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CLA16F/M钢燃料元件电磁渐进成形规律及精确控制研究

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稀有金属材料与工程 2024年第1期53卷 234-241页

作者：郑勇邱绍宇魏连峰严思梁程实建陈高詹姚力夫田大容中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室四川成都610213 合肥工业大学材料科学与工程学院安徽合肥230009

基于LS-DynaR8.0软件平台建立CLA16F/M钢燃料元件电磁渐进成形电磁场-结构场顺序耦合有限元-边界元模型,对不同放电电压、内外管间隙以及外管壁厚条件下燃料芯体多道次电磁渐进成形过程进行仿真分析与样件试制,研究其局部塑性流动及缺... 详细信息

基于LS-DynaR8.0软件平台建立CLA16F/M钢燃料元件电磁渐进成形电磁场-结构场顺序耦合有限元-边界元模型,对不同放电电压、内外管间隙以及外管壁厚条件下燃料芯体多道次电磁渐进成形过程进行仿真分析与样件试制,研究其局部塑性流动及缺陷形成规律,并多方位表征其成形质量。结果显示过大的放电电压会导致变形区域向集磁器两端集中,覆管与基管碰撞加剧,引发截面畸变;过小的放电电压无法激发覆管与基管碰撞、变形与贴合,从而导致连接失效。合理选择覆管-基管间隙可以有效避免失稳起皱与壁厚不均匀缺陷。经过模拟燃料元件电磁渐进成形多参数优化,实现了全流程高质量精确成形与缺陷控制,试件覆管-基管贴合精度达到10μm。

关键词：燃料元件 CLA16铁马钢电磁渐进成形成形缺陷

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变辊距拉矫工艺数值分析与辊子间距优化设计

轧钢 2024年第2期41卷 103-110页

作者：郑晓张泽琳张欢王蕾夏绪辉武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室湖北武汉430081

为研究辊子间距对带材拉矫工艺的影响,理论分析了辊子间距和带钢曲率、弯曲辊载荷之间的解析关系。针对“两弯两矫”下的SPCC带钢拉矫工艺,结合有限元计算建立了弯曲辊载荷、带钢伸长率和辊子间距、辊子插入量之间的数学模型,研究了辊... 详细信息

为研究辊子间距对带材拉矫工艺的影响,理论分析了辊子间距和带钢曲率、弯曲辊载荷之间的解析关系。针对“两弯两矫”下的SPCC带钢拉矫工艺,结合有限元计算建立了弯曲辊载荷、带钢伸长率和辊子间距、辊子插入量之间的数学模型,研究了辊子间距对弯曲辊载荷、带钢伸长率的影响规律。结果表明:弯曲辊载荷、带钢伸长率均随辊子间距的增大而减小,且随着辊子插入量的增大,辊子间距对弯曲辊载荷、带钢伸长率的影响逐渐增大;在给定工艺参数空间内,变辊子间距可扩大带钢伸长率控制范围。基于“大张力小插入量”的工艺设计原则,研究了目标伸长率控制下的辊子间距设计方法,对比分析了设计辊子间距31.1 mm与产线辊子间距28.6 mm下的工艺参数,研究表明入口侧张力增大18.6%,弯曲辊载荷减小28.8%,通过辊子间距与工艺参数的组合设计,有效降低了弯曲辊载荷,有利于延长弯曲辊系的使用寿命。

关键词：拉弯矫直有限元计算辊子间距带材伸长率辊子载荷辊子插入量

薄带钢拉矫弯曲辊承载载荷数值分析与工艺优化

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轧钢 2024年第1期41卷 54-60页

作者：夏绪辉王佳璇王蕾张欢武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室湖北武汉430081

弯曲辊作为拉矫机的主要承载结构,其使用寿命影响拉矫机的稳定运行周期。以“两弯两矫”型拉矫机为例,建立了弯曲辊载荷模型,并对拉矫工艺进行了优化。首先,基于有限元计算建立了弯曲辊载荷响应面模型,研究了核心工艺参数对弯曲辊载荷... 详细信息

弯曲辊作为拉矫机的主要承载结构,其使用寿命影响拉矫机的稳定运行周期。以“两弯两矫”型拉矫机为例,建立了弯曲辊载荷模型,并对拉矫工艺进行了优化。首先,基于有限元计算建立了弯曲辊载荷响应面模型,研究了核心工艺参数对弯曲辊载荷的影响规律。其次,为了保证带钢拉矫质量,在定伸长率约束条件下,建立了两组弯曲辊载荷同时控制的多目标优化模型。最后,采用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行多目标优化求解,给出了核心工艺参数的优化组合方法,实现了两组弯曲辊载荷的同步控制,有助于延长设备的整机稳定运行周期。

关键词：带钢拉矫弯曲辊载荷同步控制 NSGA-Ⅱ 工艺优化降低成本提高效率

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3D打印连续纤维增强树脂T型梁的弯曲性能

材料导报 2024年第7期38卷 242-248页

作者：吴思远单忠德陈恳刘丰刘晓军严春晖中国机械科学研究总院集团有限公司先进成形技术与装备国家重点实验室北京100048 清华大学机械工程系北京100084 南京航空航天大学机电学院南京210016

1中国机械科学研究总院集团有限公司先进成形技术与装备国家重点实验室,北京1000482清华大学机械工程系,北京1000843南京航空航天大学机电学院,南京210016实现基梁于结熔构融的沉轻积量技化、术功的能连化续设纤计维和增制强造树。脂本3... 详细信息

1中国机械科学研究总院集团有限公司先进成形技术与装备国家重点实验室,北京1000482清华大学机械工程系,北京1000843南京航空航天大学机电学院,南京210016实现基梁于结熔构融的沉轻积量技化、术功的能连化续设纤计维和增制强造树。脂本3D工作打对印筋工高艺0为m梁m结与构5的m制m造的提T供型了梁一打种印新件的在途不径,同该打工印艺参具数有下快的速弯近曲净性成能型进、行可测设计试性实强验,等研优究势了,能打够印基于熔融沉积技术的连续纤维增强树脂3D打印工艺为梁结构的制造提供了一种新的途径,该工艺具有快速近净成型、可设计性强等优势,能够实现梁结构的轻量化、功能化设计和制造。本工作对筋高0 mm与5 mm的T型梁打印件在不同打印参数下的弯曲性能进行测试实验,研究了打印厚度分别为0.7 mm、0.8 mm、0.9 mm时与打印丝束间距分别为0.6 mm、0.7 mm、0.8 mm时T型梁对应的弯曲强度与模量。由于3D打印连续纤维增强树脂材料存在着复杂的破坏模式,本研究运用声发射技术对T型梁的弯曲破坏过程进行测试分析,采用主成分分析法与K-means++聚类算法对采集的过程信号进行损伤分类。结果表明,当打印层厚为0.7~0.9 mm时,随着打印层厚的增加,T型梁的弯曲强度与模量均降低。当打印丝束间距为0.6~0.8 mm时,随着打印丝束间距的增加,T型梁的弯曲强度与模量降低。在T型梁从弯曲载荷加载初始到破坏失效阶段,对应特征信号可以聚类为五类,分别对应五种破坏模式,即基体开裂、层间剥离、纤维与基体脱粘、纤维开裂及纤维断裂,分类结果能够很好地解释弯曲破坏过程。

关键词： 3D打印 T型梁弯曲性能声发射主成分分析 K-means++

Fe-6Al-4Mn-0.6C高强轻质钢固溶处理工艺研究

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热加工工艺 2024年第12期53卷 129-132页

作者：徐文段伟卢君宜武汉城市学院机电工程学部湖北武汉430083 武汉科技大学机械自动化学院湖北武汉430081

采用OM、TEM、XRD、拉伸试验、断口观察等手段与方法研究了不同温度固溶处理对热轧态Fe-6Al-4Mn-0.6C轻质钢组织与力学性能的影响。结果表明:热轧态Fe-6Al-4Mn-0.6C钢的组织为铁素体和大量细小的κ型碳化物。经920℃固溶处后热轧态Fe-6A... 详细信息

采用OM、TEM、XRD、拉伸试验、断口观察等手段与方法研究了不同温度固溶处理对热轧态Fe-6Al-4Mn-0.6C轻质钢组织与力学性能的影响。结果表明:热轧态Fe-6Al-4Mn-0.6C钢的组织为铁素体和大量细小的κ型碳化物。经920℃固溶处后热轧态Fe-6Al-4Mn-0.6C钢组织为铁素体、马氏体、残余奥氏体及少量κ型碳化物。当固溶温度达到980℃时,Fe-6Al-4Mn-0.6C钢中的κ型碳化物消失。与热轧态试验钢相比,固溶态Fe-6Al-4Mn-0.6C钢的强度有所下降。920℃固溶处理的Fe-6Al-4Mn-0.6C钢的强度最低,抗拉强度和屈服强度分别为1012.3 MPa和824.6 MPa,伸长率和强塑积最高,分别为1.5%和1518.45 MPa·%。

关键词： Fe-6Al-4Mn-0.6C钢固溶处理组织力学性能高强轻质钢

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高强钢汽车转向节淬火组织转变

材料热处理学报 2024年第4期45卷 197-206页

作者：邓庆文陈荣创吕镓均张运军张春王敏湖北三环锻造有限公司湖北襄阳441700 湖北汽车工业学院材料科学与工程学院湖北十堰442002 湖北隆中实验室湖北襄阳441000

为模拟高强钢转向节淬火后的微观组织和硬度分布,使用Jmatpro软件计算了42CrMo钢的热物性参数和等温转变曲线,获得了42CrMo钢的珠光体、贝氏体、马氏体转变动力学模型参数。基于Comsol软件建立了42CrMo钢淬火过程的传热、相变多场耦合... 详细信息

为模拟高强钢转向节淬火后的微观组织和硬度分布,使用Jmatpro软件计算了42CrMo钢的热物性参数和等温转变曲线,获得了42CrMo钢的珠光体、贝氏体、马氏体转变动力学模型参数。基于Comsol软件建立了42CrMo钢淬火过程的传热、相变多场耦合有限元分析模型,模拟了转向节在PAG(聚烷撑乙二醇水溶液)中淬火冷却的过程,获得了温度、微观组织和硬度分布。分析了锻件杆部淬火后的硬度和显微组织,并与模拟结果进行对比。模拟结果表明:锻件杆部表面主要为82.1%的马氏体和17.9%的贝氏体,硬度为31.9 HRC,心部主要为15.9%的马氏体、72.5%的贝氏体、9.1%的铁素体和2.5%的珠光体,硬度为26.8 HRC。试验测得的锻件表面硬度最高为32.0 HRC,心部硬度最低为26.4 HRC,表面的组织为短板条状马氏体和部分粒状下贝氏体,心部为针状马氏体、羽毛状上贝氏体和铁素体,模拟结果与试验结果基本吻合,表明建立的多场耦合有限元分析模型能准确预测高强钢转向节锻件淬火微观组织和硬度分布。

关键词：转向节淬火组织转变高强钢硬度

不同宽度板带拉矫的弯曲单元辊盒结构载荷数值分析

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应用力学学报 2024年

作者：张欢祝泳威严旭果夏绪辉王蕾机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉科技大学

为了研究板带宽度对拉矫设备承载的影响，运用多跨连续梁模型，理论推导了不同板带宽度下弯曲单元辊系结构的载荷分布特点。针对“两弯两矫”设备，结合基于显式动力学的拉矫工艺分析和基于隐式动力学的辊盒结构载荷分析，计算了三种板... 详细信息

为了研究板带宽度对拉矫设备承载的影响，运用多跨连续梁模型，理论推导了不同板带宽度下弯曲单元辊系结构的载荷分布特点。针对“两弯两矫”设备，结合基于显式动力学的拉矫工艺分析和基于隐式动力学的辊盒结构载荷分析，计算了三种板带宽度下弯曲辊盒的极限结构载荷，结果表明板带宽度的变化会引起辊盒结构最大应力及其位置的改变：当板宽不超过支承辊的支撑总长时，辊盒最大应力出现在支承辊与辊座传力处，约为115 MPa；当板宽大于支承辊的支撑总长时，辊盒最大应力转移至中间辊上与端部支承辊接触处，约为205 MPa。考虑板带宽度对弯曲辊盒结构载荷的影响，可指导拉矫设备的板宽适用性设计，并为辊盒的故障预测提供理论参考。

关键词：拉矫机辊盒板宽有限元分析多跨连续梁模型

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基于等温面法的发动机活塞裙预锻模优化设计

锻压技术 2024年第2期49卷 220-226页

作者：史凯迪陈荣创张运军陶鹏张春湖北汽车工业学院材料科学与工程学院湖北十堰442002 湖北隆中实验室湖北襄阳441000 湖北三环锻造有限公司湖北襄阳441700 东风汽车股份有限公司湖北襄阳441000

为了改善预锻模开发设计周期长、成本高、依赖经验的问题,根据材料流动与热量传输的相似性原则,提出采用等温面法对预锻模进行优化设计。以柴油机活塞裙锻件为例,介绍了基于等温面法的预锻模设计过程,并选取了3、5、8和10℃的等温面进... 详细信息

为了改善预锻模开发设计周期长、成本高、依赖经验的问题,根据材料流动与热量传输的相似性原则,提出采用等温面法对预锻模进行优化设计。以柴油机活塞裙锻件为例,介绍了基于等温面法的预锻模设计过程,并选取了3、5、8和10℃的等温面进行模具设计和有限元分析。首先在ANSYS WORKBENCH软件温度场分析的基础上获得等温面,然后在Geomagic Studio软件中对等温面点云进行拟合,并在UG软件中设计出预锻模具,最后采用DEFORM软件模拟获得型腔填充率、最大锻造压力、等效应变分布和流线形状等,评估不同预锻模具方案的优缺点。结果表明:以8℃等温面为基础设计预锻模具,生产的锻件填充率高、最大锻造压力小,且磁粉探伤未发现开裂缺陷,锻件表面质量良好,满足生产要求。

关键词：等温面法活塞裙预锻模填充率锻造压力

异形截面复合材料构件成形及力学性能预测方法研究

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机械工程学报 2024年第2期60卷 107-118页

作者：黄浩单忠德张丽娇孙正郭子桐刘检华金鹏北京理工大学机械与车辆学院北京100081 南京航空航天大学南京210016 中车工业研究院有限公司北京100160 北京科技大学材料科学与工程学院北京100083 深圳湾实验室生物医学工程研究所深圳518132

柔性导向三维织造技术成形构件层间性能强、应用广泛,但受织造过程路径规划和成形工艺的制约,使得织造时间长、构件性能不稳定。同时异形截面构件的复杂性使得原有工艺难以准确成形,且缺少相应的力学性能预测方法,严重阻碍三维织造技术... 详细信息

柔性导向三维织造技术成形构件层间性能强、应用广泛,但受织造过程路径规划和成形工艺的制约,使得织造时间长、构件性能不稳定。同时异形截面构件的复杂性使得原有工艺难以准确成形,且缺少相应的力学性能预测方法,严重阻碍三维织造技术在异形截面构件上的应用。本文深入探究柔性导向三维织造技术的织造机理,提出分区域织造的工艺方案,通过分段拟合逼近截面形状,有效解决了复杂异形截面构件成形难的问题。基于此工艺方案,建立牵引拉杆的宏细观尺度有限元力学性能预测模型,并以细观尺度预测结果为材料属性,分析牵引拉杆轴向承载时的应力状态。进一步建立纤维体积分数模型,分析了XY向纤维体积分数与力学性能之间的关系,为织造过程的形性调控奠定基础。试验结果表明,有限元预测Z向弹性模量的误差在4.2%以内,为异形截面构件的早期设计和工程应用提供基础。

关键词：异形截面柔性导向三维织造力学性能预测成形工艺纤维体积分数

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