Dynaform的底甲板壓型過程數(shù)值模擬分析

論述了低壓鑄造充型模擬的數(shù)學(xué)模型,由于低壓鑄造充填速度較慢、充型平穩(wěn),因此充型計(jì)算采用層流模型。采用sola-vof算法對(duì)模型進(jìn)行求解,其中sola法用于求解流體的速度場(chǎng)和壓力場(chǎng),vof法用于處理自由表面。采用ug軟件進(jìn)行鑄件三維造型,采用procast軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分,對(duì)葉輪的充型過程進(jìn)行了模擬,并通過對(duì)葉輪的澆注試驗(yàn),驗(yàn)證了低壓鑄造充型的數(shù)學(xué)模型及算法在保證模擬精度、提高計(jì)算效率上的有效性。

采用彈塑性有限元法建立鋼筋矯直過程的三維動(dòng)態(tài)有限元分析模型,并針對(duì)鋼筋調(diào)直切斷機(jī)不同直徑鋼筋,不同壓下量的矯直過程進(jìn)行了模擬計(jì)算。計(jì)算結(jié)果給出了不同直徑鋼筋在不同壓下量下的位移變化以及矯直力分布。該模擬結(jié)果對(duì)矯直機(jī)新產(chǎn)品或新工藝開發(fā)有一定的參考意義。

軟土地區(qū)的工程在施工時(shí)容易出現(xiàn)軟土的變形,產(chǎn)生沉降。本文以溫州附二醫(yī)人行地道為例,建立了有限元計(jì)算模型,分析了開挖過程中土體和結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生變形的情況。計(jì)算結(jié)果表明本文的分析可以作為相關(guān)工程的有益參考。

建立了等徑冷拔鋼管的分析模型,運(yùn)用marc.superform有限元軟件對(duì)整個(gè)拔制過程進(jìn)行了仿真,得到了各種場(chǎng)變量的分布規(guī)律及特點(diǎn),并給出來不同工況下使得拔制力最小的最佳模角,及縱向壁厚變化率,為實(shí)際生產(chǎn)提供依據(jù)。

針對(duì)目前我國(guó)鍋爐膜式水冷壁用扁鋼生產(chǎn)存在的問題,運(yùn)用彈塑性有限元法,基于扁鋼精密軋制機(jī)的物理模型進(jìn)行三維有限元建模,并采用適當(dāng)?shù)募虞d和約束條件,對(duì)其雙道次精密軋制過程做出了成功的模擬仿真。詳細(xì)分析了各種軋制條件如軋件厚度、寬度、輥徑、壓下率等的變化對(duì)軋制過程中受力情況的影響。仿真分析結(jié)果為精整裝備的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝的改進(jìn)、工藝參數(shù)的優(yōu)化提供了理論基礎(chǔ)。

作為擠壓鑄造中的一個(gè)重要參數(shù),比壓嚴(yán)重影響鑄件的組織和性能。利用有限元法對(duì)凸式?jīng)_頭擠壓鑄造進(jìn)行了熱力耦合數(shù)值模擬,分析了a356合金鑄件比壓與顯微組織和力學(xué)性能的關(guān)系,得到了經(jīng)濟(jì)的臨界比壓。結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨著比壓增大,縮孔、縮松缺陷逐步減少,直至基本消失。進(jìn)一步加大比壓后,變化不明顯,反而增加了模具的負(fù)擔(dān)。隨著比壓增大,組織晶粒逐步細(xì)化,達(dá)到120mpa時(shí),晶粒尺寸減小了8%,另外,二次枝晶間距縮小了12.5%,但當(dāng)比壓繼續(xù)增大之后,沒有出現(xiàn)繼續(xù)細(xì)化,反而有粗化的趨勢(shì)。

建立等徑冷拔鋼管的分析模型,運(yùn)用marc.superform有限元軟件對(duì)整個(gè)拔制過程進(jìn)行仿真,得到了各種場(chǎng)變量的分布規(guī)律及特點(diǎn),并給出不同工況下拔制力最小的最佳模角,為實(shí)際生產(chǎn)提供依據(jù)。

為優(yōu)化銅管空拔工藝參數(shù)和提高工件加工質(zhì)量,應(yīng)用大型有限元分析軟件ansys中的ls-dyna求解器模擬了某規(guī)格銅管的空拔成形過程,得到了管件成形過程中任一時(shí)刻主要場(chǎng)量的分布云圖,分析了成形過程中管件的變形和應(yīng)力的特點(diǎn),研究了摩擦力和模具錐角等因素對(duì)空拔力與管件伸長(zhǎng)率的影響規(guī)律。數(shù)值模擬分析表明:在應(yīng)變分布上,管件軸向和周向的最大塑性變形主要發(fā)生在管件與模具初始接觸處與減徑區(qū);在應(yīng)力分布上,軸向應(yīng)力和徑向應(yīng)力隨管件在模具中的位置不同而有較大差異,在壁厚方向上由管件的外表面到內(nèi)表面其應(yīng)力依次為拉應(yīng)力和壓應(yīng)力,且最大壓應(yīng)力出現(xiàn)在減徑區(qū),而最大拉應(yīng)力則出現(xiàn)在定徑區(qū)連接處。在管件拉拔力的變化規(guī)律上,降低摩擦力和合理的模具錐角能使拉拔力控制在最小范圍內(nèi)。在管件伸長(zhǎng)率的變化規(guī)律上,較大的摩擦力和模具錐角能使管件的伸長(zhǎng)率增大。

許多液體的萃取工藝過程中，混合液的充分、均勻混合是至關(guān)重要的，混合時(shí)間是評(píng)定一個(gè)攪拌設(shè)備混合效果的重要尺度?；旌蠒r(shí)間短，則混合效率高，所以縮短混合時(shí)間對(duì)整個(gè)萃取效率的提高至關(guān)重要。采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（cfd）的方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)室自制的攪拌設(shè)備混合溶劑型油漆的過程進(jìn)行數(shù)值模擬。分析這種自制的攪拌槳層間距的改變對(duì)混合時(shí)間的影響，為攪拌槳的設(shè)計(jì)與改進(jìn)提供理論指導(dǎo)和新思路。

為了研究孔型參數(shù)對(duì)鋁管連軋過程的影響,采用正交試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)數(shù)值模擬方案,在marc有限元平臺(tái)上,研究軋輥孔型參數(shù)(側(cè)壁角、側(cè)壁半徑比、過渡圓角半徑、輥縫大小、軋輥和管坯之間的摩擦因數(shù))分別對(duì)軋制力、軋制力距、外徑橢圓度和壁厚不均的影響,并分析各參數(shù)的影響顯著性順序。結(jié)果表明:側(cè)壁角是最重要的影響因素,管坯和軋輥間的摩擦因數(shù)對(duì)外徑橢圓度和壁厚不均的影響居于次位,側(cè)壁半徑比對(duì)軋制力和壁厚不均的影響最小。根據(jù)影響規(guī)律獲得最優(yōu)孔型參數(shù)組合,并對(duì)5機(jī)架鋁管連軋過程進(jìn)行有限元模擬分析。

高壓開關(guān)盒體曲面形狀復(fù)雜,對(duì)成形模具質(zhì)量要求較高,在實(shí)際生產(chǎn)中盒體質(zhì)量一直不能滿足設(shè)計(jì)要求。應(yīng)用dynaform沖壓模擬軟件對(duì)高壓開關(guān)盒體的拉伸成形過程進(jìn)行有限元模擬分析,找出了高壓開關(guān)盒體拉伸成形過程中產(chǎn)生缺陷的原因,并提出了改進(jìn)方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,利用dynaform軟件對(duì)高壓開關(guān)盒體數(shù)字模擬的結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)過程基本一致。

高壓扭轉(zhuǎn)成形產(chǎn)生劇烈的塑性變形,有利于燒結(jié)體致密化,不同的工藝參數(shù)下材料的變形不同,使得其致密效果也不相同,嚴(yán)重地影響著燒結(jié)材料的成形質(zhì)量和使用性能。本文運(yùn)用有限元軟件對(duì)鉬粉燒結(jié)體高壓扭轉(zhuǎn)成形過程進(jìn)行了分析,研究了成形過程中材料的塑性流動(dòng),討論了溫度、摩擦因數(shù)、扭轉(zhuǎn)角速度對(duì)坯料應(yīng)變分布情況的影響。結(jié)果表明：相對(duì)于致密材料,燒結(jié)材料高壓扭轉(zhuǎn)發(fā)生更大的變形;摩擦因數(shù)對(duì)等效應(yīng)變、變形均勻性的影響最顯著,摩擦因數(shù)和扭轉(zhuǎn)角速度的增加促進(jìn)應(yīng)變?cè)龃?而摩擦因數(shù)大于0.8時(shí),其影響減弱;溫度在300~450℃對(duì)等效應(yīng)變和變形均勻性的影響不顯著。

針對(duì)壓型板輥彎成型過程中帶材變形復(fù)雜、成型規(guī)律難于掌握的問題,應(yīng)用顯式動(dòng)態(tài)有限元模塊ansys／ls-dyna對(duì)壓型板輥彎成型的全過程進(jìn)行模擬分析。動(dòng)態(tài)分析板帶從前一架進(jìn)入下一架的成型過程,板料可在兩架間同時(shí)各自變形。發(fā)現(xiàn)應(yīng)力的集中區(qū)域存在于變形過渡區(qū)和輥縫中心線下的主要變形區(qū);橫向彎曲應(yīng)變大都集中于彎曲角處,應(yīng)變值隨成型角增大而增大。模擬結(jié)果證實(shí)通過有限元模擬探索冷彎成型規(guī)律的可行性。該方法對(duì)于分析其他復(fù)雜斷面型鋼的成型特點(diǎn)具有一定的理論和實(shí)際意義。

應(yīng)用離散元數(shù)值模擬過程分析方法，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際現(xiàn)象和相似材料模擬的試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)巷道圍巖的變形破壞機(jī)制進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，層狀巖石頂板主要是受水平壓應(yīng)力作用產(chǎn)生離層、彎曲破壞，而不是直接受垂直壓力作用以承載梁的形式破壞，進(jìn)而說明組合梁理論不適合作為這類頂板的錨桿支護(hù)原理

我國(guó)近3/4的國(guó)土是丘陵和山地,近年來隨著高等級(jí)公路建設(shè)的不斷發(fā)展,隧道的數(shù)量越來越多。在地形和地質(zhì)等條件允許的情況下,一般的高等級(jí)公路通常會(huì)采用已經(jīng)積累了豐富理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的雙洞分離方案。但是,這種方案要求隧道凈距

考慮堆浸過程中溶液流動(dòng)和巖石骨架的彈性變形,發(fā)展了一彈性變形模型。在常水頭情況下,用comsolmultiphysics數(shù)值模擬軟件求解相應(yīng)的定解問題。數(shù)值模擬結(jié)果給出了浸出過程中礦堆內(nèi)部的彈性變形規(guī)律,以及溶劑濃度與溶質(zhì)濃度的分布規(guī)律。

根據(jù)礦井的水文地質(zhì)條件,建立煤層開采的ansys數(shù)值模型,模擬了斷層條件下底板注漿改造前后采動(dòng)破壞帶的演化規(guī)律。結(jié)果表明:隨著煤層開采的不斷推進(jìn),底板破壞區(qū)主要集中在開挖煤層兩側(cè)及斷層破裂帶,且范圍逐漸擴(kuò)大并不斷向斷層帶靠近,但注漿后底板及斷層帶力學(xué)性質(zhì)得到顯著改善,有效地封堵了底板水源。根據(jù)模擬結(jié)果設(shè)計(jì)了馬坊煤礦三采區(qū)底板注漿加固工程,增強(qiáng)了底板的阻水能力,使斷層處煤層得到安全回收,取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和安全效益。

借助光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)（sph）方法,對(duì)所建立的低壓鑄造充型模型進(jìn)行了數(shù)值模擬,并將模擬結(jié)果與win-cast軟件的模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明,sph方法與win-cast軟件模擬結(jié)果基本一致,能夠較準(zhǔn)確地模擬低壓鑄造充型過程。

金屬平板的焊接過程是一個(gè)非常復(fù)雜的非穩(wěn)態(tài)傳熱過程。對(duì)該物理過程進(jìn)行簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)上,建立了數(shù)學(xué)模型。利用fluent軟件進(jìn)行了數(shù)字模擬,數(shù)據(jù)結(jié)果顯示了金屬平板內(nèi)溫度場(chǎng)的分布,彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)手段的不足。

擠壓作為一種重要的金屬成形工藝,擠壓過程對(duì)其工藝的確定有著重要影響。本文采用基于有限元法的ansys軟件對(duì)擠壓過程中的接觸應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行了數(shù)值模擬,給出了擠壓工件與模具的應(yīng)力分布圖,并分析了摩擦系數(shù)對(duì)其影響,研究方法及結(jié)果對(duì)工程中擠壓工藝優(yōu)化等工作具有重要的理論指導(dǎo)意義。

對(duì)于地源熱泵來講,全面了解地下埋管周圍的土壤溫度場(chǎng)分布與變化狀況十分重要。利用matlab中的pde工具箱建立了考慮實(shí)際鉆孔半徑、回填材料和u型管材料的豎直u形埋管與土壤的二維非穩(wěn)態(tài)傳熱模型來模擬熱泵運(yùn)行72h內(nèi)對(duì)周圍土壤溫度場(chǎng)的影響,并與常用的恒熱流傳熱模型計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果顯示以2~3m為半徑進(jìn)行埋管可以有效避免地?zé)峋g的干擾問題;線源模型與柱源模型相比較,線源模型計(jì)算的孔壁溫度能夠更好更快地趨近于數(shù)值模擬結(jié)果。線源模型在工程實(shí)踐中應(yīng)用價(jià)值更高。

住宅空調(diào)數(shù)值模擬的模型比較——應(yīng)用cfd技術(shù)分別用lvel模型和標(biāo)準(zhǔn)模型對(duì)住宅空調(diào)的舒適度以及空氣齡進(jìn)行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明lvel紊流模型對(duì)hvac系統(tǒng)的模擬是快捷和有效的。