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.     

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.     

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.     

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.     

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.     

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.     

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.     

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.     

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.     

基于ANSYS的X80管线钢MIG焊温度场数值模拟

为了实现X80管线钢MIG焊温度场的数值模拟,并探究焊接速度对熔池的影响.借助ANSYS软件,建立三维有限元模型.采用双椭球热源模型和生死单元技术,考虑材料随温度变化的物理性能参数、辐射散热及对流等因素的影响,对焊接温度场进行数值模拟,获得温度场的分布规律和不同位置的焊接热循环曲线,对比分析熔池在不同焊接速度下的穿透深度,并进行试验验证.结果表明,计算结果与试验数据吻合良好,在焊接电流为154 A,电压为28 V,焊接速度为10 mm/s时,所得焊缝形貌良好.该模型为进一步研究焊接应力场、应变场以及优化焊接工艺参数提供有效依据.     

扶手椅型单壁硼氮纳米管的尺寸对α-Ala手性转变的限域影响

采用量子化学ONIOM(B3LYP/6-31++G(d,p):UFF)方法研究限域在扶手椅型单壁硼氮纳米管[(SWBNNT(5,5)、SWBNNT(6,6)和SWBNNT(7,7)]内,α-Ala的结构和手性转变机制.分子结构分析表明:与单体α-Ala相比,受限于SWBNNT(5,5)内的α-Ala分子沿纳米管轴向被拉伸,骨架C-C-C键角和C-C-N-C二面角明显增大,其他结构参数略有变化;受限于SWBNNT((6,6)、(7,7))内的α-Ala结构变化愈来愈不明显.手性转变反应势能面计算结果表明:与单体α-Ala相比较,α-Ala在SWBNNT((5,5)、(6,6)、(7,7))内时,羧基内氢转移和氢从手性碳转移至羰基的能垒,随纳米管管径的降低而降低.手性转变反应路径研究发现:α-Ala在不同直径的SWBNNT((5,5)、(6,6)、(7,7))内时,完成手性转变所经历的反应路径条数以及过渡态和中间体的个数不同,体现了扶手椅型SWBNNT尺寸的变化对α-Ala手性转变反应通道的影响.     

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.     

刚柔嵌段共聚物与均聚物在溶液中的自组装

采用耗散粒子动力学(DPD)模拟方法研究了向刚柔嵌段共聚物溶液中掺入均聚物的自组装行为.当掺入的刚性棒或柔性高分子链浓度不同时,由于刚性棒的取向性及柔性高分子链构象熵的变化,观察到了一系列丰富的相结构,如双层柱状、层状、层柱共混状、反转的空心柱状等.少量的均聚物和刚柔嵌段共聚物溶液共混后的密度分布显示,均聚物聚集于胶束相结构的中心.     

镁合金空心螺钉内固定治疗股骨颈骨折的有限元分析研究

利用有限元分析方法探究镁合金空心螺钉内固定治疗股骨颈骨折的生物力学特性, 旨在为临床治疗股骨颈骨折提供一种新的思路. 选取一例青年健康志愿者的下肢CT数据建立股骨三维模型, 在Mimics插件3-matic中建立股骨网格并赋予网格材料属性, 利用Solidworks 17.0软件建立空心螺钉模型, 将上述2个三维模型导入Workbench 2020软件中, 分别赋予空心螺钉镁合金、钛合金材料属性, 进行对比分析, 记录股骨及空心螺钉的峰值、应力分布值和股骨位移. 结果表明, 钛合金螺钉内固定模型最大应力为357.27MPa, 最大位移为0.034mm; 镁合金螺钉内固定模型最大应力为311.27MPa, 最大位移为0.034mm; 2组不同材料的空心钉结果数值差异不大. 研究表明镁合金空心螺钉和传统钛合金空心螺钉力学性能相似, 且镁合金更加亲和人体, 在临床方面可以镁合金空心螺钉代替钛合金空心螺钉治疗股骨颈骨折.     

热涨落对斜面落体运动的影响

用蒙特卡洛方法，模拟并分析了在二维刚性斜面上粒子的随机行走，发现了重力的作用下沿斜面作随机行走的粒子的平均平方位移随时间呈指数变化，引入一有效指数以研究有取向性的粒子的扩散运动，发现在不同时间（蒙特卡洛步）下粒子坐标在x轴（斜面横向）上投影呈（Gauss分布，分布的半高宽与时间平主根成正比，并与取向参数有关。     

电渣熔铸中渣池深度对金属熔池深度影响的有限元模拟

渣池和金属熔池是电渣熔铸过程中两个最重要的区域。渣池深度是基本的工艺参数,直接影响到熔铸过程的稳定和熔铸效率,金属熔池深度则是重要的目标控制参数,直接影响着熔铸件的结晶,从而影响产品的质量。采用有限元法,耦合求解了渣池电场和渣池及熔池温度场,得出了不同渣池深度条件下金属熔池深度的变化情况。最小二乘拟合模拟结果表明,金属熔池深度与渣池深度呈负线性相关。实验研究验证了模拟结果的正确性。研究结论将为实际生产中优化工艺参数、提高生产率和控制铸锭质量提供参考依据。     

压强和温度对聚苯乙烯自由体积的影响

在30～130℃温度范围内测量了聚苯乙烯(PS)样品中的正电子素湮没寿命,据此计算了样品中自由体积的大小和自由体积分数,发现在不同的温度范围,它们随温度变化的斜率不同,由此确定了PS的玻璃化转变温度为80℃.同时,还研究了不同压强对PS的自由体积的大小、浓度及分布的影响.实验结果发现,压强从6MPa增大到20MPa时自由体积分布变窄.同时,当压强超过100MPa,o-Ps寿命分布由单峰变成双峰.这说明高的外力场作用下,样品中分子链构型发生变化,导致分子链堆积密度增加及局部有序区域的形成.     

基于AR法的沿海地区强台风风场模拟研究

台风风场模拟是研究各类高耸构筑物、大跨度桥梁和大型空间结构风致破坏机理的重要基础.基于不随高度变化的台风功率谱、自回归法和竖向相关性简化表达式模拟了沿海地区的强台风风场模型;得出了给定平均风速条件下,不同高度处的脉动风风速时程曲线.结果表明,模拟谱的功率谱密度与目标谱较为一致,模拟风速可用于结构的风振响应分析.     

热滚压成型工艺参数对微流道回复率的影响

为研究热滚压成型工艺参数对微流道成型弹性回复的影响, 基于Maxwell模型建立了微流道截面弹性回复率与各工艺参数之间函数关系的分析模型, 并利用非线性有限元仿真软件ABAQUS对PMMA、PVC、PC非结晶材料的热成型进行有限元模拟, 系统分析了温度、预压紧量及滚动速度对弹性回复率的影响. 结果显示, 当增加温度和减小预压紧量、滚动速度时, 可以有效地减小微流道截面弹性回复率.