小弯曲半径厚壁热揻弯管成形工艺数值模拟

针对小弯曲半径的大口径厚壁弯管成形问题,基于ABAQUS有限元模拟软件,利用Dflux子程序模拟温度场进行顺序热力耦合,对外径Φ426 mm、壁厚50 mm的钢管进行弯曲半径为2.5D的热揻弯管成形工艺过程模拟,对比了不同加热位置对弯管成形质量的影响,发现加热位置与转轴在同一平面时成形质量更高。同时,在一定参数范围内,以减薄率、增厚率、椭圆度和弯曲半径为指标,通过正交试验,结合综合评分法研究了线圈宽度、加热温度和推进速度对热揻弯管成形质量的影响。结果表明,综合得分指标随温度的升高而降低,随线圈宽度增加和推进速度加快而升高,并获取了最佳工艺参数为:线圈宽度40 mm、加热温度900℃、推进速度25 mm·min^(-1)。

液压油箱除气除杂方法研究综述

油液污染是液压系统故障的重要原因之一,提升油液清洁度可以提高液压系统的可靠性。目前,液压系统主要通过液压油箱实现油液中气体分离及污染物去除。综述了国内外诸多学者在除气除杂方法的研究现状,分析并总结了油箱结构设计、污染相自然分离、多相离心分离、磁分离等除气除杂方法的研究现状及特点,对比了异形油箱结构、气液旋流分离器、液压过滤器等除气除杂新设备的发展趋势,并对液压油箱除气除杂技术的发展前景做了展望。

复合板起皱失稳数值模拟模型的建立

复合板被广泛应用于汽车工业、航空航天、国防军工等各大领域,起皱失稳是复合板塑性成形过程中影响零件质量的主要问题之一,而目前能够准确复现复合板起皱形貌的数值模拟模型的建立方式尚不明晰。因此本文以方板对角拉伸试验(YBT)作为对比验证对象,在ABAQUS软件中采用特征值屈曲分析分别与动力显式和静力通用两种常规算法相结合的buckle-dynamic算法以及buckle-static算法,对选用不同建模方式和单元类型建立的模型,以起皱高度、厚向位移和应变云图等为评估依据,进行了起皱形貌模拟对比分析。结果表明,采用buckle-static算法对复合层建模方式建立的常规壳模型分析所得结果的综合性能最佳。若模拟工况复杂或计算不易收敛,分析方法也可选用buckle-dynamic算法。

液压管路流固耦合振动机理及控制研究现状与发展

液压管路系统由于存在多物理场、多尺度及流固耦合非线性等特性,因此其振动特性复杂,且危害很大。又由于工业生产的需求,液压系统正逐步向高压高速和高功重比方向发展,又使得液压管路振动的产生和传播机理变得更为复杂。因此有必要对液压管路的振动机理和控制方法及其研究现状进行总结和分析。阐述液压管路振动的危害性和复杂性,并结合近十年来国内外专家学者对于液压管路振动模型的研究内容,在对考虑多场、多尺度及流固耦合因素影响的液压管路振动机理进行总结的基础上,对液压管路流固耦合线性化动力学模型和非线性振动模型的研究成果进行分析,并对液压管路被动、主动及半主动振动控制的研究进展及研究成果进行评述,在此基础上提出今后液压管路系统流固耦合振动机理及振动控制研究的发展趋势。

磁流变液阻尼器Bingham-多项式力学模型研究

针对磁流变液的流变特性,分别以磁流变液的Bingham力学模型、多项式力学模型和Bingham-多项式力学模型为理论基础,建立磁流变液阻尼器的力学模型,并对三种力学模型进行参数辨识,得到准确的数学模型。搭建一套双通道负载模拟试验台,通过试验研究对比三种力学模型模拟结果和试验测试结果,评估三种力学模型的精度和Runge振荡现象。研究结果表明,Bingham力学模型具有结构简单、物理量意义明确和较强的工程实用性等优点,但缺点是模型精度较差;六阶以上多项式力学模型模拟精度较高,但是随着多项式阶数的升高,模拟曲线的Runge振荡现象也越来越严重,而且曲线有可能失真;提出的Bingham-多项式力学模型能够同时解决传统多项式力学模型中低阶曲线精度低和高阶曲线易振荡的问题,模型的模拟结果和试验测试结果吻合精度较高。研究结果可为磁流变液阻尼器在振动控制领域中力学模型的选择提供参考。

热等静压制备TC4合金内筋圆筒件的组织与力学性能

采用有限元模拟技术研究TC4合金内筋筒形件在热等静压(HIP)过程中的致密化行为,通过响应面技术获得优化的HIP工艺参数,并开展优化工艺条件下的HIP实验;分别对HIP制备TC4合金内筋筒形件的不同部位开展致密度、力学性能测试以及微观组织和断口形貌表征。结果表明:TC4合金内筋筒形件的外表面优先致密,筒壁和筒底芯部的致密度最高,HIP压力对致密化的影响高于保温保压时间对致密化的影响;HIP制件筒壁和筒底的组织致密均匀、室温拉伸性能接近,筒壁室温拉伸性能均略优。350℃时,筒壁和筒底的拉伸性能差值进一步缩小,抗拉强度保持率达到近70%。室温和350℃拉伸变形试样均以韧性断裂为主的断裂特征。

基于两级压力源的液压机快锻节能控制研究

针对传统电液比例阀控快锻液压机系统功率浪费严重的问题,采用四象限负载轨迹分析方法,对其快锻工况下能量分配及流动情况进行研究,得到不同执行器的负载特性,并以满足不同执行器的负载匹配为目标,同时兼顾快锻过程中的能量回收及再利用,提出一种基于两级压力源的新型液压机快锻节能系统。研究两级压力源的参数设计及匹配问题,给出两级压力源构成元件的模型和参数计算方法。采用功率键合图的建模方法,建立快锻液压机系统的数学模型,对两级压力源快锻液压机系统的功率流进行仿真分析;基于0.6 MN液压机试验台,对该快锻系统的控制和节能特性进行试验验证。结果表明,基于两级压力源的新型液压机快锻系统加载时控制精度达到1.5 mm,有用功提高至24.4%。与传统的电液比例阀控系统和采用蓄能器的液压机快锻系统相比,该系统不仅满足了不同执行器的负载匹配需求,而且具有能量存储和再利用的功能,大大降低了装机功率和节流损失,且实现了零溢流。

ABS高速开关阀液压力影响因素研究

高频小流量高速开关阀用于汽车防抱死制动系统(ABS)增压与减压的控制,在不同温度环境下,其可靠的动态特性是ABS正常工作的重要指标。高速开关阀阀芯高频运动过程中,主要受到电磁力、液压力等因素的影响。针对液压力,建立高速开关阀不同温度、阀口两端压差、阀口开度的有限元仿真模型,分析温度、阀口两端压差和阀口开度不同时,高速开关阀液压力的变化规律。仿真结果得知,在相同的阀口开度和压差下,液压力随温度的升高而减小;阀口开度越大,液压力受温度的影响越大;同一压差和温度下,液压力随阀口开度的增大而减小。通过探寻温度、阀口两端压差及阀口开度大小对高速开关阀液压力的影响,为准确研究高速开关阀动态特性提供理论依据,从而为提高汽车ABS响应特性奠定理论基础。

枝杈类锻件挤压成形工艺参数对折叠缺陷的影响分析

针对枝杈类锻件挤压成形中易出现折叠缺陷的现象,通过Deform-3D软件研究了成形参数对枝杈根部金属流动及折叠缺陷的影响。结果表明,金属流速不均匀和金属的汇流是造成锻件折叠缺陷的主要原因;最大折叠长度Llap随冲头底锥相对直径d/D、冲头凸台锥度β的增大而增大;随枝杈根部圆角半径r的增大而减小。改变工艺参数可有效改变枝杈根部金属的流动状态,减小或消除折叠现象,获得无折叠缺陷的枝杈类锻件。试验结果证实了数值模拟的准确性。

足式机器人液压驱动关键技术研究综述

足式机器人以自然界亿万年进化而成的哺乳动物、足式爬行动物或昆虫等足式生物为仿生原型,兼具足式生物肢体运动的灵活性和野外多种复杂地形的适应性,特别是与具备高功重比和快速响应能力优势的液压驱动相结合,大幅提升其运动性能和负重能力。首先,介绍足式机器人应用背景及其液压驱动基本原理,分析液压驱动在足式机器人设计与控制中的重要作用,列举现已公开的国内外多种形式液压足式机器人。其次,阐述近年来国内外研究机构针对足式机器人液压驱动单元、液压动力单元和液压控制方法三方面关键技术,取得的研究进展和研究成果。最后,从与仿生学深入融合的角度,提出了液压足式机器人腿部“肌骨”一体化仿生设计、机身“内脏”紧凑式仿生排布与控制“神经”多层级仿生融合的前沿发展趋势。

液压集成块湍流模型修正及内流特性分析

基于粒子图像测速技术(PIV)建立了带有刀尖角容腔的直角转弯流道流场的数值计算模型,并进行三维流场仿真。通过将数值计算得到的典型涡系结构与实验结果进行对比,考察了工程上常用的7种湍流模型对带有刀尖角容腔直角转弯流场的预测性能。通过定义权重误差K,筛选出S-A模型作为基础湍流模型并对其进行了参数修正。结果表明,当S-A模型Cb1取值从默认值0.1355修正为0.17时,出流方向正对刀尖角容腔模型权重误差值上升25.0%,入流方向正对刀尖角容腔模型权重误差值下降34.7%,修正后的S-A湍流模型对两种直角转弯流场的综合预测精度有所提高。运用筛选修正后的S-A湍流模型分析了4种典型直角转弯流道的内流特性,结果表明圆弧过渡直角转弯流道相比于带有刀尖角容腔的转弯流道具有更小的压力损失。

参数摄动对四足机器人液压驱动单元位置控制特性影响

高性能四足仿生机器人的设计要求驱动其关节运动的液压驱动单元具有良好的动态特性,但由于液压驱动单元工作参数摄动和其固有的复杂非线性,使得多数情况下液压驱动单元的控制性能受到制约。采用机理建模方法,针对四足机器人采用的一种对称阀控制对称缸的液压驱动单元结构,综合考虑控制器饱和特性、伺服阀压力-流量非线性、伺服缸活塞初始位置变化、库伦摩擦非线性等因素的影响,建立了液压驱动单元非线性数学模型,给出了其液压固有频率和阻尼比表达式;运用Matlab/Simulink软件系统搭建了其非线性仿真模型,在相同工况下,分析了不同控制器比例增益的液压驱动单元位移阶跃响应的仿真及试验结果,以验证仿真模型;并搭建了液压驱动单元性能测试试验台,通过仿真与试验分析,进一步研究了控制器比例增益、系统供油压力、液压驱动单元初始位移、负载力、负载质量、负载刚度对液压驱动单元动态特性的作用机理和影响规律。研究结果表明,建立的非线性数学模型准确、实用,且以上参数的改变均会对液压驱动单元位置控制特性产生不同程度的影响,其影响规律可为四足仿生机器人液压驱动单元控制器参数的在线优化奠定基础。

基于响应面法的液压集成块直角转弯流道优化

为优化液压集成块流道工艺参数,在单因素分析基础上,选择流道交连形式、直径、刀尖角伸出比为自变量,以总压损失系数为响应值,运用Box-Benhnken Design(BBD)法设计了3因素3水平响应面设计试验。以ANSYS FLUENT12.0软件为工具对集成块内部流道的三维流场进行了数值仿真计算。结果表明,BBD方法预测的总压损失系数与实际仿真结果吻合良好,验证了不同速度工况下直角转弯流道最佳因素水平取值具有相似性。最优参数组合为交连形式b、流道直径14.64mm以及刀尖角伸出比67.53%,与最不利因素水平相比,总压损失下降11.15%,如采用圆弧过渡直角转弯流道,总压损失则可降低64.57%,这为集成块流道参数优化指明了方向。

挤压工艺参数对枝杈类锻件折叠缺陷的影响

针对枝权类锻件挤压成形过程中枝权根部出现折叠缺陷的问题，基于DEFORM-3D体积成形软件研究了工艺参数对金属流动及折叠缺陷的影响规律。通过数值模拟和试验研究，发现改变枝权角度等工艺参数，可有效改变枝权根部成形时金属的流动状态，减小或消除折叠现象。研究结果表明，最大折叠长度Llap随模具圆弧外端与冲头环形平面距离h、冲头挤压速度w的增大而减小，随枝权角度α的增大而增大；当枝权角度为定值时，减小冲头底锥相对直径d／D值或采用双向挤压可显著降低折叠缺陷的产生。