各向异性铝合金板材本构关系及其有限元模拟

为了减轻自身重量,采用铝合金板材和冲压成形工艺制造高速列车车体已经成为现代化铁路车辆的发展方向.但是,铝合金板材的力学性能是各向异性的,其冲压成形过程复杂,变形规律不易把握.采用Barlat三参数屈服准则获得了各向异性铝合金板材的应力应变关系曲线,并通过有限元模拟和拉伸实验进行了对比验证,结果表明采用Barlat三参数屈服准则获得的各向异性铝合金板材的应力应变关系曲线可应用于各向异性铝合金板材的有限元分析,并初步对各向异性铝合金板材的冲压成形过程进行了非线性接触有限元模拟,获得了比较理想的有限元分析结果,这对改进高速列车车体加工工艺、缩短冲压模具调试周期、降低生产成本具有积极的意义.     

机车前围板蒙皮冲压成形模具设计及数值模拟

分析机车前围板蒙皮成形工艺,设计冲压成形模具,利用DYNAFROM有限元软件模拟仿真机车前围板蒙皮冲压成形过程,证明有限元法具有实用性.利用数值模拟结果,验证冲压模具凹型面、凸型面空间复杂曲面尺寸、定位等设计可行性,为实际生产中的模具设计、工艺参数的制定提供参考,减少试模次数,降低生产成本.     

船体复杂曲面板件成形方法及其适用性探讨

对金属板材复杂曲面渐变式成形方法的三种基本机理进行了分析,对万能弯板机滚压成形船体复杂曲形板零件的原理、特点及适用性进行了探讨,并指出该成形方法继续向数字化、自动化方向发展的必要性。     

C2S2法中剪切应变的理论分析及其数值模拟

C2S2(板材连续剪切变形技术)是一种针对于细化薄板材料晶粒尺寸的全新的材料加工技术,通过这种技术可以使板的晶粒度降低至亚微米级或者纳米级.介绍了板材连续剪切变形技术的基本原理,对其所产生的剪切应变进行了计算和理论分析,并采用了有限元软件MAFAP4.0对其成形过程进行了模拟,模拟结果表明:挤出角Φ﹑外弧角Ψ等因素对材料的变形量有不同程度的影响.     

C2S2法中剪切应变的理论分析及其数值模拟

C2S2(板材连续剪切变形技术)是一种针对于细化薄板材料晶粒尺寸的全新的材料加工技术,通过这种技术可以使板的晶粒度降低至亚微米级或者纳米级.介绍了板材连续剪切变形技术的基本原理,对其所产生的剪切应变进行了计算和理论分析,并采用了有限元软件MAFAP4.0对其成形过程进行了模拟,模拟结果表明:挤出角Φ、外弧角Ψ等因素对材料的变形量有不同程度的影响.     

竖直式垃圾压实器压头形状优选

针对竖直式垃圾压实器的设计,阐明了反映垃圾压缩率的压头形状优化目标以及基于加权平均法的综合评价方案,构建了加权平均法的分析模型并确定各指标的加权系数.然后提出了圆形、方形、推铲形和楔形四种压头形式,分别建立对应的垃圾压缩有限元模型,运用加权评分的方法,选择出最优的压头形状,为压实器的结构设计提供了依据.     

本构方程对6016铝合金板材成形极限影响分析

通过单向拉伸试验和半球形刚模胀形试验分别得到了6016铝合金板材的室温应力应变曲线和成形极限图(FLD),拟合应力应变曲线获得了Hollomon,Power和Voce本构方程.应用DYNAFORM软件进行了刚模胀形试验的有限元模拟,分析了三种本构方程对6016铝合金成形极限的影响.模拟结果和试验结果对比表明:本构方程的选择对铝合金板材成形极限有显著的影响,相比Power与Hollomon,采用Voce本构方程进行模拟能够更精确地预测铝合金板材的成形极限.     

出口刚果(布)80t凹底平车制造技术分析

通过对凹底平车成形、组装焊接制造工艺和结构难点分析,确定了板材拼接采用焊条电弧焊,其它焊缝主要采用焊丝气体保护和自动化焊接设备及凹底架心盘预制12 mm上挠度和小底架心盘预制5 mm上挠度的制造工艺,并介绍了凹底架组成及小底架组成的焊接原则和顺序.实践证明,该工艺行之有效,凹底平车的组装质量和焊接质量均满足产品图纸及技术条件要求.     

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.     

阀盖压铸工艺分析及模具设计

通过对阀盖零件结构和成形工艺分析,采用镶入式组合型芯设计简化了模具结构;并依据工作条件,合理选择模具组件材料,实践证明,该模具结构设计合理.     

船体外板冷弯成形回弹数值模拟关键技术研究

如何精确的预测出回弹量在船体外板冷弯成形中是一个非常关键的因素,有限元数值模拟技术的引入,为推动回弹问题的解决提供了有利的工具.文章基于船体外板多点成形技术冷压成形的回弹数值模拟的数学模型的建立问题,重点介绍了本构模型、单元类型、数值计算方法的选择及接触与摩擦的处理等,为后续的回弹模拟研究奠定了基础.     

1000℃线加热后不同冷却方式对船用高强钢性能影响的研讨

线加热是加工船体外板复杂曲面的主要方法,工艺性强,难度大,影响因素多。本文试验证明,将AH36-TM造船钢材加热至1000℃后,采用空冷至600℃以下再水冷的方式,既可保证材料的韧性又能防止在下道焊接工序中产生脆性破坏。     

基于NURBS的三维船体曲面重构

针对重大件货仿真系统中船体曲面造型问题，给出了基于NURBS(非均匀有理B样条方法)技术重构船体曲面的主要步骤。对于给定的船舶型值点，用累加弦长参数化方法构造节点矢量，用非均匀有理B样条方法进行横剖线和水线的全局插值，并构造出规整的船体曲面的插值点网格，进而重构出以NURBS为统一数学表达式的船体曲面。仿真结果表明应用NURBS方法重构出的三维船体具有高度真实感。     

薄膜型LNG船船体结构晃荡强度研究

船体结构晃荡强度评估是保证薄膜型LNG船（No96型）安全航行的重要环节.参考一般液货船舶及薄膜型LNG船绝缘层晃荡强度评估方法,结合其自身特点,提出完整的针对No96型LNG船船体结构的晃荡强度评估方法.以某薄膜型LNG船为例进行了晃荡强度评估整个流程计算,并针对膨胀珍珠岩密度展开讨论.     

Dynamic response of warship structure under air non-contact explosion

The ship hull is simplified as a free beam with varying sections. Based on hydroelasticity and explosion mechanics theory,mechanical model and kinetic equation for hull girder vibration under non-contact explosion are established. The equation is solved by Wilson-θ algorithm. On the basis of the above principles,a structure kinetics analysis program is compiled. The dynamic response of supposed warship under air explosion is calculated conveniently and quickly. Under the explosion condition designed in the paper,the positive pressure period of non-contact explosion wave is much less than the natural periods of the first four modes of hull girder and the resonance of ship girder overall vibration can be avoided. The ratio of midship maximum moment to ultimate bearing strength under non-contact explosion accelerates with the increment of impact factor.     

Numerical study on bank effects for a ship sailing in shallow channel

A numerical study on bank effects in shallow channels is carried out by using a first-order Rankine source panel method. A container ship sailing along a vertical bank and a sloping bank at different forward speeds, different water depths and different distances between the bank and the ship hull is taken as example. The sway force and yaw moment acting on the hull are calculated and the influences of the speed, water depth and distance between the bank and ship hull on the hydrodynamic force and moment are analyzed. This study can provide insight into the bank effects, as well as to give guidance on ship manoeuvring and control in restricted waterways, which is helpful to the navigation safety.     

Forming path optimization for press bending of aluminum alloy aircraft integral panel

Because of the light weight, high stiffness and high structural efficiency, aluminium alloy integral panels are widely used on modern aircrafts. Press bend forming has many advantages, and it becomes a significant technique in aircraft manufacturing field. In order to design the press bend forming path for aircraft integral panels, we propose a novel optimization method which integrates the finite element method (FEM) equivalent model based on our previous study, the artificial neural network response surface, and the genetic algorithm. First, a multi-step press bend forming FEM equivalent model is established, with which the FEM experiments designed with Taguchi method are performed. Then, the back-propagation (BP) neural network response surface is developed with the sample data from the FEM experiments. Further more, genetic algorithm (GA) is applied with the neural network response surface as the objective function. Finally, experimental and simulation verifications are carried out on a single stiffener specimen. The forming error of the panel formed with the optimal path is only 5.37% and the calculating efficiency has been improved by 90.64%. Therefore, this novel optimization method is quite efficient and indispensable for the press bend forming path designing.     

局部气垫双体船阻力性能及片体间距优化研究

基于流体计算软件STAR-CCM＋,使用VOF法模拟自由液面,联立求解N-S方程及运动方程,并结合湍流模型RNGk-ε及DFBI六自由度模型,对局部气垫双体船型阻力性能进行数值模拟计算,计算结果与船模水池试验结果吻合,精度可信,验证了此该数值方案的可行性.在此基础上,针对局部气垫双体船的片体间距对阻力性能的影响进行数值仿真计算,并对结果进行对比分析,得到了不同片体间距下的阻力变化趋势.针对该局部气垫双体船,综合考虑越峰性能及高速段、低速段阻力性能对片体间距进行选取,认为0.34m的片体间距较为合理.文中使用的CFD方法能够有效模拟局部气垫双体船的阻力性能,可用于船型优化设计.     

基于NURBS的船体曲面自适应三角网格剖分

针对面向曲面的三维船体性能计算和真实感图形显示问题,应用NURBS曲线、曲面理论,提出一种新颖的船体NURBS曲面三角形网格自动生成算法,运用四角编码方法和改进的曲面片平坦性检验方法,保证在递归分割船体NURBS曲面时,能够快速有效地分割出四边形网格,在曲面片的高度方向和边界处同时满足给定的精度要求,在此基础上,应用割角剖分算法将一个四边形网格剖分成两个或多个三角形网格。应用结果表明,应用该算法生成的三角形平面片能够较好地逼近船体曲面,避免出现网格间的裂缝,与二叉树、四叉树方法相比,四角编码方法明显节省了时间和空间,提高了算法效率。