轮毂螺栓断裂有限元分析

应用有限元法预测了轮毂螺栓断裂的原因。通过拉伸实验获得了JIS SCM435热处理后的力学性能,应用理论计算得到某轮毂螺栓的摩擦系数,基于Normalized C&L韧性断裂准则计算得到该螺栓的断裂系数。应用DEFORM-3D仿真软件对该螺栓的断裂过程进行了有限元模拟分析。结果表明,该轮毂螺栓的断裂是由于外力施加扭矩过大所导致。当螺母开始拧紧时,在剪力作用下,与螺母咬合的第一圈螺纹牙根处应力最大,当拧紧达到一定程度后,第一圈的螺纹牙受到严重破坏,观察螺栓内部应力变化时,螺母下方未咬合螺纹段的中心处的应力开始增大,并向外扩散,表明此时拉力起主导作用。在最后的断裂阶段,拉力逐渐减小,剪力开始起主导作用,从产生裂痕的牙根表面处,由外向内以45°形式产生断裂,与实物断裂形貌基本一致。研究结果可作为推测断裂原因的参考。

内十二角法兰螺栓头部断裂仿真研究

针对内十二角法兰螺栓成形过程中,杆部长度为69和70 mm时,螺栓头与杆部之间拐角位置的损伤程度进行了研究,指出Freudenthal断裂准则能较好的表现其损伤程度。在此基础上,预测了螺栓拧紧时的断裂位置和扭矩。金属流线仿真结果显示,杆部材料向下流动,使拐角位置的金属流线呈现凹陷弯曲的形态,并贴近拐角表面。对此,提出了沿着金属流线空洞被拉长的理论假设,发现空洞被拉长时,应力集中程度增大,更加容易断裂。拧紧断裂和金属流线实验结果与仿真结果基本一致,表明内十二角法兰螺栓成形过程中,杆部材料向下流动,使拐角位置的损伤程度增加,同时,金属流线凹陷弯曲和贴近表面的形态特征也促进了其断裂过程。

基于上限法的闭式冷正挤压棒料脱膜状态分析

考虑一种非磷系润滑膜的脱膜长度,通过上限法分析模型对棒料的闭式冷正挤压工艺进行了分析。通过实验获得了脱膜长度随锥模半角和断面收缩率的变化规律。实验结果表明,随断面收缩率的增长,脱膜长度快速增长。随着锥模半角的增长,脱膜长度也在增长,但是锥模半角增大到一定程度后,脱膜长度的增长幅度减小。求得总功率为最小时的最佳锥模半角,范围是15°~28°,最佳锥模半角随脱膜长度的增加而增加。在成形载荷方面,与DEFORM商用有限元分析软件的仿真结果进行了比较,上限法算得的成形载荷略大于有限元仿真结果,而且两者的载荷曲线较为相近,证明了该上限法分析模型的合理性,也表明上限法更有利于成形设备的选型。

基于仿真金属流线的冷锻表面粗糙带预测及改进

采用仿真金属流线的形态特征解释了某螺栓的法兰平面产生粗糙带的原因,通过理论分析,提出了一种改善粗糙度的预成形设计方法。仿真结果表明,仿真金属流线可以预测冷锻件表面的粗糙位置,相比于法兰平面与模具接触面间产生的剪切应力,金属流线的局部凸起对表面粗糙度影响较大。依据改进后的方法进行了试验,结果表明,试验结果与仿真结果基本一致,改进后的金属流线细密,法兰平面周围组织呈颗粒状均匀分布。法兰量产结果表明,改进后的设计方法不仅消除了粗糙带,同时提高了模具的使用寿命。