针对搅拌摩擦焊板焊缝局部力学性能表征、硬化方程建立及整体液压成形工艺模拟的难题,基于数字图像相关(DIC)技术,获得了2219铝合金搅拌摩擦焊缝不同微区的应力-应变曲线,构建了搅拌摩擦焊板焊缝区及母材的硬化方程。通过液压成形模拟与工艺实验对比,验证了该方程的准确性,在此基础上研究了2219铝合金搅拌摩擦焊板曲面件液压成形工艺和焊缝变形行为。结果表明固溶处理后FSW焊缝变形主要集中在焊核区和热机影响区,与母材相比,最大变形量分别增加了42.0%和19.0%;半椭球拼焊构件的壁厚减薄区面积与焊缝位置有关,带有偏置焊缝的焊接构件因受到较大的拉应力而更容易发生失效,中心焊缝的应力状态更有利于成形。

液压胀形是实现汽车零部件整体成形和轻量化的新兴技术,桥壳是汽车上重要的承载件之一。为了推广与研究汽车桥壳液压胀形技术,结合目前小型汽车桥壳液压胀形技术研究进展,对液压胀形技术在小型汽车桥壳制造方向的研究现状进行了分析与总结。首先,分析了采用传统液压胀形方法制造小型汽车桥壳存在的问题;然后,介绍了胀压成形汽车桥壳新工艺,给出了桥壳管件和预成形管坯的设计方法;最后,通过对比胀压成形样件与传统液压胀形样件,阐述了胀压成形是小型汽车桥壳液压胀形技术的发展趋势。通过对目前小型汽车桥壳液压胀形研究的分析与总结,为液压胀形桥壳的研究提供了参考。

以中厚板精轧机生产线上全液压十一辊矫直机的控制系统为研究对象,提出一种全新的基于多个嵌入式系统的协同控制架构及控制策略;建立了面向实时任务的预定义模型,变集中计算为分布式计算;实验及运行结果表明,该分布式协同控制系统,可使4个AGC液压缸的随动性能更加可靠,模型运算速度加快,动态跟随误差为0.2mm。

针对目前航空液压管接头无法满足高工作压力要求的问题,以Φ12 mm的钛合金轴向挤压式接头为研究对象,利用Abaqus平台建立了轴向挤压连接成形与拉脱试验过程的有限元模型,通过同参数条件下的拉脱试验验证了有限元模型的准确性。结果表明,有限元模型计算误差仅为3.4%,接头组件连接强度是由导管与管套凹槽的轴向对抗阻力和导管与管套径向接触力共同决定的。系统研究了管套材料力学性能、凹槽结构、摩擦因数对接头组件连接强度的影响规律,管套材料屈服强度越高,连接强度越强;管套凹槽宽度每增长0.2 mm,连接强度提高约2.4%;摩擦因数每增加0.01,接头连接强度平均提升18%左右。

为了深入探究螺旋波纹管在液压成形工艺中的变形行为,以304不锈钢圆管为研究对象,采用有限元模拟方法分析了不同螺纹升角下管坯的液压成形过程,研究了不同螺纹升角对螺旋波纹管螺纹段胀形高度、减薄率以及波高均匀度的影响。结果表明,在相同内压力下,随着螺纹升角的增大,螺纹段胀形高度和最大减薄率显著降低,同时波高均匀度上升,但是壁厚增厚率变化不明显。最后以螺纹升角15°为例开展了螺旋波纹管液压成形实验验证。结果表明,内压力与补料量匹配不恰当主要会导致中心破裂和两端起皱两种缺陷。当液压成形工艺参数为:整形压力140 MPa,补料量15 mm,推头轴向进给速度1.5 mm·s-1,获得了成形质量优异的螺旋波纹管零件,实验结果与有限元模拟结果基本吻合。

针对管材截面形状异型以及管坯存在扭转角度造成的成形困难问题,结合内高压成形和压制成形提出液压压制成形法。对异型管件液压压制成形过程进行理论分析和实验研究,采取正交实验模拟方案,探究管坯初始压力、最大压力、整形时间对GH4169高温合金薄壁管成形过程管坯最大减薄率和最大回弹量的影响显著性。结果表明:初始压力和整形时间分别对管坯减薄率和回弹量影响最大;最大压力对管坯减薄率和回弹量影响不显著。获得了最优参数组合,将管坯壁厚分布和回弹效果与实验结果进行了对比,回弹对零件成形影响较小,回弹误差可被控制在1%以内,截面周长误差为0.47%~0.8%;最大减薄发生在凸面中间区域,并且凸面壁厚分布均匀,模拟结果与实验结果一致。

为获得不锈钢三通管脉动液压成形的最佳工艺参数,首先通过有限元方法研究了脉动加载条件下振幅和频率对零件成形性的影响规律。然后,结合响应面法,采用Box-Behnken方案进行了设计,建立了响应模型并研究了成形过程。以振幅、频率和轴向进给量为设计变量,目标件的最大减薄量和成形后总高度为响应量。结果表明,在一定范围内,大脉动加载振幅和小频率有助于改善三通管的成形性。响应面优化结果表明,在振幅为5 MPa、频率为0.8 Hz和轴向进给量为70 mm的组合下,可使零件成形总高度达到97.6 mm,最大减薄率控制在20%以内。试验获得零件的实际成形总高度为95 mm,最大减薄率为19.76%,试验结果与数值模拟吻合良好,且无明显缺陷,验证了响应面模型的准确性,并获得了最佳成形工艺参数。

为探究矩形波纹管液压胀形的变形特征,基于ABAQUS/Explicit有限元平台建立了矩形波纹管液压胀形过程的三维有限元模型,通过有限元仿真揭示了矩形波纹管液压胀形过程中直线段、过渡圆角段的变形特征,获得了主要工艺参数对成形质量的影响。结果表明,从矩形波纹管直线段向过渡圆角段方向路径上看,波高呈连续递减趋势,且在过渡圆角段最小;最大壁厚减薄率和等效塑性应变均出现在过渡圆角段中间位置波峰处。过渡圆角半径、成形内压力、模片间距对波高和周向壁厚减薄率影响较大,且呈正比关系。在相同壁厚减薄率下,模片间距对波高的影响大于成形内压力。

精冲机液压系统元部件数量众多,能量损耗特性复杂,一直缺少低成本高性能的监测方法。为解决该问题,提出了一种基于三相电信号的精冲机液压系统工作状态和能耗智能云端监测平台,将液压系统功能元部件绑定为功能单元,建立了总消耗的功率信号与液压系统工作阶段预测和功能单元能耗之间的深度学习模型,实现了精冲机工况和功能单元能耗的智能识别与预测。以KHF500型液压精冲机为研究对象,基于一维卷积神经网络模型搭建了精冲机智能云端监测平台。结果表明,该平台能高精度识别精冲机的工况类别和预测各功能单元的实时能耗。

基于弹塑性本构关系以及虚功原理等构建了用于复合管加工工艺分析的理论计算模型。通过与有限元分析结果对比,验证了该模型的有效性。针对典型双金属复合管,利用该模型探究了基管和衬管间初始间隙、基管屈服应力、基管和衬管的塑性各向异性以及轴端压力的影响。结果表明初始间隙的增大降低了复合管的机械结合强度;提高基管屈服应力导致成形液压力上升和管间机械结合强度提高;基管的塑性各向异性参数越大,管间机械结合强度越高,衬管则相反;轴端压力增大使成形液压力和残余接触应力有所降低,管间机械结合强度降低趋势并不显著。