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.     

工艺参数对5CrNiMo18变截面锥形薄壁回转件强力旋压成形壁厚均匀性影响

锥形薄壁回转件大量应用于航空航天领域,变截面锥形回转件是其中难以成形的零件之一.本文基于Simufact.Forming仿真软件,对5Cr Ni Mo18不锈钢材料强力旋压成变截面锥形薄壁回转件的过程进行仿真模拟,分析芯模转速、旋轮进给比、摩擦系数3个主要工艺参数对锥形件的壁厚均匀性的影响.使用正交试验方法设置参数组合,用极差法分析试验数据,得出影响因素的主次及较优参数组合.研究表明:当芯模转速1 200 mm·min-1,旋轮进给比1 mm·r-1,摩擦系数0.15时,壁厚极差最小.旋轮进给比对壁厚极差影响最大,随着旋轮进给比增大,壁厚极差先增大后减小;芯模转速对壁厚极差影响次之,随着芯模转速增大,壁厚极差先减小后增大.研究结果为提高旋压成形航空机匣质量提供了理论基础.     

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.     

工艺参数对GH4169壁厚渐变锥形回转件热强旋成形壁厚均匀性的影响

以GH4169高温合金为材料, 在Deform-3D软件中建立了壁厚渐变锥形回转件热强力旋压有限元模型. 通过正交试验法, 研究分析各工艺参数对工件整体壁厚偏差影响程度的先后次序, 并得到最优工艺参数组合. 结果表明, 各工艺参数对工件整体的壁厚偏差影响的主次关系依次为: 旋轮圆角半径、旋压温度、旋轮进给比、芯模转速; 最优工艺参数组合为: 旋压温度1000℃, 旋轮圆角半径4mm, 芯模转速240r?min-1, 旋轮进给比0.3mm?r-1. 通过热强力旋压实验, 对比分析实验结果和仿真结果发现, 两者趋势相同, 整体壁厚偏差平均值误差为14%, 表明仿真模拟可靠, 可为壁厚渐变锥形回转件精确成形提供参考.     

基于正交试验的高铁轴承内圈冷辗扩壁厚均匀性优化分析

为提高高铁轴承内圈冷辗扩成形壁厚均匀性, 应用ABAQUS软件建立高铁轴承内圈非对称冷辗扩有限元模型, 并进行了相关模拟. 基于正交试验方法, 以冷辗扩成形后轴承内圈的壁厚均匀性为试验指标, 获得了芯辊初始进给速度(A)、锥辊转速(B)和驱动辊转速(C)对壁厚均匀性的影响规律, 并利用极差分析法和方差分析法对轴承内圈冷辗扩工艺参数进行优化. 研究结果表明, 工艺参数对内圈壁厚均匀性影响的主次顺序为 , 并得到了最佳工艺参数组合.     

一种灯饰外罩的剪切与拉深旋压组合工艺

针对一种带有锥面与圆柱面组合形状特征的灯饰外罩,提出了采用剪切旋压结合多道次拉深旋压的组合方法进行成形,并对相应的工艺特点进行分析,为实际生产提供理论依据.研究中,通过板坯尺寸参数的计算与多道次旋轮路径的设计,确定了旋压试验方案,并在此基础上开展组合旋压的工艺试验,检验了灯饰外罩旋压件的形貌尺寸,并进一步分析了锥面与圆柱面部分的壁厚分布,发现锥面部分壁厚分布符合剪切旋压规律,圆柱面部分壁厚分布呈先小后大趋势,并揭示其原因.     

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.     

工艺参数对高铁轴承外圈端面成形质量的影响

为了实现高铁轴承外圈的精确成形, 应用ABAQUS有限元软件, 对不同工艺参数下的冷辗扩轧制过程进行了有限元模拟, 得到了工艺参数对高铁轴承外圈成形质量的影响规律为: 较大的驱动辊转速和芯辊直线进给速度有利于坯料上端面的成形, 较小的轧制比获得的坯料上端面成形质量较好.     

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.     

基于响应面分析法中空吹塑制品壁厚分布的优化设计

针对经验法确定吹塑制品壁厚尺寸而导致其力学性能过剩或不足、原材料浪费等问题,通过使用响应面分析法和有限元分析法,以吹塑制品质量最小、提升其力学性能为目标,建立吹塑制品壁厚分布优化的数学模型,对制品的壁厚分布组合进行研究;在限定的目标条件内,获取制品的最佳壁厚分布组合,为研发过程中的壁厚尺寸提供选取标准.研究结果表明,通...     

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.     

上海一座多联曲线高架桥的分析

本文对上海一座具有悬臂铰节点的多联曲线连续箱形梁桥的可行性方案提出了两种比较实用的分析方法。第一种分析方法系基于曲线薄壁梁的翘曲扭转理论的解析法,第二种为考虑翘曲作用的曲线格子梁理论的刚度法。所得分析结果基本吻合,它表明两种方法的可靠性。两者比较,后者节省机时,应用简捷而且不受支座条件和断面变化的限制,具有更大的适应性和灵活性。本文系国家自然科学基金资助研究项目“大城市高架桥理论分析的研究”的内容。有关的计算机程序现已扩充应用于其它形式的曲线桥梁分析。     

薄壁圆管轴向冲击下的动态特性研究

采用落锤冲击实验机和材料实验机(MTS)研究薄壁圆管轴向载荷下的动态力学特性,得到不同冲击速度下的轴向力-位移曲线.发现惯性对薄壁圆管轴向压缩的动态吸能特性影响不大,而落锤不同冲击加载速度即代表应变率的变化引起的薄壁圆管材料屈服应力的提高,使得薄壁圆管比吸能SEA(单位质量结构所吸收的能量)和平均轴向压缩力Pm随着应变率的增加而呈上升趋势.对不同应变率下的Pm进行无量纲化处理,发现实验结果与前人推导的理论结果趋势一致.对比动态和准静态实验结果,发现圆管的动态变形模态相比准静态结果发生了改变,更高速度冲击下薄壁圆管的动态特性有待进一步研究.     

薄壁曲线梁空间等效节点荷载

本文根据断面周线不变形的薄壁曲线架翘曲扭转理论，用能量原理和力法导出了空间曲线架在八类荷载作用时的固端力计算式。它与作者导出的空间薄壁曲线架的单元刚度矩阵为应用矩阵位移法进行薄壁结构空间分析提供了必要的理论基础。在分析中，考虑了断面的剪切中心与形心不重合的影响。     

复合材料力矩管扭转性能的研究

为了研究缠绕角度对玻璃纤维增强复合材料管(GFRP)扭转性能的影响和给在实际应用中提供依据,本文研究采用湿法缠绕成型工艺制得了具有不同缠绕角度的GFRP管.通过测试缠绕管的破坏扭矩来分析影响复合材料缠绕管扭转性能的各项因素,并与理论计算值进行了比较.研究结果表明,缠绕管扭转破坏的主要形式为面内剪切破坏.当缠绕角度在25°至60°范围内变化时,随着缠绕角度的增大,复合材料缠绕管的壁厚逐渐减小,抗剪性能逐渐减弱且扭转破坏形式有分层情况出现.当缠绕角是25°时,缠绕管的抗扭性能最佳,最大扭矩为118N.m,对应的扭转强度为209MPa.     

城市曲线斜支承桥梁的分析

本文以线性正交支承曲线格子梁理论为基础、对城市高架桥和立交桥中正在研究的斜支承曲线桥梁提出解析方法。通过与日本一座斜支承三跨连续的曲线桥的理论值及实验值的比较,计算结果吻合良好,验证了本方法的可靠性。此外,本文还分析了斜支承的斜角对曲线桥截面内力与支座反力的影响。     

钢-LVL组合工字形梁受剪性能研究

将单板层积材(LVL)和冷弯薄壁型钢通过结构胶复合形成工字形截面的组合梁,以组合梁的剪跨比、腹板和翼缘LVL厚度为参数,对9根钢-LVL组合工字形梁进行受剪性能试验,观察其在不同荷载作用下的破坏现象、破坏形态、应力变化及挠度的发展,对受剪承载力的影响因素进行分析,并提出组合梁的跨中挠度及受剪承载力的计算方法.试验结果表明,钢-LVL组合工字形梁的整体工作性能较好,组合效应显著,其受剪承载力与剪跨比、腹板厚度及翼缘厚度有关.当剪跨比小于2.5时,试件表现为明显的剪压破坏,腹板厚度、翼缘厚度的增加以及剪跨比的减小,可以有效地提高其极限受剪承载力.提出了组合梁的跨中挠度和受剪承载力计算模型,与试验结果吻合良好,实测挠度与计算挠度误差在8%以内,受剪承载力试验值与计算值平均误差不超过10%.     

宁波轨道交通试验段地下连续墙槽段稳定性分析

以宁波轨道交通试验段车站深基坑地下连续墙为工程背景,采用抛物线柱体模型对有超载工况地下连续墙的槽壁稳定性进行分析.探讨了护壁泥浆作用下,模型参数对槽段稳定的敏感性及安全系数的影响.结果表明：地下连续墙施工槽段是稳定的.对槽段平面位置、深度和垂直度进行的检测也验证了计算结果的正确性,可为宁波地区类似工程提供理论和实践依据.