车用千斤顶上支成形有限元分析及工艺优化 被引量：2

1

作者 孙红磊 马世博 +3 位作者 王伟 穆振凯 王奕博 赵军 《精密成形工程》 北大核心 2022年第6期78-85,共8页

目的解决千斤顶上支外缘不规则曲面混合翻边成形过程中容易出现的破裂等缺陷问题。方法基于Dynaform软件对千斤顶上支进行冲压仿真模拟,分析凸凹模圆角半径、凸凹模间隙、压边力对千斤顶上支成形的影响规律,并结合成形极限图、厚度变化... 目的解决千斤顶上支外缘不规则曲面混合翻边成形过程中容易出现的破裂等缺陷问题。方法基于Dynaform软件对千斤顶上支进行冲压仿真模拟,分析凸凹模圆角半径、凸凹模间隙、压边力对千斤顶上支成形的影响规律,并结合成形极限图、厚度变化云图等,采用控制变量法、正交实验对其工艺和参数进行优化。结果经有限元分析和正交优化的千斤顶外缘曲面翻边工艺如下:凸模圆角为过渡圆角结构,其齿顶大圆角和边缘小圆角半径分别为3.5 mm和0.7 mm,凹模圆角半径为3.5 mm,凸凹模间隙为2.8 mm,压边力为50000 N。结论采用最佳工艺方案可生产出合格制件,实际成形件的减薄情况与模拟结果基本一致,所得成形工艺参数对制件的影响规律可为研究不规则曲面混合翻边成形提供一定的参考。 展开更多

关键词 千斤顶上支 有限元模拟 外缘曲面翻边 正交实验

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高强钢变厚板汽车B柱热成形数值模拟及主要参数分析 被引量：6

2

作者 赵妍洁 高颖 +3 位作者 高静娜 刘凯源 张双杰 朱庆齐 《精密成形工程》 北大核心 2023年第4期112-120,共9页

目的研究热成形过程中冲压件温度场、应力场的变化规律,探究主要工艺参数对冲压件成形的影响规律。方法利用Abaqus软件建立热力耦合模型,对汽车B柱的热冲压成形过程进行数值模拟,分析板料及模具的温度和应力变化,确定主要工艺参数对冲... 目的研究热成形过程中冲压件温度场、应力场的变化规律,探究主要工艺参数对冲压件成形的影响规律。方法利用Abaqus软件建立热力耦合模型,对汽车B柱的热冲压成形过程进行数值模拟,分析板料及模具的温度和应力变化,确定主要工艺参数对冲压件的影响规律,利用得到的规律指导B柱模具的设计与制造,最后对B柱进行冲压试验。结果在热成形前的物料转移阶段,板材厚度差的存在使过渡区产生了温度梯度和内应力的变化;在热成形阶段,以减薄率为评判标准,确定了摩擦因数为0.35、冲压速度为100 mm/s时B柱的成形效果最好;对B柱的成形结果进行了分析,由局部减薄率的变化得到了模具缺陷的位置,由过渡区的偏移量得到了模具等厚区的长度,由板材温度变化确定了最佳保压时间为8 s。结论基于Abaqus软件,构建了B柱的热冲压有限元模型,对板材出炉至成形结束阶段进行了数值模拟与分析,在此基础上对B柱制件进行了冲压试验,发现制件的质量缺陷明显减少,对制件的指定点进行了面检测,合格率达到了95.83%,表明了分析结果的可靠性,同时也验证了有限元分析的准确性。 展开更多

关键词 高强钢 变厚板 热冲压 22MnB5 数值模拟

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15CrMoG耐热钢高温变形行为及Arrhenius本构模型 被引量：5

3

作者 杨京 王伟 +2 位作者 张双杰 马世博 闫华军 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期137-145,共9页

采用Gleeble-3500热模拟试验机对15CrMoG耐热钢进行了变形温度为1173.15~1473.15 K,应变速率为5~20 s^(-1)的高温压缩实验。实验数据表明,15CrMoG具有负的温度敏感性和正的应变速率敏感性,且再结晶晶粒尺寸随变形温度的升高而明显增加... 采用Gleeble-3500热模拟试验机对15CrMoG耐热钢进行了变形温度为1173.15~1473.15 K,应变速率为5~20 s^(-1)的高温压缩实验。实验数据表明,15CrMoG具有负的温度敏感性和正的应变速率敏感性,且再结晶晶粒尺寸随变形温度的升高而明显增加。通过线性拟合求解出Arrhenius本构模型的材料参数,建立了基于峰值应力的表征参数和物理基参数本构模型。表征参数本构模型对峰值应力的预测值与实验数据的皮尔森相关系数为0.99824,物理基参数本构模型对峰值应力的预测值与实验数据的皮尔森相关系数为0.99807。为进一步提升本构模型的适用性,建立了考虑应变补偿的Arrhenius本构模型,实现了对整个应变范围内流动应力的预测。在整个应变范围内,对模型进行了误差分析,表征参数本构模型的最大相对误差为3.76%,物理基参数本构模型最大相对误差为6.04%。 展开更多

关键词 15CrMoG钢 高温变形行为 本构模型 表征参数 物理基参数

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基于Zerilli-Armstrong和BP神经网络的15CrMoG合金钢本构模型研究

4

作者 刘宏伟 王伟 +3 位作者 代学蕊 马世博 穆振凯 王宝雨 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第7期175-183,共9页

采用Gleeble热模拟试验机,在应变速率5、10、15和20 s^(-1),温度1173.15、1273.15、1373.15和1473.15 K条件下对15CrMoG合金钢进行等温压缩试验。基于试验得到的真实应力和真实应变数据,分析15CrMoG钢的热变形行为,构建15CrMoG钢的Zeril... 采用Gleeble热模拟试验机,在应变速率5、10、15和20 s^(-1),温度1173.15、1273.15、1373.15和1473.15 K条件下对15CrMoG合金钢进行等温压缩试验。基于试验得到的真实应力和真实应变数据,分析15CrMoG钢的热变形行为,构建15CrMoG钢的Zerilli-Armstrong(Z-A)本构模型和BP神经网络模型,预测材料的流变应力。引入相关系数R和平均绝对相对误差e_(AARE)分析模型的精度,结果表明,Z-A本构模型的预测应力值与试验值的相关系数为0.9447,平均绝对相对误差为10.3%;采用应变的五阶多项式对模型的部分材料参数进行修正,得到修正的Z-A本构模型,修正模型的预测值与试验值的相关系数为0.9934,平均绝对相对误差为7.47%,模型精度得到明显提高。建立的BP神经网络模型的预测应力值与试验值的相关系数为0.9981,平均绝对相对误差为1.02%,具有更高的预测精度,能够更好地描述15CrMoG钢在高温下的热变形行为。 展开更多

关键词 Zerilli-Armstrong 本构模型 BP神经网络 15CrMoG合金钢 热变形行为

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15CrMoG合金钢Hansel-Spittel本构模型的建立与精度分析

5

作者 付文涛 王伟 +3 位作者 马世博 穆振凯 王宝雨 刘宏伟 《精密成形工程》 北大核心 2025年第6期206-214,共9页

目的掌握不同条件下15CrMoG的高温流变规律,为热加工工艺提供参考。方法在变形温度为900~1200℃、应变速率为5~20 s^(−1)条件下,采用Gleeble热模拟试验机对15GrMoG耐热钢进行等温压缩试验。基于试验数据,采用线性拟合及自定义非线性拟... 目的掌握不同条件下15CrMoG的高温流变规律,为热加工工艺提供参考。方法在变形温度为900~1200℃、应变速率为5~20 s^(−1)条件下,采用Gleeble热模拟试验机对15GrMoG耐热钢进行等温压缩试验。基于试验数据,采用线性拟合及自定义非线性拟合方法,求解Hansel-Spittel(H-S)本构模型的材料参数。由于H-S本构模型中的参数A对应变的敏感性较高,因此采用应变的多项式拟合方法,替代常规的数值平均法,以修正参数A,从而提升H-S模型的精度。结果随变形温度的降低或应变速率的升高,15CrMoG合金钢的真实应力-应变曲线整体向高应力区偏移,表明该合金钢的流动应力符合典型合金钢的热变形行为。所构建的本构模型的预测应力值与等温压缩试验应力值的相关系数R和平均绝对相对误差分别为0.99745和2.3243%。经修正后,相关系数R达到0.99813,同时平均绝对相对误差降低至1.8123%。结论对Hansel-Spittel进行修正可更准确地描述15CrMoG的高温变形行为,修正参数A后的H-S本构模型具有较高的准确性和预测效能。 展开更多

关键词 15CrMoG 等温压缩实验 高温变形行为 Hansel-Spittel本构模型 模型修正

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20Cr2Ni4A合金钢Hansel-Spittel本构模型的建立及应用

6

作者 付胜魁 王伟 +3 位作者 马世博 穆振凯 王宝雨 郭自洋 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第6期195-203,共9页

为准确描述20Cr2Ni4A合金钢的热变形行为,构建其Hansel-Spittel本构模型并实现工程应用,在变形温度为800~1000℃,应变速率为0.001~1 s^(-1)条件下,采用热模拟试验机进行等温压缩试验,基于试验获得真实应力-真实应变数据,构建20Cr2Ni4A... 为准确描述20Cr2Ni4A合金钢的热变形行为,构建其Hansel-Spittel本构模型并实现工程应用,在变形温度为800~1000℃,应变速率为0.001~1 s^(-1)条件下,采用热模拟试验机进行等温压缩试验,基于试验获得真实应力-真实应变数据,构建20Cr2Ni4A合金钢的Hansel-Spittel本构模型,分析模型精度并进行修正,以提高模型预测精度。结果表明修正后模型预测的应力值与试验应力值的相关系数R为0.9811,较修正前提高6.15%,平均绝对相对误差e_(AARE)为5.391%,较修正前降低35.50%。最后采用修正后的本构模型建立材料数据文件,采用Deform-3D软件模拟等温压缩过程,并对比分析数值模拟与等温压缩试验的应力应变数据,以验证模型的可靠性,结果表明,数值模拟的应力值与试验应力值的相关系数R为0.9540,平均绝对相对误差e_(AARE)为5.501%,验证了本构模型的可靠性。 展开更多

关键词 20Cr2Ni4A合金钢 Hansel-Spittel本构模型 模型修正 有限元模拟

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基于动态磨损模型的汽车覆盖件模具磨损数值模拟研究 被引量：3

7

作者 赵妍洁 张双杰 +4 位作者 穆振凯 王伟 闫华军 马世博 张永辉 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期515-523,共9页

针对某铝合金覆盖件冲模磨损失效问题,为更加准确地预测汽车覆盖件模具的使用寿命,基于Archard磨损模型建立了动态磨损模型。该模型耦合了动态磨损系数和表面硬度变化曲线,其中,磨损系数K转化为随接触压力和相对滑移速度变化的动态磨损... 针对某铝合金覆盖件冲模磨损失效问题,为更加准确地预测汽车覆盖件模具的使用寿命,基于Archard磨损模型建立了动态磨损模型。该模型耦合了动态磨损系数和表面硬度变化曲线,其中,磨损系数K转化为随接触压力和相对滑移速度变化的动态磨损系数,表面硬度考虑了磨损深度的变化。利用Python语言对ABAQUS软件进行二次开发,将动态磨损模型耦合到有限元模拟中,实现了考虑磨损系数和硬化层深度变化的汽车覆盖件模具磨损计算。通过对比分析凸凹模典型位置在成形过程中的动态磨损演化规律,并以模具最大磨损深度0.5 mm作为失效判据,得到该铝合金覆盖件冲压模具的使用寿命为635428次。模具主要发生磨损的位置集中在模具合模线附近和大圆角处,在实际生产中需要对这些位置进行修模、调试,从而有效延长模具的使用寿命。 展开更多

关键词 汽车覆盖件模具 模具寿命 模具磨损 动态磨损模型

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碳化钨对真空熔覆铁基复合涂层结构和性能的影响 被引量：9

8

作者 马世博 邵明杰 +4 位作者 侯瑞东 闫华军 张双杰 刘玉忠 李云匣 《燕山大学学报》 CAS 北大核心 2016年第2期116-122,共7页

碳化钨广泛应用于复合涂层材料，可显著增强涂层耐磨性能，提高耐磨零件的使用寿命。本文采用实验对比研究了碳化钨形态和含量对真空熔覆铁基复合涂层组织和性能的影响。采用机械合金化方式改善了涂层自熔性合金粘结相与碳化钨硬质相间... 碳化钨广泛应用于复合涂层材料，可显著增强涂层耐磨性能，提高耐磨零件的使用寿命。本文采用实验对比研究了碳化钨形态和含量对真空熔覆铁基复合涂层组织和性能的影响。采用机械合金化方式改善了涂层自熔性合金粘结相与碳化钨硬质相间的浸润性能，提高了涂层的显微硬度及耐磨性能，其相对耐磨性为非合金化方式制备涂层的2—3倍。研究了不同含量碳化钨对金属基陶瓷涂层性能的影响，分析了随着碳化钨含量的增加，涂层组织、耐磨性能、显微硬度及致密度变化的机理，得出碳化钨含量为60％的涂层具有较优的性能。 展开更多

关键词 复合涂层 耐磨性能 机械合金化 碳化钨

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高温烧结非稳态含钠铝酸钙矿相转变机理 被引量：2

9

作者 张迪 古霖 +2 位作者 刘二康 孙会兰 王波 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1740-1748,共9页

在CaO、Al2O3摩尔比为1.0、Na2O质量分数为12%和烧结温度为800~1350℃的条件下,研究Na2O-CaOAl2O3物料的物相转变、晶体稳定性、微观形貌及其与Na2CO3溶液的反应活性。结果表明:Na2O掺杂将促进12CaO·7Al2O3向2Na2O·3CaO·... 在CaO、Al2O3摩尔比为1.0、Na2O质量分数为12%和烧结温度为800~1350℃的条件下,研究Na2O-CaOAl2O3物料的物相转变、晶体稳定性、微观形貌及其与Na2CO3溶液的反应活性。结果表明:Na2O掺杂将促进12CaO·7Al2O3向2Na2O·3CaO·5Al2O3的转化;Na+取代优先生成的12CaO·7Al2O3结构中Ca2+位置进一步转化成2Na2O·3CaO·5Al2O3;升高烧结温度有利于12CaO·7Al2O3向2Na2O·3CaO·5Al2O3的转化速率,同时也会增大Na2O的烧损,从而降低2Na2O·3CaO·5Al2O3的生成量;烧结温度为1350℃、时间为2.0 h时,Na2O-CaO-Al2O3物料的物相组成为12CaO·7Al2O3和2Na2O·3CaO·5Al2O3,Al2O3的溶出性能良好,约为98%。 展开更多

关键词 2Na2O·3CaO·5Al2O3 12CaO·7Al2O3 微观结构 晶体稳定性 氧化铝溶出性能

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Na2SO4掺杂含MgO铝酸钙熟料矿相转变及稳定性能 被引量：1

10

作者 张学政 白晓霞 +2 位作者 王睿 张迪 王波 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2019年第5期524-528,共5页

为了系统研究升温制度、降温制度、烧结温度和烧结时间对Na2SO4掺杂含MgO铝酸钙熟料的物相转变及化学稳定性能的影响规律,以MgO、CaCO3、SiO2、Al2O3和Na2SO4为原料,采用高温烧结和Na2CO3溶液标准溶出方法进行相关研究.结果表明,快速升... 为了系统研究升温制度、降温制度、烧结温度和烧结时间对Na2SO4掺杂含MgO铝酸钙熟料的物相转变及化学稳定性能的影响规律,以MgO、CaCO3、SiO2、Al2O3和Na2SO4为原料,采用高温烧结和Na2CO3溶液标准溶出方法进行相关研究.结果表明,快速升温能抑制硫元素的挥发,促进11CaO·7Al2O3·CaS的生成.快速降温有利于11CaO·7Al2O3·CaS的稳定存在,从而强化熟料中氧化铝的浸出性能.在最佳烧结条件下烧结温度为1 350℃,烧结时间为30 min,升温速度和降温速度均为15℃·min-1,此时熟料的物相为11CaO·7Al2O3·CaS和2CaO·SiO2. 展开更多

关键词 物相转变 氧化铝 溶出 升温制度 降温制度 铝酸钙 含S铝酸钙 含Mg铝酸钙

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大功率低纹波等离子喷涂斩波电源研制

11

作者 汪殿龙 黄浩 +2 位作者 邹显鑫 梁志敏 吴朝军 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期92-97,I0008,共7页

等离子喷涂电源通常采用可控硅整流电源或逆变电源,存在效率低、输出电流纹波大等问题,难以满足等离子喷涂工艺的特殊要求.文中提出了一种基于八相交错并联Buck变换器的大功率等离子喷涂斩波电源.首先设计了斩波电源的电路拓扑,分析了... 等离子喷涂电源通常采用可控硅整流电源或逆变电源,存在效率低、输出电流纹波大等问题,难以满足等离子喷涂工艺的特殊要求.文中提出了一种基于八相交错并联Buck变换器的大功率等离子喷涂斩波电源.首先设计了斩波电源的电路拓扑,分析了斩波电源的工作原理和电流纹波产生机理,阐明了并联相数、占空比对电流纹波的影响规律,并进行了仿真验证.然后,基于等离子喷涂工艺对电源特性的要求,设计出功率为40 kW的四相交错并联模块,在CAN总线协同控制下,组成80 kW的八相交错并联斩波式等离子喷涂电源.最后,搭建了等离子喷涂斩波电源样机,进行了喷涂试验,测试了电源的输出纹波和效率.试验结果表明,与传统的可控硅整流电源和逆变电源相比,斩波电源的电流纹波率降低50%以上,电源效率最高达到94.5%. 展开更多

关键词 等离子喷涂 斩波电源 BUCK变换器 交错并联 电流纹波

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外加电位对X80管线钢模拟海岸土壤腐蚀的影响

12

作者 马静 姜秋月 +3 位作者 冯志浩 王建刚 李建辉 张欣 《河北科技大学学报》 CAS 北大核心 2023年第6期603-611,共9页

为探究双相X80管线钢在沿海土壤模拟溶液环境中的腐蚀机理,采用极化曲线、慢应变速率拉伸试验(SSRT)和交流阻抗(EIS)法对不同外加电位(-750,-900和-1050 mV vs.饱和甘汞电极(SCE))下双相X80管线钢的应力腐蚀和电化学腐蚀行为进行研究。... 为探究双相X80管线钢在沿海土壤模拟溶液环境中的腐蚀机理,采用极化曲线、慢应变速率拉伸试验(SSRT)和交流阻抗(EIS)法对不同外加电位(-750,-900和-1050 mV vs.饱和甘汞电极(SCE))下双相X80管线钢的应力腐蚀和电化学腐蚀行为进行研究。结果表明,双相X80管线钢在-1050 mV电位下对应力腐蚀(SCC)最为敏感。慢应变拉伸呈现为脆性断裂,断口可见铁素体区域圆形或椭圆形的凹坑,这是由于过度阴极反应产生的氢原子扩散进入到钢中在铁素体晶界聚集,氢气析出产生的较高氢压超过材料的强度产生圆形孔洞,在拉伸应力作用下变为椭圆形。在此电位下EIS模拟电阻最小,耐腐蚀性最差。-750 mV的外加电位可起到一定的电化学保护作用,但不足以防止X80管线钢应力腐蚀的发生。-900 mV的外加电位可有效抑制X80管线钢的阳极溶解,SSRT的强度和延展性均高于0 mV电位试样,表现出韧性断裂特征,EIS模拟电阻最高,因此双相X80管线钢在模拟海岸土壤环境下最佳的阴极保护电位约为-900 mV vs.SCE。双相X80管线钢在沿海土壤模拟环境中的应力腐蚀行为的研究可对其在实际使用过程中的安全服役提供一定理论依据,同时为腐蚀抑制与防护工作提供参考。 展开更多

关键词 金属材料工程 双相X80管线钢 外加电位 海岸土壤溶液 应力腐蚀

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基于上限法的航空导管接头旋压连接理论解析及验证

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作者 张双杰 王涓僖 +4 位作者 刘伟光 王伟 肖军雷 杨宝林 毛浩恩 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期13-19,共7页

对无扩口型航空导管接头的旋压连接进行了理论解析,采用上限法设定了运动许可速度场,并对滚柱的速度进行了分解,确定了各运动之间的关系。建立了塑性变形消耗功率模型、速度间断面的剪切功率模型和接触面的摩擦功率模型,进而得到了消耗... 对无扩口型航空导管接头的旋压连接进行了理论解析,采用上限法设定了运动许可速度场,并对滚柱的速度进行了分解,确定了各运动之间的关系。建立了塑性变形消耗功率模型、速度间断面的剪切功率模型和接触面的摩擦功率模型,进而得到了消耗总功率模型。根据功率平衡,建立了单位接触压力和三向分解旋压力模型。以Φ12 mm钛合金航空导管接头为例,通过理论计算确定了消耗总功率、单位接触压力以及轴向、径向和切向的旋压力,对比分析了理论计算的三向旋压力和有限元分析获得的三向旋压力。结果表明,理论计算值与数值模拟值具有较高的吻合度。根据理论计算选取加工设备,获得了性能优异的试验制件。 展开更多

关键词 航空导管接头 旋压连接 上限法 理论解析 产品性能

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