筒形件拉深孔成形工艺数值模拟分析

提出了一种能提高板料成形性能的拉深孔成形工艺,该工艺是通过减小拉深时凹模圆角处对板料的压应力,实现对板料成形性能的优化。以带凸缘的圆筒形件为研究对象,对采用该工艺进行拉深有限元模拟,从拉深后拉深件的危险断面处厚度减薄率和成形极限图方面得到了很好验证,同时分析了该工艺的成形机理和力学特征,并阐明了该工艺是提高板料成形性能的技术关键。     

农用拖拉机油箱下壳拉深工艺分析及优化

对农用拖拉机油箱下壳的拉深成形过程进行了工艺分析及模具设计。在此基础上利用Dynaform5.5软件进行数值模拟,修正计算结果并确定最终的拉深工艺参数。该方法与传统方法相比,提高了工作效率,节约了大量人力和物力。     

基于灰色系统理论的铝合金覆盖件成形优化模拟

以压边力、拉深筋高度、凸筋圆角半径、凹筋圆角半径为自变量,进行四因素四水平的正交试验,模拟铝合金覆盖件成形,获得成形工艺参数与破裂、起皱、厚度最大变薄率等质量数据的目标函数.利用灰色系统理论,分别计算得到成形工艺参数对单目标函数的关联系数和多目标函数的关联度,多目标优化将转换为单目标优化问题.进一步计算各成形工艺参数的平均关联度,获得优化的压边力、拉深筋截面几何参数,以此进行有限元模拟验证,优化的结果为变形均匀,表明成形的质量明显提高.     

汽车尾灯支架成形数值模拟与优化

汽车尾灯支架是汽车外覆盖件。对单个零件进行成形时,需要增加很多工艺补充材料,冲压方向不容易确定,而且会产生侧向力。利用对称性采用一模两件工艺,既降低了成形难度,提高材料的利用率,又有利于拉深成形过程中的金属流动。利用数值模拟技术,仿真了成形过程;根据应力应变的分布,对成形中的起皱和拉裂,以及板料变形程度进行了预测;优化了毛坯形状、工艺补充面、拉延筋的分布和阻力。优化后的工艺参数得到了良好的成形质量,模拟结果与实验吻合。     

自适应弹塑性数值模拟系统的工程应用

数值模拟技术对于预示金属成形过程中的流动规律进而指导工艺过程及模具设计具有重要作用。国外已在金属成形数值模拟中引入自适应技术,该技术消除了网格生成的盲目性,实现了以尽可能少的计算量获得指定精度要求的解,而国内这方面的研究不多。本文研究开发了自适应弹塑性数值模拟系统,阐述了该系统的功能及特点,重点论述了系统的工程应用价值。     

副车架内高压成形加载路径的优化与试验研究

【目的】内高压成形工艺因存在设备昂贵、工序流程复杂和工艺参数控制难等问题,需要通过数值模拟方法来弥补试验法所导致的周期长、修模量大、成本高等不足。【方法】将某汽车副车架横梁的内高压成形加载路径作为优化对象,以最大壁厚与最大减薄率为目标函数,以加载路径为设计变量,建立多目标优化数学模型。选用非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ,借助计算机辅助优化平台对数学模型自动寻优。运用LS-DYNA软件对优化前后的加载路径进行数值模拟分析,并与试验结果比较。【结果】结果表明,优化后管坯的最大减薄率下降了3.99%,最大壁厚下降了6.06%。另外,数值模拟结果与试验结果仅存在微小误差,且总体趋势相同,验证了加载路径数值模拟方法的可行性。【结论】1）内高压成形试验结果与仿真结果吻合较好,采用数值模拟方法完成副车架内高压成形加载路径的优化设计是可行的;2）基于NSGA-II的自动寻优,一次优化可获取多个Pareto最优解,可供选择的工艺方案更全面;3）内高压成形过程中采用数值模拟方法可快速完成工艺方案设计和工艺参数寻优,极大地缩短产品推向市场的时间,降低制造成本,提高生产效率。     

基于曲面分区的多道次数控渐进成形轨迹生成

为实现含有直壁等难成形曲面的高效成形,以三角网格模型为研究对象,提出基于曲面分区的个性化多道次数控渐进成形方式和在各曲面分区内进行各道次成形加工所需轨迹生成方法.给出了基于可成形性的三角网格曲面分区算法和通过偏置来生成各曲面分区多道次螺旋线成形轨迹的方法.算法应用实例表明,该方法能够对曲面进行分区,并为相关曲面分区生成光滑连续的多道次螺旋线成形轨迹.     

多元非线性回归的铝合金覆盖件成形模拟优化设计

使用3参数Barlat-Lian屈服准则,通过Dynaform软件模拟铝合金覆盖件保护梁的拉深成形,获得拉深筋截面凸筋圆角半径、拉深筋的高度与最大等效应力、最大变薄率之间的关系数据;通过多元非线性回归处理数据,分别建立拉深筋的凸筋截面尺寸与最大等效应力、最大变薄率的目标函数数学模型.通过加权将多目标函数优化转化为单目标优化数学模型,优化求出凸筋截面尺寸的优化解.模拟验证覆盖件的成形,获得了满足设计要求的结果.     

聚碳酸酯板材多点热成形数值模拟与成形精度分析

提出了用于热塑性聚合物板材的柔性成形技术——多点热成形技术。根据高温单向拉伸试验数据确定了不同温度下聚碳酸酯(PC)板材的超弹性材料模型参数。运用有限元软件Abaqus对不同温度和不同成形压力下的PC板材多点热成形过程进行了数值模拟,结果表明:当成形温度与成形压力分别为160℃和10 kPa时,成形件平均形状误差最小。参照数值模拟结果进行了PC板材的多点热成形试验,验证了数值模拟结果的准确性。测量并分析了成形件的成形精度,结果表明:成形件具有较高的成形精度,可以满足工程应用需要。     

农用卡车油箱下壳拉深工艺分析及优化

对农用卡车油箱的拉深成形过程进行了工艺分析,根据毛坯尺寸和拉深次数进行凹模设计。在此基础上利用CAE分析软件Dynaform5.9对容易造成拉深成形缺陷的压边力进行优化,与传统模具制造相比,这种方法节省了大量的时间和成本。     

板料深冲成形过程的静态隐式有限元模拟

采用有限元对板料冲压过程进行模具设计,可以降低设计成本,缩短设计周期。综述了板料深冲成形过程数值模拟平台和静态隐式算法的基本理论,并基于此建立了四节点的有限元模型。采用此模型对油底壳和水槽的深冲成形过程和起皱进行了模拟,模拟结果验证了该分析技术的正确性、可行性和高效性。     

液压夯拔装置的夯入过程分析与建模

介绍了一种基于压力反馈控制的液压夯拔装置结构与工作原理，对其夯入过程进行了分析，建立了冲击系统的非线性数学模型，并对其运动过程进行了仿真和试验。实践证明，通过立柱阻力适时调节冲击系统的压力，可实现冲击能和冲击频率的独立无级调节，节能并且提高了工作效率。     

基于FLUENT的离心泵水力性能预测技术

介绍了用数值模拟方法进行离心泵性能预测的研究现状和存在的问题．采用商业软件FLUENT,在双参考坐标系下,利用有限体积法对雷诺时均Navier-Stokes方程进行数值离散,选用标准k-ε湍流模型,SIMPLEC方法求解,对10台离心泵的设计点工况进行了叶轮蜗壳耦合三维粘性相对定常的数值模拟并进行了性能预测．计算了各模型的扬程和效率并与试验值进行了对比和分析．对比分析结果表明,基于FLUENT数值模拟结果预测离心泵水力性能的方法具有比较高的精度。可以应用于工程实践．     

基于改进人工势场的采摘仿生机械手设计和仿真研究

提出了一种应用于水果采摘机器人末端执行器的仿生机械手,并设计了仿生机械手指关节微电机的协同控制虚拟总轴系统,提高了采摘机器人手指关节的灵活性,降低了水果采摘机器人采摘过程中对果实的损伤。针对传统的电机人工势场控制器难以满足由负载扰动引起的多电机实时的同步运转,提出了具有相邻吸引力的人工势场多电机同步控制方法,通过相邻电机的相互作用,使各个电机协同工作,降低了负载扰动对于机械仿生手指动作不协调的干扰。对采摘机械仿生手各手指关节电机的跟随协同性进行了测试,结果表明:采用改进后的人工势场模型后,可以有效地改善跟随手指的角度误差,响应效率高,在更短的时间内可以将误差降低到最低。对采摘过程手指的协同性进行了虚拟仿真研究,结果表明:改进后人工势场控制模型三手指角速度的数值差异较小,三手指的协同性较好,可以满足协同控制的设计要求。     

基于多目标优化的钢管拉拔成形过程设计

针对钢管在拉拔成形中出现的拉拔力过大、成形后钢管的残余应力大的问题,提出了基于"FEM-ANN-MOGA"方法的拉拔过程优化方案。结合正交设计、有限元模拟技术和BP神经网络,建立了拉拔应力、残余应力与成形参数之间多目标优化的非线性映射模型。采用基于向量评价的多目标遗传算法和小生境技术,求得了均匀分布的Pareto最优解。通过定义满意度函数,选出了符合要求的满意解,并对其进行了仿真。仿真结果与优化结果基本吻合,验证了该优化方法的正确性与可行性。     

颗粒肥料离散元仿真摩擦因数标定方法研究

对分体圆筒法、倾斜法、抽板法和斜面法4种颗粒特性测试方法进行Plackett-Burman多因素显著性筛选试验,试验方差分析结果表明,不同的测试方法影响测量结果的显著因素与因素显著程度。根据分体圆筒法、倾斜法和斜面法的方差分析结果,提出一种基于颗粒物料整体特性的摩擦因数标定方法,将仿真试验与真实试验相结合,依次标定出尿素颗粒与PVC材料间静摩擦因数为0. 41,颗粒间静摩擦因数为0. 36,颗粒间滚动摩擦因数为0. 15。将所标定的摩擦因数采用无底圆筒法进行验证试验,休止角仿真试验结果为30. 57°,真实试验结果为31. 74°,相对误差为3. 69%,不同含水率下的实际试验休止角与所标定摩擦因数下的仿真休止角相对误差均不大于4. 59%,仿真试验结果与真实试验结果无显著差异,验证了所标定摩擦因数的有效性。本方法可用于其他颗粒状物料间摩擦因数的标定试验。     

直齿圆柱齿轮冷精锻成形过程数值模拟分析

对直齿圆柱齿轮冷精锻成形过程进行了三维大变形弹塑性有限元数值模拟。对闭式模锻预锻及以闭式模锻、孔分流及约束分流为终锻的两步成形过程的流动情况进行了数值分析。数值模拟结果及前期的工艺试验表明：终锻中采取分流、尤其是约束孔分流措施对于降低工作载荷、提高角隅充填能力十分有利，采用矩阵变换技术解决因引入边界摩擦及滑动约束带来的刚度阵非对称问题较为简单、合理、有效。     

基于Matlab地表滴灌土壤水分运动的数值模拟

滴灌条件下土壤水分运动规律是当前农业工程中重要研究领域。基于土壤水运动基本方程,结合作物根系吸水特点,建立了地表滴灌条件下土壤水分运动二维数学模型。应用Matlab软件,通过数值模拟方法,得出了Van Genuchten模型的参数值,推导了渗透参数拟合公式,进一步对地表滴灌土壤水分运动过程进行模拟。同时,利用Matlab强大的绘图功能对拟合曲线与实测数据进行了直观的比较。结果表明,所构建的数学模型对地表滴灌条件下的土壤水分运动变化具有较好的模拟效果。     

基于模糊多准则算法的收割机搅龙叶片机械加工研究

搅龙叶片属于复杂的曲面机械零部件,其机械加工是一个复杂多元素作用的复合过程。为了提高搅龙叶片机械加工的精度,提出了一种基于CAD和PRO/E软件的叶片加工走刀轨迹的仿真优化方法。该方法利用CAD提取搅龙叶片型面的关键点。在搅龙叶片型面数据点提取的过程中,会产生大量的加工控制点,为了对控制点进行优化筛选,提出了一种模糊多准则算法,实现了叶片的机械加工决策和优化由经验型向理论指导型的转变。在PRO/E软件中,对提取得到的关键点进行了建模,得到了叶片的型面,将型面进行合并得到了搅龙叶片的曲面实体,最后对实体进行走刀轨迹仿真,得到了搅龙叶片的机械加工精度,并将模糊多准则算法和非模糊多准则算法控制下的机械加工精度进行了对比。对比结果表明:模糊多准则算法可以有效地提高收割机搅龙叶片的机械加工精度。     

基于动网格技术的双定子马达配流结构优化

为消除双定子叶片马达的配流冲击所产生的不利影响,对双定子马达的配流结构进行改进,即开设闭死压缩角与闭死膨胀角,有效实现预升压和预卸压。推导了双定子马达的闭死角数学模型,并对预升压与预卸压过程中闭死容腔内的压力变化特性进行了分析,基于动网格及其UDF（用户自定义函数）编程技术对双定子马达进行三维数值模拟计算。结果表明,与现有双定子马达相比,开设闭死角可以有效地减轻双定子马达的高压回流冲击以及压力突变的现象,使过渡区中油液压力的变化趋于平缓。