數(shù)值模擬的連續(xù)擠壓鋁管竹節(jié)紋缺陷的成因

通過建立銅管材連續(xù)擠壓數(shù)值模擬模型,提出了銅管材連續(xù)擠壓過程中的問題解決方案,分析了不同工藝參數(shù)對銅管材連續(xù)擠壓過程的影響,為進(jìn)一步進(jìn)行銅管材的連續(xù)擠壓實(shí)驗(yàn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

針對大口徑鋁管平面分流模擠壓過程,分別建立了有限元法和有限體積法數(shù)值模擬的數(shù)學(xué)模型,對大口徑鋁管的平面分流模擠壓過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,比較了2種模擬方法在大型鋁型材擠壓過程數(shù)值模擬中的優(yōu)缺點(diǎn)及適用性,得出了有限體積法更適用于大變形擠壓過程的結(jié)論,同時給出了擠壓過程各個階段的應(yīng)力、應(yīng)變的分布情況以及金屬的流動規(guī)律,為大型鋁型材擠壓模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和工藝參數(shù)的優(yōu)化提供了依據(jù)。

新型螺旋成孔根植注漿竹節(jié)管樁是一種新的組合樁型,具有承載力高、技術(shù)含量高和安全性能好等特點(diǎn)。為了更好地了解新型組合樁的抗壓承載機(jī)制,應(yīng)用abaqus軟件進(jìn)行抗壓數(shù)值模擬。通過將模擬結(jié)果與現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果對比,驗(yàn)證了數(shù)值模型的可靠性。分析模擬結(jié)果,發(fā)現(xiàn)樁身竹節(jié)處存在2～3倍樁徑的應(yīng)力影響范圍,并且存在1.6～1.8倍樁徑的空殼區(qū),竹節(jié)極限承載力從上到下排列線性增長(除第1節(jié)和最后一節(jié))。結(jié)果還表明,竹節(jié)間距、水泥土厚度、樁側(cè)土彈性模量以及樁端土彈性模量都對組合樁極限承載力有影響,而水泥土彈性模量的影響則可忽略。以往相似工法的極限承載力公式都不能很好地詮釋本樁型的受力特性,因此,結(jié)合理論分析與抗壓受力機(jī)制,提出考慮側(cè)阻竹節(jié)影響系數(shù)的單樁極限承載力公式,與現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果對比,較為接近。

為了研究孔型參數(shù)對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)對外徑橢圓度和壁厚不均的影響居于次位,側(cè)壁半徑比對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5機(jī)架鋁管連軋過程進(jìn)行有限元模擬分析。

采用大變形彈塑性有限元理論,對角鋁型材擠壓過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。分析了型材擠壓過程中各階段的網(wǎng)格畸變情況,給出了擠壓變形時的流速、應(yīng)變和應(yīng)力分布,揭示了造成異型型材擠壓時出現(xiàn)扭擰、波浪和彎曲等缺陷的重要原因是變形體內(nèi)存在一個渦流場。模擬結(jié)果為正確地設(shè)計(jì)型材擠壓模具和工藝參數(shù)的選擇提供了可靠依據(jù)。

本文對連續(xù)擠壓銅排缺陷進(jìn)行了研究,找出其產(chǎn)生原因,并提出了具體的解決措施。

銅扁線連續(xù)擠壓缺陷分析及工模具的優(yōu)化

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結(jié)合msc.superforge和msc.marc計(jì)算平臺,對一款30m×30mm的鋁合金方管型材的擠壓成形過程和模具的應(yīng)力負(fù)載情況進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。對擠壓變形過程中金屬的應(yīng)力和應(yīng)變速率的變化情況進(jìn)行了對比,發(fā)現(xiàn)金屬變形時塑性變形較大的位置,對應(yīng)的等效應(yīng)力也較大。分析了模具的應(yīng)力分布情況,對方管型材模具的設(shè)計(jì)提出了優(yōu)化方案。證明數(shù)值分析手段,能夠?yàn)槟＞叩脑O(shè)計(jì)提供有效的參考依據(jù)。

介紹了鋁型材擠壓過程數(shù)值模擬的基本理論,包括描述流體運(yùn)動的方法、材料模型及本構(gòu)關(guān)系、控制微分方程等。分析了有限元法和有限體積法在鋁型材擠壓過程數(shù)值模擬中的應(yīng)用現(xiàn)狀,發(fā)現(xiàn)有限體積法由于采用歐拉描述,能避免網(wǎng)格畸變及重劃而具有技術(shù)優(yōu)勢,并開始受到重視,提出了有限元法及有限體積法在鋁型材擠壓過程數(shù)值模擬中應(yīng)用的研究重點(diǎn)及發(fā)展趨勢。

擠壓作為一種重要的金屬成形工藝,擠壓過程對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)對其影響,研究方法及結(jié)果對工程中擠壓工藝優(yōu)化等工作具有重要的理論指導(dǎo)意義。

作為擠壓鑄造中的一個重要參數(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,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。

分析了鋁合金拉桿的熱擠壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)。新工藝采用桿部反擠頭部正擠的復(fù)合熱擠壓工藝進(jìn)行生產(chǎn),使材料利用率和生產(chǎn)率大大提高。運(yùn)用deform-2d軟件對鋁合金拉桿零件熱成形過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,通過數(shù)值模擬獲得鋁合金拉桿擠壓過程中材料內(nèi)部溫度場、應(yīng)變場、塑性應(yīng)變場等參數(shù)的變化規(guī)律。實(shí)際生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果表明,對棒料進(jìn)行熱擠壓成形是可行的。

采用deform有限元軟件研究了非致密大規(guī)格噴射沉積耐熱鋁合金管材擠壓制備的外徑為417mm、內(nèi)徑為340mm管材的變形過程,并模擬了擠壓過程中應(yīng)力場、應(yīng)變場、致密度以及擠壓力的變化情況。模擬結(jié)果表明:擠壓初期為壓實(shí)階段,擠壓力增加緩慢;隨著擠壓過程的不斷進(jìn)行,從擠壓尾部到擠壓頭部,管坯的致密度呈階梯式增加,等效應(yīng)變、應(yīng)力和應(yīng)變速率的變化規(guī)律與致密度相類似;在擠壓變形區(qū)應(yīng)變、應(yīng)力和應(yīng)變速率變化劇烈;擠壓后的管材為致密材料,最大擠壓力為6.45×104kn,與實(shí)際擠壓過程中擠壓力和致密度相比較,計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相符。

在獲得不同變形溫度和應(yīng)變速率下2519鋁合金的壓縮真應(yīng)力-應(yīng)變曲線的基礎(chǔ)上,采用deform-2d軟件對2519鋁合金管材的熱擠壓成形過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,獲得了在擠壓不同階段中變形材料的應(yīng)力、應(yīng)變和溫度場的分布及擠壓力的變化規(guī)律。結(jié)果表明:擠壓力模擬值與經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算值相差約10%,模擬結(jié)果與計(jì)算結(jié)果較接近;生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)格控制該合金的擠壓速率(<5mm.s-1),以防止產(chǎn)生過燒現(xiàn)象。

利用有限元耦合場數(shù)值模擬計(jì)算方法對噴霧冷卻方管鋁型材進(jìn)行模擬,通過調(diào)整方管r角處噴嘴的噴射距離和噴射角度,研究了溫度場的變化規(guī)律。分析結(jié)果對掌握方管鋁型材的冷卻規(guī)律、分析殘余應(yīng)力以及開發(fā)控制冷卻技術(shù)具有實(shí)際指導(dǎo)意義。

對采用近液相線半連續(xù)鑄造方法制備的6063鋁合金半固態(tài)坯料進(jìn)行了熱模擬壓縮試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)獲得的不同溫度與應(yīng)變速率下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線,采用有限元軟件deform-3d對溫度為615～625℃、應(yīng)變速率為0.1～5.0s-1、最大變形程度為60%條件下的半固態(tài)鋁合金反擠壓成形過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。研究了變形程度、變形溫度、凸模速度、摩擦因數(shù)對成形過程的影響,并對變形工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明,隨著變形程度增大,處于大變形區(qū)內(nèi)的材料流動速度與方向變化明顯,小變形區(qū)也逐漸參與變形,變形的不均勻性更加明顯。隨凸模速度的增大,坯料流動速度加快,整個變形的不均勻程度加劇,對成形不利。隨著變形溫度的升高,處于大變形區(qū)內(nèi)的材料等效應(yīng)變明顯增大,而材料各點(diǎn)的等效應(yīng)力均有所減小。摩擦條件對材料變形的影響不顯著。

基于deform-3d有限元分析平臺,采用網(wǎng)格分步重劃分的方法,實(shí)現(xiàn)了對微通道管成形非穩(wěn)態(tài)過程的三維數(shù)值模擬,獲得了成形過程模具中的金屬應(yīng)力和流速分布,以及模具受力情況。利用數(shù)值模擬結(jié)果,結(jié)合壓力-時間判據(jù),對焊合質(zhì)量進(jìn)行評估,并利用熱模擬試驗(yàn)機(jī)模擬了擠壓成形中相應(yīng)溫度和接觸壓力下的焊合過程。該文研究可對實(shí)際生產(chǎn)微通道管時工藝參數(shù)優(yōu)化和擠壓模具設(shè)計(jì)等問題提供參考。

本文將對竹節(jié)花的養(yǎng)護(hù)方法進(jìn)行對比，分析不同的養(yǎng)護(hù)方式在建設(shè)工程領(lǐng)域中的適用性。通過詳細(xì)的說明內(nèi)容，幫助讀者了解如何科學(xué)養(yǎng)護(hù)竹節(jié)花，以保證其良好的生長和美觀。

以典型的gdx-11車輛底板型材為例進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),在simufact9.0商業(yè)軟件平臺上,采用基于euler網(wǎng)格描述的有限體積法,實(shí)現(xiàn)了大斷面復(fù)雜截面鋁型材擠壓過程的數(shù)值模擬,獲得了擠壓過程中金屬的流動變形行為.通過模擬發(fā)現(xiàn):采用原始模具擠壓時,型材出口處的流速極不均勻,斜筋處出料困難,通過對模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改及優(yōu)化,在斜筋入口處增加引流槽及適當(dāng)調(diào)整分流孔和工作帶的尺寸,最終模擬擠出合格的型材,型材端面平整,出口處的流速均勻.

針對襯套零件的特點(diǎn),分析了成形工藝及擠壓前處理,應(yīng)用deform-3d軟件建立有限元模型進(jìn)行仿真模擬,定點(diǎn)追蹤了關(guān)鍵部位在成形過程中的應(yīng)力、應(yīng)變、流速等變化情況,并依此為依據(jù)設(shè)計(jì)出雙層組合式預(yù)應(yīng)力擠壓模,為實(shí)際生產(chǎn)提供了有價(jià)值的參考。

建立了7055鋁合金半連續(xù)鑄造過程的數(shù)學(xué)模型,采用了有限元模擬軟件procast對鑄造過程進(jìn)行模擬,模擬過程還采用了procast模擬連鑄的mile算法.通過在結(jié)晶器下方設(shè)置區(qū)域冷卻裝置刮水板,使半連續(xù)鑄造的二次冷卻水在擋水板位置被阻擋和分流,實(shí)現(xiàn)區(qū)域冷卻效果,保證鑄造過程中刮水板下方鑄坯自然空冷,鑄錠利用自身余溫"低溫回火",有效降低了鑄造內(nèi)應(yīng)力,抑制了鑄坯開裂.仿真了刮水板不同位置的溫度場與應(yīng)力場的變化情況,模擬結(jié)果顯示,適當(dāng)減小區(qū)域冷卻范圍,可有效減小表面裂紋和中心裂紋產(chǎn)生的傾向性.