与捻制公转方向相反的扭转弹性恢复 ;Y =1.0时 ,存在着较大的弹性恢复 ;Y >1.0时 ,扭转弹性恢复与捻制成形的方向相同 ,形状冻结性好 .综合考虑钢丝绳成形性、使用安全性和抗拉强度 ,合理的反扭转系数最好取略大于 1.0 .

钢丝绳捻制成形的空间几何模型与有限元分析

根据钢丝绳捻制成形原理 ,在考虑钢丝绳空间几何形状的基础上 ,建立了引入自扭转系数时钢丝绳的几何结构计算模型和钢丝绳捻制成形有限元计算边界条件模型。进而编制了相应的有限元建模程序 ,生成可被ANSYS直接调用的数据文件。分析了钢丝绳一次捻制和二次捻制的加工应力应变变化情况 ,并讨论了自扭转系数对加工应力应变的影响。

工艺参数对板料成形性能的影响

传统上 ,人们对于工艺参数对板料成形性能的影响的认识只是定性的。利用板料成形的计算机数值模拟技术 ,可以定量地考察各种工艺参数对板料成形性能的影响。

板料成形有限元后置处理系统的设计与实现

针对板料成形有限元后置处理系统FASTAMP-POST的开发过程 ,重点论述了面向对象的程序设计方法在有限元后置处理系统中的应用 .通过封装系统基本数据类、派生出高级类的方法 ,建立了面向对象的系统框架 .系统的开发过程表明 ,采用面向对象的程序设计方法可以大大提高开发效率和系统的可维护性 。

钢丝绳成形力学行为的非线性有限元分析

钢丝绳捻制成形过程属于三维梁大转动弹塑性变形问题。钢丝绳的加工应力不仅影响成形性，而且由其引起的残余应力对钢丝绳结构强度有很大影响。为保证钢丝绳成形模拟计算精度和效率，从而为钢丝绳成形工艺与结构强度的合理设计提供依据，本研究建立了考虑大转动几何非线性和材料非线性的共转坐标系弹塑性有限元计算基本方程，在此基础上编制了钢丝绳成形过程模拟计算程序。通过数值模拟计算分析钢丝绳捻制成形过程的反扭转系数对加工应力应变分布和残余应力的影响，计算结果表明：反扭转系数对捻制成形过程中应力应变和残余应力及形状冻结性有显著影响，合理的反扭转系数应取略大于1.0的值。实验结果证实了本文提出的捻线成形过程数值模拟几何模型和有限元计算模型的有效性。

钢丝绳捻制成形接触问题的有限元分析

基于虚功原理建立了钢丝绳捻制成形过程中考虑接触摩擦时的刚度方程,将小球分裂算法用于接触搜索,Augm ented Lagrange法用于计算接触力.以钢丝绳一次捻制成形过程为例,分析了摩擦系数和自扭转系数对接触应力和加工应力应变的影响.研究结果表明,摩擦系数对剪应力的影响比对等效应力和等效塑性应变的影响大;考虑摩擦时钢线表面的轴向残余应力计算结果比无摩擦条件下的计算结果更接近实验结果.

面向对象的板料成形有限元后处理系统

本文论述了面向对象技术在板料成形有限元后处理系统中的应用。通过数据封装构建了系统基本数据类,并在此基础上建立了面向对象的系统框架。在板料成形有限元后处理系统VFORM_POST开发中的应用,表明面向对象技术能极大地提高系统的开发效率和可维护性。

等离子熔积成形热输入数学模型研究

研究金属零件熔积成形中的热输入有利于预测和避免熔积层中出现流淌和坍塌现象。由熔池最小热焓原理,推导一定工艺条件下的熔积热效率,结合Fuerschbach&Knorovsky经验公式,建立了熔池尺寸和扫描速度与表征热输入的特征电流间的预测数学模型。实验结果表明,由模型估算的特征电流值与实验所采用的值相吻合。

在相对论性激光-等离子体系统中模拟激光参数对等离子弧柱形态的影响

基于相对论性激光-等离子体动力学理论和PIC方法建立了激光入射等离子弧柱的模型,该模型描述了激光入射等离子弧后粒子的运动,并模拟了弧柱形态的变化。通过改变激光的平均功率、脉冲宽度以及重复频率,模拟等离子弧柱形态变化,得到的激光参数对等离子弧柱形态的影响规律。通过控制弧柱的直径可以提高材料的熔积性能。计算结果表明增大激光平均功率、脉冲宽度,可以更深地压缩等离子弧;但是,重复频率的影响则会出现波动现象。激光等离子复合加工更适合于精细加工。

基于有限元分析的汽车覆盖件模具设计及优化

介绍了静力隐式弹塑性有限元板料成形软件AutoForm的基本理论和关键技术。利用Auto Form软件实现了汽车覆盖件模具设计 ,包括模具压料面、工艺补充面以及拉延筋设计 ,完成了覆盖件成形过程模拟及优化 ,改变了传统的在有限元模拟后依靠CAD软件频繁进行模具修改的方法。在有限元软件内部实现了模具的参数化设计 ,既缩短了模具设计时间 。

激光等离子体相互作用的数值模拟

基于激光等离子体相互作用的复杂物理过程的数学模型,采用PIC方法分别研究了P极化和S极化非均匀短脉冲强激光入射均匀分布的稠密等离子体时引起的空泡、成丝等物理现象。模拟了激光脉冲在真空中的3维传播形貌。由3维密度分布图发现:激光产生的巨大的有质动力向两侧推动粒子,形成等离子体密度通道;当激光脉冲入射等离子体区域后,纵向加速的电子速度峰值出现在电流峰值处。

等离子熔射射流中粉末飞行过程的数值模拟

在正六边形 7 bit格子Boltzmann(LB)方法等离子射流的温度场和速度场的计算模型基础上 ,采用单个颗粒加速方程 ,建立了一个随机算法 ,实现了对粉末颗粒在射流场中运动过程的模拟 ;计算结果通过动画演示了粉末飞行过程 ,结果表明在射流场一定的情况下 ,减小送粉口径或增加粉末颗粒直径可以提高粉末利用率 ,但后者会降低粉末飞行速度 ;

基于格子玻耳兹曼的等离子体射流中粉末热运动数值模拟

为了探索快速有效的数值计算方法用于研究等离子体射流中粉末群的热运动状态,本文采用格子玻耳兹曼方法计算等离子体射流,使用随机算法跟踪颗粒,模拟了等离子体射流中粉末的加热和运动。计算结果表明:颗粒温度的变化比速度快,颗粒高速区比高温区的范围大。离射流出口越近,沿射流横截面颗粒轴向平均速度和温度波动越大,能获得沿射流横截面方向温度速度较高且分布均匀的位置区间为距离射流出口150 mm^200 mm。实测的粒子温度与速度和计算结果吻合较好,验证了本模型的有效性。论文研究为等离子体加工工艺条件的制定提供了依据。

铝合金激光-电弧复合焊的有限元数值模拟

基于ANSYS有限元分析软件,用APDL语言进行了二次开发,成功实现了铝合金激光-电弧复合焊接温度场三维动态数值模拟;建模时采用不均匀网格划分和余量控制法,实际焊缝和模拟结果基本一致。