微注射成形实验与数值模拟

为研究注射料的流动性和模腔形状的复制能力,加工了含有微流道的模具,在微注射系统上进行了微注射实验.应用基于矢量化显式算法的程序,在不同壁面边界条件下,对微注射实验进行了模拟.结果表明:在注射料温度220 ℃、模具温度40 ℃、注射流量为20 mm3/s、注射时间1 s、保压时间10 s的注射工艺条件下,聚丙烯能较好的复制长5 mm,宽1.5 mm和厚0.8 mm的微流道形状.采用滑移边界条件的微注射模拟结果与实验结果一致,说明微注射中存在边界滑移速度.     

纤维增强薄壁塑件翘曲变形分析

选取平均壁厚为1 mm薄壁塑件为研究对象,并选取不同玻璃纤维含量的塑料,以塑件翘曲变形最小为优化目标,采用模流分析软件Moldflow并结合正交实验法分析研究了玻纤含量和模具温度、熔体温度、注射时间等工艺参数对塑件翘曲变形的影响,得到了最优的工艺参数组合和玻纤含量。结果表明:玻纤含量和注射时间是影响塑件翘曲变形的显著因素。使塑件翘曲变形最小的注塑成型工艺方案为模具温度65℃、熔体温度260℃、注射时间2s、保压压力85 MPa、保压时间4 s、玻纤含量10%。适当的玻纤含量可以明显减小薄壁塑件的翘曲变形。     

钢-铝石墨半固态铸轧复合的数值模拟

铸轧区的温度分布直接影响着铸轧过程的稳定性和复合板材的质量.针对实验室复合板半固态铸轧试验的特点建立了数学模型,采用有限元法对钢-铝石墨半固态铸轧复合过程的热流耦合问题进行了数值模拟计算,分析了不同浇注温度和铸轧速度下熔池内温度场变化的情况.模拟结果表明,当浇注温度为620℃,铸轧速度在0.6～0.8 m/min的范围内可保证铸轧稳定进行,此结论与试验数据相吻合.该模型可以有效预测凝固前沿位置,为半固态铸轧复合工艺的进一步研究和钢-铝石墨复合板的数字化生产提供了依据.     

PCM泡沫铝/液冷复合式锂电池热管理

为满足3 C放电倍率下电池组散热要求,提出了PCM泡沫铝/液冷复合式散热方案,利用有限元法对散热模型进行数值模拟并运用响应面法分析了PCM泡沫铝孔隙率、流道间距、液体流速对电池组温度的影响.研究结果表明:孔隙率和液体流速对电池组最高温度影响显著,增加孔隙率和液体流速可降低电池组最高温度,但当孔隙率和液体流速分别大于84％和0.06 m/s时,电池组最高温度趋于稳定;液体流速对电池组温差影响显著,增加液体流速可提高电池组均温性能,当流速仅为0.04 m/s时,复合式散热系统最高温度为319.0 K,比纯被动和纯液冷散热系统最高温度分别降低了4、4.9 K,且电池组温差仅为1.8 K.     

泡沫铝发泡过程的模拟研究

采用数值模拟描述气泡在铝熔体中的形成过程,并结合水模拟和铝熔体发泡实验,研究了不同空气参数及聚乙烯醇水溶液物性对浸没孔中气泡形成尺寸的影响.研究结果表明,当单个出气孔的入射空气流量(0.156~0.468 L/m in)与出气孔直径(0.2~0.3 mm)增大时,气泡尺寸从2.41 mm增大到3.2 mm;当出气头的锥角(0°~45°)和熔体黏度(3.57~10.25 mPa.s)增大时,气泡尺寸从2.38 mm减小到3.29 mm.另外,随着气泡长大,出气口处气液界面的接触角逐渐减小;出气头锥角越大,生成的气泡脱离时间越早.数值模拟获得的气泡尺寸与水模拟和铝熔体发泡实验得到的结果基本一致.     

基于Flow-3D的风电轮毂浇注系统设计及优化

针对风电轮毂零件形状复杂、壁厚较大,如果浇注系统设计不当则极易出现卷气、夹渣等缺陷,严重影响铸件的力学性能问题,通过分析轮毂零件的结构特点和技术要求,根据铸造工艺设计原理完成浇注系统方案设计;利用Flow-3D仿真软件模拟其充型过程的温度场、速度场和压力场并结合内浇口的时间-速度曲线,分析浇注方案和生产工艺的合理性,优化浇注系统方案;并利用优化的方案进行试生产,获得质量合格的风电轮毂铸件.     

排烟量对隧道温度场变化特征的影响研究

为探究隧道重点排烟量对火灾热烟气层与冷空气层温度变化的影响,采用数值模拟方法研究隧道温度分布和隧道热烟气层、冷空气层的温度变化情况。结果表明:当排烟量从 140m3/s增加至220m3/s,隧道内整体温度分布范围收缩明显,当排烟量为220m3/s和240m3/s时,隧道内整体温度分布范围变化不大;当重点排烟模式开启后,隧道内热烟气层和冷空气层的温度均低于未开启排烟口工况的温度。此外,结合重点排烟量对隧道温度的影响特征,进一步建立热烟气层温度衰减预测模型,为类似工程提供研究依据和技术参考。     

Fe-Mn-Al-Cr系反铁磁精密电阻合金的探索

根据作者对Fe-Mn基合金系相变与反铁磁转变的研究结果,提出一种反铁磁性r-Fe-Mn-Al-Cr新精密电阻合金的设计方法。研究了Al与Cr对r-Fe-Mn合金残余电阻率、反铁磁转变及伴随的电阻反常变化的影响,Al增加残余电阻率的作用为0.087/μΩ·m/at％,Cr为0.012μΩ·m/at％。当反铁磁有序散射电阻率的增加适能补偿声子散射电阻率的减少时,合金呈现很小的电阻温度系数。据此,在Fe-Mn基合金中由Mn、Al与Cr的优化组合,研制出具有较好综合性能的两种Fe-Mn-Al-Cr精密电阻合金,它们的工作温度范围、电阻率及温度系数大约分別为180～350K、1.00μΩ·m及-20～+20×10~(-6)K~(-1)。Fe-Mn-Al-Cr精密电阻合金的性能虽低于Karma合金,但前者的显著优点是其性能稳定,对热处理工艺不敏感。     

钢箱梁面板与U肋焊接残余应力的分布特性

为研究残余应力场对钢箱梁疲劳性能影响效应,以港珠澳大桥正交异性钢桥面板为例,采用数值模拟的方法,研究了正交异性钢桥面板焊接全过程及残余应力分布特性,分析了板件参数对残余应力的影响效应,得到钢箱梁确定正交异性钢桥面板焊接残余应力分布的经验公式.研究结果表明:采用ANSYS热-结构弱耦合数值模拟方法可反映实际焊接过程中残余应力场的分布;焊缝区域残余应力峰值受板件参数影响较小,横向最大残余应力约为300 MPa;沿板厚方向焊接残余应力符合正弦分布,表明采用正弦函数作为其经验分布模型是可行的.      

基于多物质ALE的列车水箱晃动三维模拟及箱壁动应力研究

列车中水箱晃动问题是典型的流固耦合非线性行为,同时也涉及到多相流之间的相互耦舍问题．基于多物质ALE（ArbitraryLagrange—Euler）方法建立了列车水箱晃动三维数值模型,数值模型求解采用考虑流固耦合负载平衡的区域分解并行计算技术,分析列车制动工况下水箱中水的大幅晃动及箱壁动态应力变化行为．分析结果表明,制动减速度超过0．8m／s2时水箱应力峰值呈非线性增大趋势;储水量增加,水箱最大应力相应增加;水箱中设置防波板,可明显降低水流对箱壁的冲击作用．     

地铁车贯通道内空气流场与温度场的数值模拟

建立地铁车车厢及贯通道的三维物理模型,内部乘客站立密集．使用κ一ε标准湍流模型对地铁车车厢及贯通道处空气流场和温度场进行数值模拟,考虑了人体散热以及车体各组件对外部温度的传热作用,计算结果表明：贯通道内流场平均温度为22．5℃,气流组织速度范围约为0．1～0．3m／s．参照欧洲EN14750-1标准,贯通道内部空气流动速度及温度的热舒适性指标满足设计使用要求．     

泡沫铝发泡过程的模拟研究

采用数值模拟描述气泡在铝熔体中的形成过程,并结合水模拟和铝熔体发泡实验,研究了不同空气参数及聚乙烯醇水溶液物性对浸没孔中气泡形成尺寸的影响.研究结果表明,当单个出气孔的入射空气流量(0.156～0.468 L/min)与出气孔直径(0.2～0.3 mm)增大时,气泡尺寸从2.41 mm增大到3.2 mm;当出气头的锥角(0°～45°)和熔体黏度(3.57～10.25 mPa·s)增大时,气泡尺寸从2.38 mm减小到3.29 mm.另外,随着气泡长大,出气口处气液界面的接触角逐渐减小;出气头锥角越大,生成的气泡脱离时间越早.数值模拟获得的气泡尺寸与水模拟和铝熔体发泡实验得到的结果基本一致.     

激光熔覆镍基自熔性合金(Ni60A)热循环特性及力学性能

为了确定激光3D打印镍基合金的最优熔覆工艺参数，研究其制备过程中的温度场和应力场.基于ANSYS(采用高斯移动热源),对镍基合金粉末过程进行数值模拟仿真，并对不同激光输出功率下激光制备镍基自熔性合金涂层的温度场(瞬间温度)和应力场进行分析.结果表明，高斯激光中心区域的温度和复合涂层的残余应力都随激光功率的增加而增大，且残余应力是导致激光涂层产生裂纹的主要原因.可以通过调整激光功率到合适的数值来降低热影响区，并制约裂纹、孔洞等缺陷的产生.     

通道长度对铜连续挤压产品性能的影响

应用DEFORM-3D软件对不同模具结构的铜连续挤压成型过程的数值模拟,模拟分析对比不同通道长度铜连续挤压过程中坯料的温度场和应力场的分布,为连续挤压模具设计及工艺参数确定提供理论依据.温度曲线呈波浪形,通道长度为3.0 mm时模口及挡料块处的温度最高;等效应力曲线呈先上升后下降的趋势,通道长度为6.0 mm时等效应力最,通道长度为3.0 mm时等效应力最小.     

Moldflow／MPI在塑料注射成型过程中的应用

介绍了热塑性塑料注射成型过程中,使用Moldflow软件对塑件的成型过程进行模拟分析,确定了浇口位置、充填时间、锁模力情况。分析结果对模具设计及塑件注射成型工艺具有指导作用。     

前挤压工件和模具的温度分布有限元分析

在高精密冷成形加工中,工件和模具的温度变化直接影响工件的成形精度.通过对前挤压加工过程机械热力偶合有限元模拟,对材料的流动、由于塑性变形和接触面之间的摩擦所产生的热量、工件和模具中的热传导、工件与模具之间的热交换、在成形期间和其后冷却过程中工件和模具中温度的分布等进行了分析;对工件和模具的机械和热力学性能和诸如冲头的速度、摩擦系数等加工条件对温度在工件和模具中的分布的影响进行了研究.有限元模拟的结果表明,在成形加工中由于热膨胀和冷却的影响,工件和模具中温度的变化将影响工件的成形精度.工件的性能对热的产生和温度分布有决定性的影响;加工条件的变化会影响温度的高低和分布.     

钢板喷丸处理残余应力场和表面粗糙度数值模拟

为了揭示钢板喷丸处理后残余应力场以及表面粗糙度的分布规律,采用有限元软件ABAQUS建立了多丸模型,模拟了铸铁丸对桥梁用钢Q345钢板的喷射过程,对比分析了冲击速度、冲击次数和弹丸直径对喷丸后钢板水平向残余应力沿板厚的分布以及表面粗糙度的影响.研究结果表明,随着冲击速度、冲击次数以及弹丸直径的增加,残余压应力有均匀化的趋势,并且分布范围逐渐向厚度方向发展,同时表面粗糙度也随之逐渐增大.根据表面粗糙度随冲击次数的变化规律,建议采用对数函数来表示二者的关系,并给出了弹丸直径为1.4 mm情况下表面粗糙度值与喷丸速度和冲击次数的相互关系.      

一级公路水稳基层施工技术

工程概况 某一级公路路线全长3740m,起点为K3＋740,终点为K7＋480,按二级公路标准设计建设,双向四车道,其中K3＋740～K5＋420段为新建沥青路面;K5＋420～K7＋480为旧混凝土路面改造路段,道路两侧均设置3.6m宽的人行道。设计速度为40km/h,路面设计标准轴载：BZZ-100,道路最大纵坡为4.5%,最小纵坡为0.6%。K5＋420～K7＋480为旧混凝土路面改造路段,补强路基采用40cm的水泥稳定基层;路面为24mC35混凝土路面＋10m沥青路面。K3＋740～K5＋420段为新建沥青路面,路面总厚65cm;其中基层厚54cm,沥青路面厚11cm。     

高速铁路桥梁空心薄壁高墩日照温度效应研究

为探讨高速铁路桥梁空心薄壁高墩日照温度效应,以赣深高铁王村特大桥40．2m高的圆端形空心薄壁桥墩为研究对象,通过在墩壁截面埋设温度传感器,测量出全天墩壁日照温度场分布,应用midas FEA软件建立空心薄壁高墩温度场模型,并将数值分析结果与实测数据进行对比,在此基础上研究风速、墩壁厚度对空心薄壁高墩日照温度效应的影响。结果表明:空心薄壁高墩日照温度场沿截面墩壁厚度方向呈非线性分布,其中墩身外侧壁受外界气温条件影响较大,而墩身内侧壁温度分布相对稳定,温度变化较小;基于合适的对流系数函数及温度环境函数参数选取,应用midas FEA 软件进行空心薄壁高墩日照温度效应数值分析具有较好的精准性;日照温度应力和墩顶变形随风速的增大和墩壁厚度的增加单调递减。     

铝熔体吹气发泡过程的水模拟研究

通过水模拟实验描述了气泡在铝熔体中的形成过程,结合铝熔体发泡实验,研究了不同工艺参数对浸没孔中气泡形成尺寸的影响.研究结果表明,气泡在膨胀过程中为椭球体.当出气管的最大往复平动线速度由0变为366 mm/s时,水溶液表面气泡尺寸从3.4减小至2.6 mm,泡沫铝的胞直径由10.4减至3.0 mm.水模拟实验结果表明,随着气流量的增加（0.025~0.075 L/min）以及聚乙烯醇水溶液粘度的增大（2.27~16 mPa.s）,气泡的直径由1.5增加到2.7 mm;随着出气口距液面距离从150增至330mm,气泡直径从2.3增至2.6 mm,而实际泡沫铝胞直径为2.7 mm,考虑静压力并修正后,实验值与预测值的相对误差由15.45%减小至3.22%.