楔横轧阶梯空心轴径向压下量对内孔孔径变化影响规律

在阶梯空心轴的轧制中, 径向压下量对内孔孔径的变化有重要的影响. 基于Deform-3D软件建立了楔横轧阶梯空心轴成形的有限元模型, 分析了阶梯空心轴的成形过程和金属流动规律, 以轧后径向压下量和内孔孔径变化的关系为对象, 研究了原始相对壁厚和轧制温度对该关系的影响规律. 结果表明, 随着原始相对壁厚的增大, 相同径向压下量下内孔孔径变化减小; 随着温度从950℃增加到1180℃, 相同径向压下量下内孔孔径的变化先增加后减小, 其中轧制温度为1050℃时最大. 基于模拟计算结果, 应用MATLAB对阶梯空心轴轧制过程中不同断面收缩率下的径向压下量与内孔孔径变化规律进行了拟合, 给出了50%收缩率以上的统一拟合公式. 随后的楔横轧阶梯空心轴实验结果与仿真结果误差在4.6%以内, 验证了有限元仿真结果的准确性.     

复杂螺旋回转体板式楔横轧应力分析

基于DEFORM-3D的有限元软件,模拟螺旋回转体的板式楔横轧成形过程,发现轧制单线螺纹回转体在横截面处只有1个变形区,纵截面有2个变形区.同时,揭示了轧件成形过程中起楔段和展宽段的应力分布及变化规律.     

楔横轧多楔成形铝合金轴心部质量影响规律与疏松位置预测

楔横轧多楔成形铝合金轴过程中,模具工艺参数对成形质量影响较大.利用三维建模软件建立了楔横轧多楔成形铝合金轴的有限元模型,在Deform软件平台上模拟了不同楔横轧工艺参数对铝合金轴成形质量的影响.通过数据分析,获得了楔横轧模具不同工艺参数影响楔横轧多楔成形铝合金轴的规律.研究结果为铝合金楔横轧多楔成形模具的设计奠定了基础.     

基于挡楔与二次闭式的闭开联合楔横轧有限元数值模拟

为解决轴类件楔横轧过程中的凹心问题, 提高材料的使用效率, 采用DEFORM-3D软件建立闭开联合楔横轧的有限元模型, 并通过网格法对闭开联合楔横轧过程中的金属流动规律进行了阐释, 分析了轧件各阶段应力应变分布. 创新使用挡楔和二次闭式轧制的方法, 通过闭式阶段塑造坯料端部形状, 为开式阶段轧制提供凹心补偿. 模拟结果表明, 基于挡楔和二次闭式的闭开联合楔横轧可以有效减少甚至消除轧后端部凹心, 为实现楔横轧的无料头生产提供了理论依据.     

高铁空心车轴三辊斜轧成形仿真及分析

针对目前高铁空心车轴成形工艺投资大、成本高、材料利用率低等问题,采用三辊斜轧成形高铁空心车轴工艺,利用Simufact有限元软件,对1:5的高铁空心车轴进行三辊斜轧成形仿真,分析其成形过程中金属流动规律,应变场、温度场及轧制力的变化规律,阐明其成形机理.在轧制同等尺寸的空心车轴时斜轧的力能参数明显小于楔横轧的.研究结果表明三辊斜轧成形高铁空心车轴工艺可行,为短流程低成本实现高铁空心车轴精确成形及其国产化奠定理论基础.     

楔横轧无料头热剪切制坯工艺参数对端部堆料的影响研究

基于Deform-3D软件建立了楔横轧无料头热剪切制坯的有限元模型,在分析了热剪切制坯过程中端部堆料产生原因的基础上,采用正交试验的方法,分析了棒料剪切温度、剪切摩擦系数和刀具径向进给速度对端部堆料的影响,结果表明剪切温度和剪切速度对端部堆料的影响显著,摩擦系数对端部堆料有一定影响,且端部堆料随着剪切温度、剪切速度和摩擦系数的增加而减小.进而以端部堆料值最小为目标,在考虑加工效率、生产成本和设备能耗的情况下,优选出了一组最佳工艺参数.该研究结果为完善楔横轧无料头热剪切制坯工艺,实现无料头楔横轧提供了工程应用依据和技术支持.     

楔横轧无料头辊剪制坯端部质量研究

为解决辊剪工艺中的端面堆料缺陷,实现楔横轧无料头轧制,运用DEFORM-3D软件建立了辊剪制坯的有限元模型,通过位移法阐明了辊剪过程中堆料缺陷的产生机理,并通过改变工艺参数和创新模具设计的方法来抑制堆料,提高坯料端面的成形质量.结果表明:在设备功耗范围内,堆料值随着轧辊旋转速度的减小而减小,随着进给速度的增大而降低;在模具外圆周处添加挡块能有效地消除堆料缺陷.该研究结果为完善辊剪制坯工艺,实现楔横轧无料头轧制提供了技术支持和理论依据.     

闭开联合楔横轧微观组织温度的影响规律

以42CrMo钢为研究材料,在Deform-3D软件中建立了闭开联合楔横轧热-力-微观组织耦合的有限元模型.通过单因素方法,分析了轧制温度对轧件平均晶粒尺寸的影响规律.结果表明,降低轧制温度,轧件越有利于结晶,平均晶粒尺寸越小;闭式轧制后晶粒随着温度的降低整体得到细化;开式阶段晶粒随着温度的升高,平均晶粒大小变化不明显.通过金相实验与模拟对比发现,两者曲线趋势一致,误差为15%,验证了有限元模拟的可靠性.     

空心坯料楔横轧内孔缩孔变化的影响规律研究

以21-2N耐热合金钢空心坯料为研究对象,采用DEFORM-3D模拟了楔横轧空心坯料的成形过程,对不同工艺参数下空心轧件的变形情况进行研究.根据有限元模拟结果,揭示了不同工艺参数对空心坯料内孔缩孔的影响规律,即空心轧件轧后缩孔率大小和分布沿轧件轴向的变化、轧件内孔大小和分布沿轧件轴向的变化、轧件壁厚的变化等一系列变化规律.分析结果表明,工艺参数的改变会显著影响空心坯料的缩孔.     

形位参数对楔横轧轴件气压压实的影响

鉴于高压气体压实楔横轧轴件内部空洞(浮压法)可以提高楔横轧轴件质量与成品率的特点, 为进一步改善该方法对心部空洞的闭合程度, 运用DEFORM-3D有限元软件, 研究了形位参数对轴件外形尺寸和空洞闭合的影响规律. 研究结果表明: 轴件高径比为2时, 心部空洞最难闭合; 空洞越靠近轴件表面, 其闭合就越快; 空洞数量和形状对其闭合速度的影响较大; 但以上4个因素对轴件外形尺寸几乎没有影响. 研究结果为控制轧件心部缺陷、提高轴件的力学性能奠定了理论基础.     

考虑界面蠕变效应的层合壳结构的力学响应

采用三维有限元方法分析了考虑界面蠕变效应的斜交铺设层合壳结构的力学响应,引入带阻尼弹簧单元模拟Kelvin-Voigt黏弹性界面.与其他学者的解析解结果作对比研究,验证了该有限元层合壳模型的有效性和准确性.进一步研究表明,由于层间界面的蠕变效应,层合壳结构的力学响应随时间发生显著变化;同时,随着时间推移,结构的承载力和整体刚度明显下降,因此在将来的层合结构设计过程中应充分考虑弱界面的影响.     

含弱界面层合梁的压电阻抗分析及参数研究

采用有限元软件ANSYS进行模拟分析, 构建了含弱界面损伤的层合结构压电阻抗(EMI)模型. 分析中选用线弹簧模型对主体结构层间弱界面损伤进行构造, 并与其他学者的解析解以及实验结果进行了对比, 验证了考虑层间滑移或脱粘效应对层合结构进行模拟分析的有效性和准确性. 然后, 基于该模型对含弱界面的微型组合钢梁进行损伤研究. 研究结果表明, 所建立的三维有限元压电阻抗模型能够清晰地检测到损伤的出现和发展. 最后, 讨论了粘结剂等其他参数对该有限元模型的影响.     

航空薄壁管件三辊斜轧减径段壁厚变化规律

创新三辊斜轧工艺可实现薄壁管件减径增厚. 利用刚塑性有限元方法, 以5056铝合金薄壁管件为研究对象, 对薄壁管件三辊斜轧进行数值模拟, 探究薄壁管件坯料端部壁厚对力能参数与壁厚增厚效果的影响. 研究表明, 增厚段壁厚越大, 轴向轧制力越大, 不利于薄壁管件的增厚; 选择坯料端部壁厚为2.5mm, 成形增厚效果较好, 符合增厚段成形后壁厚要求.     

多台阶涡轮轴三辊斜轧减径量对轧制过程的影响规律研究

运用Simufact有限元软件建立了三辊斜轧两道次成形多台阶涡轮轴的仿真模型, 通过数值模拟分析了涡轮轴成形情况, 探究了减径量对轧制过程中轧制力、等效应力-应变以及外圆度误差的影响规律. 结果表明: 随减径量的增大, 轧件第1道次和第2道次的径向载荷、等效应力、等效应变和外圆度误差均呈增大趋势. 综合比较3种方案下的轧件成形情况, 方案2为最佳的道次减径量分配方案, 即第1道次减径6mm, 第2道次各台阶减径量分别为2、9和14mm.     

列车荷载下海相沉积软土循环累积变形研究

以宁波轨道交通1号线②、③和④层海相沉积软土为对象,进行GDS单向振动三轴试验,研究了不同动应力幅值和频率作用下软土的动力学特性.结果表明：动力幅值越大,循环累积塑性变形越大,动应力的幅值大小对累积塑性变形有较明显的影响;在动应力为12kPa时,④层粘土的累积塑性应变比相同条件下②层和③层土的应变大;在相同动应力幅值时,②和④层土随频率增大,③层土则相反.最后,利用修正的指数模型对循环加载累积塑性应变的变化进行拟合,并得到了优化的模型参数.     

铝合金非等界面复合板的轧制可行性分析

基于ANSYS LS/DYNA仿真软件, 探究不同压下率、轧制温度对铝合金非等界面复合板的影响规律, 并通过热轧实验对非等界面复合加以验证. 结果表明: 随着压下率的增大, 垂直压应力也随之增大, 同时垂直压应力呈现流道附近最大, 两端边部最小; 轧制过程中的上下板垂直应力变化趋势一致, 通过最大垂直应力与变形抗力比值分析得出边部区域复合较为困难. 热轧温度在400℃、430℃时, 边部界面在压下率为30%时就能完全复合, 此温度利于复合板复合; 热轧温度在460℃时, 边部界面在压下率为50%时才能完全复合, 不利于复合. 选用仿真优化参数组, 通过实验对比取样发现, 在微观下看到明显的复合界面与非复合界面的交界处, 说明非等界面复合板成功复合, 这为其他金属非等界面复合判断分析提供了理论基础.     

基于实测横摇角的客滚船车辆安全装载方案研究

为验证航区风力达到7级时车辆不绑扎方案的可行性,开展了跟船实测最大横摇角等数据的工作,结合惯性力的计算方法,对装载车辆的安全性进行校核.结果表明:实际风力7级时,典型客滚船装载车辆不绑扎也不会滑移和倾覆;但当有涌浪等特殊海况时,横摇角超过10°时,不绑扎装载车辆不安全.根据校核结果,提出了简单实用、易于推广的车辆安全装载方法.     

相变潜热对焊接数值模拟的影响

基于热弹塑性理论,通过是否考虑相变潜热进行数值计算并通过实验验证,探究焊接相变潜热对焊接数值模拟的影响.结果表明:考虑相变潜热计算所得熔深4.2 mm,熔宽8.2 mm,实验所得熔深4.9 mm,熔宽8.2 mm,所得熔池尺寸与实际焊缝形貌尺寸基本吻合;不考虑相变潜热时,计算出的熔池温度为2 367℃,比实际温度高150℃,热影响区温度为1 189℃,比实际温度高100℃,但二者在冷却阶段差别不大;相变潜热对横向残余应力和厚度方向残余应力峰值有略微影响,差值分别为7 MPa和10 MPa,对纵向残余应力和等效残余应力峰值影响不大.相变潜热对焊接温度场计算影响较明显,对焊接应力场计算影响较小.     

双金属复合钢管界面及焊缝的微观结构

通过金相分析、微区成份分析、宏观和微观断口分析,主要研究钎焊层和焊缝区的微观结构及其对复合钢管工艺性能和使用性能的影响。研究结果表明,镍基钎焊层通过扩散形成界面,实现了完全的冶金结合。组成复合钢管的各层以及焊缝金属的力学性能相近,变形均匀,保证了复合钢管的可焊性和强韧性。铜钎焊复合钢管由于高温铜脆而引发焊接裂纹,且其钎焊层硬度明显高于基层和复层,导致层间剪切及沿界面发生分层脱离,固该铜基合金不宜做复合钢管钎焊料。     

考虑应变率效应的FRP-混凝土界面正拉黏结性能研究

为揭示FRP-混凝土界面正拉黏结性能的应变率效应, 对60个标准试件进行快速荷载下的正拉试验, 研究了加载速率、FRP种类及混凝土强度等级3个参数对FRP-混凝土界面正拉黏结强度的影响规律. 在欧洲规范建议的幂函数模型基础上, 通过回归拟合建立了考虑应变率效应的正拉黏结强度预测模型, 并验证其可靠性. 结果表明: 正拉黏结强度随着加载速率的增大而提高; 在中高加载速率时, 加载速率对正拉黏结强度的影响有减弱趋势; 黏贴CFRP的试件正拉黏结强度明显高于黏贴BFRP的试件; 正拉黏结强度随着混凝土强度等级的提高而提高.