Numerical Simulation of Coupled Thermo-mechanical Behavior of a Cylinder Billet during Hot-forging Process

IntroductionInhotforging,variationanddistributiol1oftemperatureplayveryimportantroIeinviewofthermalstressesorthermalstrainaswe1lasthemateria1properties.MechanicaldefOrmationcangenerateheatbyfrictionalslidingand/ordissipatiOI1ofplasticwork.Theboundaryconditionfortemperatureismodifiedbythechangeinmaterialshape.Dietemperatureusuallyislowerthanworkpiecetemperatureandthisfactresultsindiechilling.Itsignificantlyaffectsthetemperatureoftheworkpiecea11d,consequently,alterstheflowstress.Whenthedieisr…     

氮合金化HRB500E钢的静态再结晶行为试验研究

为了对相关热轧工艺制度的确定提供必要的理论依据,采用应力松弛法研究了氮合金化HRB500E钢的静态再结晶行为,运用Gleeble-1500D热模拟试验机分析了不同的应变量、应变温度、应变速率对试验钢静态再结晶的影响,并与普通的钒微合金化HRB500E钢进行了对比. 依据试验结果,以Avrami 方程为基础,建立了两种试验钢的静态再结晶动力学模型,并进行了静态再结晶分数曲线与模型预测值的对比检验. 研究结果表明,控制两种试验钢的应变量在0.4～1.0区间递增,应变温度在950～1 100 ℃范围内递增,应变速率在0.1～1.0 s?1范围内递增时,其t_0.5值（再结晶完成50%所需要的时间）均分别随之减少,再结晶速度加快;其中,应变量及应变温度对试验钢静态再结晶的影响较为显著,应变速率次之. 在应变条件相同的情况下,氮合金化HRB500E钢静态再结晶进程滞后于钒微合金化HRB500E钢. 检验结果表明,两种试验钢静态再结晶动力学模型预测结果与试验结果较吻合.      

Analysis of the cross-wedge rolling process of toothed shafts made from 2618 aluminium alloy

The paper presents the results of a thermo-mechanical analysis of the rolling two stepped shafts. One of the shafts has a toothed step with skew teeth, while the other has a worm winding in the shape of a trapezoidal screw. The shape of the rolling tools resembles that of the tools used in the Roto-Flo rolling method; yet unlike in Roto-Flo, the shafts are hot-rolled and no centres are used to stabilize the position of the workpiece during the forming process. For the calculations made with use of the DEFORM-3D process simulation system it has been assumed that the rolled shafts are made from 2618 aluminium alloy. As a result of the calculations made, it has been found that the toothed stepped shafts can be formed in one pass by means of the cross rolling process. Additionally, the temperature and strain distribution in the rolled product have been determined as well as some data concerning the forces which are necessary for the rolling process have been obtained.     

水泥稳定碎石混合料静压法与振动法成型工艺的比较研究

我国公路部门室内常用的确定水泥稳定碎石最佳含水量及最大干密度的方法是重型击实法,相应测定其技术指标的试件成型方式是静压法。重型击实方法是在室内通过施加冲击荷载对被压材料进行压实,静压法成型试件的方法与静力压路机滚压机理相同。随着重型振动碾压工艺在道路基层施工中的     

A new model for simulation of cold roll-forming of tubes by using spline finite strip method

A new model,called object model,for the simulation of cold roll-forming of tubes is presented.The model inherits the advantages of old models and is the embodiment of forming process that the strip is rolled step by step from feed rollers to last rolling pass.The elastic-plastic large deformation spline finite strip method based on updated Lagrangian method has been developed by improving the stiffness and transition matrix.Combined theory formulas and new analytical model,the forming process of a tube has ...     

可控被动式减摇水舱的建模与气阀控制规律研究

基于查德惠克被动式减摇水舱理论,分别建立了单侧气阀和两侧气阀控制的可控被动式减摇水舱系统数学模型.推导了最佳相位关系和气阀控制规律的理论依据,对不规则波作用下的可控被动式减摇水舱系统进行了仿真研究.仿真结果表明,水舱内水的流动与船舶横摇运动基本符合最佳相位关系,气阀控制规律是可行的.通过对单侧或者两侧气阀进行控制,都能够使水舱内水流的振荡周期及时地适应变化的横摇周期.两侧气阀控制的减摇效果要优于单侧气阀控制.     

基于医学影像学的心血管支架力学性能分析

为了寻找更为简便的基于医学影像学狭窄血管建模的方法,利用特征轮廓提取的简化建模方法,建立了基于狭窄冠脉CT图像的血管支架-狭窄血管耦合有限元模型,对比分析了血管支架在基于CT的狭窄血管模型和理想化狭窄血管模型中的力学行为,引用临床研究结果分析了两种模型计算的合理性.研究结果表明,两种模型在支架的应力分布、撑开刚度、回弹率、狗骨头 率、血管管腔面积等力学性质上均存在差异,基于CT模型中,血管平均应力1.22 MPa,最小管腔面积6.1 mm2;理想化模型中血管平均应力1.54 MPa,最小管腔面积5.1 mm2;基于CT的有限元模型分析结果更接近临床研究结果.      

ETFE气枕共同作用模型的数值模拟与试验验证

基于气枕系统的共同作用理论,提出一种新的气枕数值建模方法,按照该方法建立了ETFE气枕共同作用有限元模型,并设计制作了一个正六边形ETFE气枕足尺模型,对其进行了形状测试和加载测试.研究结果表明：ETFE气枕形态分析与荷载分析的数值结果与试验结果吻合良好,共同作用有限元模型能够准确、有效地完成ETFE气枕静力分析.     

基于MATLAB的公路桥梁车桥耦合数值计算方法

应用达朗贝尔原理推导了两自由度车辆和桥梁的振动平衡方程,提出用龙格-库塔法和NEWMARK法来求解车桥耦合振动问题。针对NEWMARK法提出了求解分离的车辆和桥梁运动方程组的分析策略:在每一个时间步长内进行迭代计算并将桥梁的振动平稳状态作为收敛条件。利用MATLAB结合两种数值计算原理分别编制了车桥耦合计算程序。算例分析表明:两种方法的计算精度都较高;采用NEWMARK法求解时,在每个时间步内迭代计算至桥梁振动平稳状态是有意义的。     

Numerical simulation of multi-pass rolling force and temperature field of plate steel during hot rolling

Rolling force and temperature field are important parameters in the hot rolling process of plate steel. Most researchers use ANSYS/LS-DYNA and MSC.Marc to simulate the hot rolling process, however, software DEFORM-3D is not used widely in this field. Therefore, in this study, the commercially available finite element analysis software DEFORM-3D is used to simulate the distribution of rolling force, stress-effective, strain-effective and temperature field during the hot rolling process of plate steel with the size of 0.220m×2.070m×1.904m. Both the simulated rolling force and temperature of the multi-pass are compared with the measured results. It is shown that the simulated values by the finite element method are approximate to the measured values in the hot rolling of plate steel. So the simulation can provide an important reference and optimization to make rolling process and parameters in steel factory.     

基于多种方位角计算方法的超短波AOA定位比较

考虑到方位角计算是AOA （angle of arrival）定位的基础之一，首先，提出了以大地坐标计算方位角的球面近似法和正轴圆柱投影-平面法；进而，建立了球面精确AOA定位方程、球面近似AOA定位方程和正轴圆柱投影-平面AOA定位方程；最后，采用无约束非线性规划方法建立了基于大地坐标的分别与上述方程相对应的3个最优化AOA定位模型，并以网格逐点搜索求解法进行了模型验证. 验证结果的分析表明:在不考虑测向误差时，球面精确AOA定位模型的精度最高，且与纬度无关，但其定位运算时间最长；球面近似AOA定位模型和正轴圆柱投影-平面AOA定位模型的精度均较高，后者的定位误差略大于前者，定位运算时间也长于前者；要提高AOA定位网的定位精度，既可提高各站点的测向精度，也可增加测向站点数，并应综合考虑定位时效性要求和精度要求选择合适的AOA定位模型.      

开阔水域多物标动态自适应智能航行方法

考虑船舶操纵特性、《1972年国际海上避碰规则》和良好船艺要求,提出了动态自适应目标船不协调避碰行动的开阔水域智能航行方法;将物标分类、建模并构建数字孪生交通环境,结合航向控制方法、操纵运动和复航模型构建了自动航行模型,推演了船舶非线性操纵运动;基于自动航行模型量化解析了《规则》要求,探究动态避碰机理,建立了可行航向求取方法;在多目标环境中,提出了目标船机动判别方法,研究了《规则》约束下构成自主航行方案的改向时机、幅度和复航时机等要素求取方法。仿真结果表明:依靠信息秒级更新的滚动计算,提出的智能航行方法可自适应剩余误差和目标船随机运动;提出的智能航行方法能将可行航向区间和改向幅度精确到1°;将程序运行和复航时机计算步长设置为1、10 s,设置多类静态物标和6艘保向保速目标船,在640、1 053、2 561和3 489 s,本船进行右转9°、复航、保向保速和复航等操纵可让请所有目标并自主航行至终点;设置目标船在300 s采取不协调转向避让行动,本船在980、2 790、3 622、5 470 s时进行右转9°、左转12°、右转17°和复航等操纵可让请所有目标并自主航行至终点。可见,任意初始状态下的船舶均可沿计划航线自动航行至终点,提出的方法能满足多个、多类动静态物标共存的真实开阔水域环境中的智能航行需要。      

铸件凝固过程中温度场的数值模拟

为了掌握铸件凝固过程中温度场的变化规律以提高铸件质量，采用有限元和有限差分相结合的方法离散铸件凝固过程非稳态热传导方程的空间和时间变量，得到了关于金属铸件和铸型温度的代数方程．用二部法模拟铸件与铸模问的耦合，用迭代法求解离散后的代数方程组，并利用变时间步长技术提高计算效率；用热传递系数模拟铸件与铸型间的热传递，铸件冒口及铸型与冒口接触部分节点都当作内部节点，铸型与外界的换热按热对流和热辐射2种方式处理，忽略充型对凝固过程的影响，铸件材料潜热释放采用线性模型．算例结果表明，所用方法能有效地模拟铸件凝固过程中温度场的变化规律．     

批量生产多循环闭式冷锻铝材成形误差机械热偶合有限元分析

在冷成形加工中因为工件和模具中的温度随时间变化而使工件的成形误差也随之变化，以前的成形误差分析仅涉及单个工件加工循环。同时考虑机械效应和热力效应对成形误差的影响，对批量生产多循环闭式冷锻铝材成形过程中工件的成形误差进行了有限元分析，给出了一个包含成形各个阶段所产生的成形误差的误差分析公式。该公式可用于诸如挤压成形等其他成形工艺。这一分析工作为高精密成形误差补偿方法的研究提供了指导。     

轴对称模锻过程的CAS／CAD系统

本文运用上限元法分析了轴对称水平非对称锻件的模锻过程,建立了相应的计算机模拟系统(GAS);为了获得预成形毛胚的理想形状,作者运用计算机进行工序正向模拟之后,又进行了工序反向模拟,经实验验证,计算数据是正确的。     

某动车组车内噪声控制方案设计

在某高速列车噪声控制设计方案过程中,运用了统计能量分析法以及有限元与统计能量相结合的混合方法,分别对车内噪声的中高频段、低频段建立了SEA模型和混合模型,进行了噪声控制方案的对比分析研究．     

动态行驶时间取送一体化车辆路径问题

为优化真实路网下的车辆配送路径,采用优化 + 调整的两阶段求解方法. 在优化阶段,根据常发拥堵信息,采用遗传算法求解时变取送一体化车辆路径,安排车辆初始配送路径. 在调整阶段,以路段行驶时间为时间间隔,采用滚动更新策略调整车辆配送路线躲避偶发拥堵. 在针对车辆路径调整问题构建了一系列混合整数规划模型的基础上,设计了2-opt + insertion启发式算法求解模型,并结合Dijkstra算法求解到的客户点间最短行驶路线,将车辆配送路径转化成了真实路网中的车辆配送路线. 数值实验测试结果表明:滚动更新策略中,以路段行驶时间为时间间隔比以客户间行驶时间为时间间隔减少车辆行驶时间0.24～11.95 min;以路段行驶时间为时间间隔比以24 min为时间间隔减少车辆行驶时间0.08～8.06 min,比以6 min为时间间隔减少更新次数10.02～34.59次,因此,固定时间滚动更新策略中的最优时间间隔难以确定,其实用性较差. 2-opt + insertion启发式算法求解速度是遗传算法的4倍.      

一种分析曲线箱梁剪力滞效应的传递矩阵法

基于能量泛函变分原理及箱梁翼板的剪力滞翘曲位移函数,导出了曲线箱梁的弹性控制微分方程、边界条件并运用消元法求得其闭合解。基于多跨曲线桥跨界的静力平衡及连续条件,给出了跨间矩阵和节点矩阵,建立了变形和内力的传递矩阵,提出了一种计算曲线箱梁剪力滞的传递矩阵法。算例表明了该方法的有效性。     

机车车辆／轨道系统垂向耦合动力学分析

考虑到多刚体系统动力学研究方法在建模及计算方面的局限性，将有限元法引入到机车车辆／轨道大系统的垂向耦合振动研究中来．为了真实模拟在轨道上不同位置的轮轨接触关系，用有限元参数二次规划法求出了轮轨等效接触刚度曲线，建立了统一的机车车辆／轨道耦合系统．通过建立系统的有限元分析模型，利用精细时程积分算法求解系统振动方程，分析研究了机车车辆在无限长轨道上运行时，在轨道不平顺激扰下，轮／轨间相互作用力、机车车辆／轨道系统中各部件的振动加速度及位移变化规律．研究结果表明，该方法不但可行，而且具有其它传统方法无可比拟的优越性．     

深圳地铁地震反应分析

根据深圳地铁抗震设计需要,对深圳地铁的3种典型断面,采用释放荷载方法进行了平面有限元静力计算,确定初始应力场,采用子空间迭代法进行了振型计算,确定合理的积分步长。在此基础上,运用Newmark隐式时间积分法对地铁的3种典型断面进行了地震反应分析,确定了在地震荷载作用下衬砌结构的薄弱部位及其相互的位移和应力,计算结果为深圳地铁的抗震设计提供了依据。