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，由于塑料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，有限元模型的结果表明，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。     

Study on Damage of High Temperature Plastic Deformation for Al-Li Alloy

The security of use for Al-Li alloy will be greatly influenced by the damage degree of plastic deformation within it at high temperature . Based on continuum damage mechanics theory, the damage evolution of Al-5.44Mg-2.15Li-0.12Zr alloy during plastic deforming at high temperature is simulated by using the damage evolution model of high temperature plastic deformation. The changing rule of its inner damage with deformation temperature, strain rate and strain is gained in this paper. The equation of damage evolution for high temperature plastic deformation is developed, providing an academic basis for the technology of plastic process of Al-Li alloys.     

优化结构闸片对制动盘温度及热应力的影响

为了研究列车制动产生摩擦热对制动盘的耐热疲劳性能的影响,分析了摩擦热流分布与闸片结构的关系,提出一种优化闸片摩擦块固定位置,达到改善制动盘摩擦热分布的方法,采用有限元软件ABAQUS对优化前后的闸片制动过程进行了数值模拟,结果表明:与闸片优化前相比,闸片优化后制动盘最高温度和热应力分别下降的17％和23％,沿制动盘径向分布更均匀.     

拧紧速度对螺栓转矩系数的影响分析

为了研究拧紧速度对螺栓拧紧特性的影响,利用多功能螺栓紧固分析系统对紧固件进行转矩——夹紧力试验,通过试验分析得出摩擦系数随着拧紧速度的增大而减小并逐渐趋于稳定;同时摩擦系数是影响转矩系数的主要因素,转矩系数是摩擦系数的增函数,在一定范围内,转矩系数与摩擦系数呈同增减趋势;紧固件的拧紧过程,摩擦会产生高温,温度变化是使摩擦系数发生变化的重要因素.     

钢丝感应加热过程模拟及特性

在感应加热理论和热传导理论的基础上,建立了钢丝感应加热时的ANSYS模拟模型,对不同直径产品的加热频率、功率、最大线速度进行模拟计算,通过针对三种典型钢丝的加热时间,分析了其相应可达到的最大产品线速度,以及所需要的加热功率.还分析了工频频率的影响,选取合适的频率范围;通过实验验证了模型的准确性,为感应加热的计算和自动化控制提供了可靠的理论依据.     

高速列车盘形制动系统热机耦合特性分析

为了研究热机耦合对高速列车制动系统动力学行为的影响,建立了高速列车制动系统三维瞬态热机耦合有限元模型,进行拖曳制动状态下热机耦合特性的计算与分析;采用ABAQUS/Explicit热-位移瞬态分析法,探讨列车制动过程中的温度分布特性和振动行为,并与忽略热机耦合状态的系统动力学行为进行对比分析.研究结果表明:制动过程中闸...     

锂离子电池温升特性分析及液冷结构设计

针对电动汽车动力电池的温升发热导致温度分布不均及过热现象，根据电池的热物性参数及不同环境温度下的内阻，建立电池包生热分析模型；测试采集并拟合电动汽车的母线电流，通过仿真分析得到不同车速下电动汽车电池包的温升情况；进行典型城市工况实车试验，测取不同车速下电池包内温度测点的温升数据并拟合成温升曲线，通过仿真与试验结果对比，验证所建立的热分析模型的准确性；在此基础上，设计双进双出的液冷散热管道结构方案，分析在1C放电倍率下该液冷散热方案的散热效果. 研究结果表明:锂电池在高温（50 ℃）下，内阻仅为13.9 mΩ，而在低温（?30 ℃）时，内阻却达到了21.5 mΩ；电动汽车在新欧洲行驶工况（NEDC工况）和匀速工况（40、50、60、70 km/h）下的最高温升分别为1.8、2.6、3.6、5.3、8.0 ℃；所设计的U型结构液冷管道可以有效地降低电池包温升，提高电池包的温度均匀度.      

车轮材料对轮轨滚动摩擦磨损行为的影响

为了使轮轨材料更好地匹配,降低轮轨磨损与损伤,利用MMS-2A滚动磨损试验机,研究了3种不同含碳量车轮材料与U71Mn热轧钢轨干态对磨时滚动摩擦磨损与损伤性能.结果表明:车轮材料变化基本不影响轮轨滚动摩擦因数,其摩擦因数保持在0.4左右;随车轮材料碳含量增加,车轮磨损量呈线性下降趋势,钢轨磨损量呈线性增加趋势,总轮轨磨损量呈降低趋势;不同车轮材料与U71Mn热轧钢轨对磨时的磨痕表面形貌具有较大差异,当碳含量为0.57时,车轮损伤以剥落损伤为主,试样塑性变形相对轻微,随车轮硬度降低(碳含量为0.51),表面剥落损伤轻微,但塑性变形严重;对磨钢轨试样以粘着和剥落磨损为主.      

基于非线性超声的CL60车轮和U75V钢轨磨损检测方法

针对早期轮轨滚动磨损变化过程难以通过无损手段进行表征的问题,提出了非线性超声技术对不同磨损程度的CL60车轮与U75V钢轨试样进行检测评估;建立了基于轮轨试样表面磨损特征的Murnaghan模型,并利用非线性超声有限元仿真,通过塑性变形层厚度变化情况模拟不同程度的摩擦损伤,分析了其相对非线性系数变化规律及其产生原因。试验结果表明:轮轨的早期磨损会导致材料表面产生塑性变形层,随着塑性变形的加剧,材料损伤将以微裂纹为主,车轮角加速度越大,轮轨间相对滑动作用时间越短,塑性变形层越薄,且CL60车轮较U75V钢轨磨损程度更为严重;CL60车轮试样在车轮角加速度分别为10、250、1 500 r·min-2时,对应的相对非线性系数分别为12.19、8.43、5.68,U75V钢轨试样在车轮角加速度分别为10、250、1 500 r·min-2时,对应的相对非线性系数分别为7.57、6.09、5.04,与CL60车轮试样相比,U75V钢轨试样的相对非线性系数变化缓慢。可知,相对非线性系数与塑性变形层厚度呈正相关,微裂纹产生的非线性效应比塑性变形层更强,相对非线性系数增幅更大,因此,可通过材料的相对非线性系数变化判断材料的磨损阶段。      

QFP结构在温度循环下的有限元分析

如果QFP电子封装器件发生较大塑性变形,将影响其正常使用．利用有限元分析技术来讨论温度循环载荷作用下影响QFP焊点塑性变形的因素,为控制其变形幅度提供依据．     

表面不平顺对轮轨摩擦温度场的影响

为揭示轮轨表面破坏与摩擦温升的内在联系,利用有限元和有限差分混合算法,建立了轮轨滚动接触热耦合计算模型,模拟轮轨滚动、滑动接触温升过程。模型中考虑了轮轨间非稳态热传导、与环境的热对流、热辐射,针对轮轨光滑和不平顺两种接触表面情形,分析了滚动、滑动工况下轮轨界面问的摩擦温升状态。计算结果表明轮轨表面不平顺能使经历短时间滑动的轮轨表面倾向于产生宽点状剥离,长时间滑动与滚动工况下表面不平顺对温度场的影响可忽略,滑动工况的温升较滚动工况的大。     

Numerical simulation on temperature and stress fields in beryllium during cutting process

The temperature and stress fields in beryllium during high speed cutting process were studied by employing a thermo-mechanically coupled finite element method (FEM). The results show that the temperatures in beryllium increase only a little during the cutting process. Both of the residual stresses for along and normal to the cutting direction are tensile stresses in the surface of beryllium after cutting. The cutting force and thrust force are about 280 and −250 kN/m at the steady stage, respectively. The main effects of coolant on the cutting process are to decrease the friction coefficient and heat between the tool and the workpiece, so to reduce the temperature, but almost no effects are made for stress. This study is helpful to enhance the understanding for stress formation and optimize the process parameters of beryllium.     

高速铁路钢轨擦伤形成影响因素

基于ANSYS显式动力分析建立了三维瞬态轮轨接触力-热耦合有限元模型,考虑了温度对热-弹塑性材料参数的影响;以初始温度30℃、轴重16 t、初始速度300 km·h^-1、滑滚比30%工况为例,研究了车轮在经过钢轨典型断面前、中、后3个时刻下钢轨踏面的接触压力、有效塑性应变、温度分布及其变化特征;在此基础上,进一步分析了列车轴重、钢轨踏面状态、列车牵引和制动状态对钢轨踏面最大温升与最大接触压力的影响,并基于钢轨马氏体白蚀层的形成机制讨论了钢轨擦伤的形成机理。研究结果表明：在本文计算工况下,钢轨踏面最大接触压力为1 186.43 MPa,出现在接触区中心位置,车轮通过后钢轨内部存在部分残余热应力和机械应力,钢轨最大有效塑性应变为0.028 2,最大温升为554.55℃;随着列车轴重从12 t增大至16 t,钢轨最大温升由339.89℃增大至402.79℃;钢轨踏面摩擦因数由0.2增大至0.6时,钢轨最大温升由230.93℃增大至519.25℃;滑滚比由10%增大至40%时,车轮制动和牵引引起的钢轨最大温升分别由264.52℃和362.10℃增大至700.46℃和819...     

加金属丝水平单圆管蓄冰数值模拟

盘管式蓄冰传热瓶颈出现在冰层处,考虑在管外加入一些金属丝来促进管外换热从而提高蓄冰效率.为了描述管外扩展表面给结冰过程带来的影响,把管外金属丝和水的混合区域考虑为多孔介质区域,建立了合理的数学物理模型,进行了理论计算,并采用了密度随温度接近抛物线变化来研究水的自然对流对结冰过程的影响.通过计算,发现自然对流对温度分布的...     

An Approach to Determine Tool Speed for Cylindrical Part Drawing

In order to evaluate inertial effect on sheet deformation in the simulation of stamping processes by dynamic explicit FEM, an analytic model is established for analyzing cylindrical cup drawing process. The main factors governing the extent of inertial effect on sheet deformation pattern are investigated by energy method, and the approach to the selection of reasonable tool speed for dynamic analysis of stamping processes is proposed. The effectiveness of the present approach is further demonstrated and justified by the numerical result herewith provided.     

隧道高地温的地质成因研究

为研究隧道高地温的地质成因，以云南某在建高速公路隧道——尼格隧道为研究对象，该隧道兼有高水温与高岩温，最高水温达63.4 ℃，最高岩温达88.8 ℃. 从区域地质构造及地震特征、水化学特征、地热储特征等对区域性的热因控制、水源、热源、导热通道等进行了分析，利用氢氧同位素分析法、锶同位素分析法、微量元素分析法、放射性元素分析法等对隧址区的热水来源及演变过程、热源成因进行了研究，并结合隧道工程地质、水文地质条件及开挖揭示状况，对隧道高水温段及高岩温段的地质成因过程进行了剖析. 研究结果表明:灰岩段高水温的成因过程与花岗岩段高岩温有所差异，隧道高水温的成因过程为热源（深部热异常体）—主要传热通道（深循环）—次级传热通道—浅表水体混合、水岩作用，其过程伴随着冷热水混合作用、离子交换作用等；隧道高岩温的成因过程为热源（深部热异常体、放射性元素衰变生热）—主要传热通道（深循环）—次级传热通道—热气沿裂隙传至隧道岩体，其过程伴随着S元素的富集，易形成H₂S或SO₂有毒有害气囊.      

事故车辆局部变形精细计算与模拟系统

在收集汽车碰撞事故相关典型案例基础上,以事故车辆局部复杂变形区域为研究对象,采用有限元方法、六面体网格生成算法及十节点曲边四面体对事故车辆变形部位变形前后划分网格.针对各网格单元,采用车辆动力学及弹性力学理论建立碰撞力计算模型以及碰撞瞬间速度计算模型.在汽车碰撞事故虚拟再现分析中,通过拟合网格单元以较高的计算精度得到事故发生前汽车的运动速度大小和方向.     

部分滑水对路面附着系数的影响

根据能量守恒原理，利用作用在轮胎上的动水压力计算式，通过有限元计算，分析了由于部分滑水而导致的附着系数的降低状况，得到了附着系数与水膜厚度、行车速度的关系式。计算结果表明，如果水膜覆盖在路面上，那么汽车行驶时不可避免地要产生部分滑水现象，轮胎与路面间的附着系数和干燥状态相比，要下降很多。汽车在低速行驶时，水膜厚度对附着系数的影响较大；而在高速行驶时，则速度的影响较大。     

水分对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了含二氧化硅和石墨的铜基粉末冶金摩擦材料,利用定速摩擦试验机,分别在摩擦速度为7.8~47.1 m/s的范围内,探讨了干、湿摩擦条件下材料摩擦磨损性能的变化情况.结果表明：摩擦表面第三体的状态与干、湿摩擦条件密切相关,并影响材料的摩擦磨损性能.摩擦速度低时,材料的干摩擦系数高于湿摩擦情况,原因在于水起到隔离和润滑作用;摩擦速度提高,干摩擦系数低于湿摩擦条件,这归因于水分对表面的冷却作用降低了基体高温软化程度.     

High temperature indentation test to improve constitutive model for welding simulation

The high temperature gradients experienced during fusion welding lead to a local dilatation and metallurgical transformations that generate inhomogeneous plastic deformation, residual stresses and distortions in the welded parts which can affect the service life of the structures. To predict such residual stresses and distortions, finite element analysis is nowadays widely used. This work reports a 3D finite element model for welding simulation. The proposed model is based on semi coupled thermo-mechanical analysis using a double ellipsoidal model of heat source. Firstly, a disk heated in its central zone is investigated. Secondly the validation concerns the simulation of a fully 3D two pass butt weld. The idea in this work concerns the calibration of the heat source parameters with the help of the inverse analysis to improve the heat flow predictions. For the stress analysis, an annealing temperature is introduced to force the material to lose its hardening memory above a given temperature. The predicted residual stresses as well as the predicted distortions are found to be sensitive to the annealing temperature.