轴向压缩式管件磁脉冲胀形电磁结构耦合机理及材料成形性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51507092
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0705.高电压与放电
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Electromagnetic forming, which can significantly improve the metal formability, plays an important role in solving the difficulty in aluminum alloy processing. However, the main object of electromagnetic tube expansion is usually aiming at increasing the coupling efficiency between the driving coil and the workpiece. As a result, the workpiece is mainly expanded and the wall thickness reduces seriously. To improve the material formability, the electromagnetic tube expansion with axial compression is proposed in this project. The basic idea of this method is to optimize the structure of the driving coil so as to obtain the axial and radial electromagnetic force. Because of the axial compression, the wall thickness thinning reduces and the material formability improves. The coupled electromagnetic-structural mechanism, distribution of electromagnetic force, and material formability of electromagnetic tube expansion with axial compression will be studied in this project. Based on four different finite element models, the interaction among the spatiotemporal distribution of electromagnetic field, the magnitude and direction of the electromagnetic force, the motional electromotive force, the workpiece displacement, and the forming behavior will be elucidated. Moreover, the wall thickness and fatigue performance of the deformed tubes under different electromagnetic force will be analyzed. It is expected to reveal the coupled electromagnetic-structural mechanism in the electromagnetic tube expansion process and clarify the effect of loading mode on the material formability. With these researches, we hope this project will provide relevant theoretical and experimental basis for electromagnetic forming.
电磁成形是一种高速率脉冲成形技术,是突破目前轻质合金加工制造瓶颈的重要途径。然而现有管件磁脉冲胀形,通常仅采用径向电磁力单向加载,导致工件壁厚减薄、强度降低,无法满足现代工业对高强度及高性能零件的需求。为此,本项目采用径向电磁力与轴向电磁力同时加载的施力方式,创新地提出轴向压缩式管件磁脉冲胀形方法; 轴向压缩可使工件材料及时补充到胀形减薄区,能有效减小工件壁厚的减薄量,提高工件成形性能。项目将开展轴向压缩式管件磁脉冲胀形电磁结构耦合机理、电磁力分布规律及材料成形性能等三个方面的研究;拟采用四组模型分离电磁成形中的强耦合参数,重点阐明轴向压缩式管件磁脉冲胀形过程中电磁场时空分布、电磁力大小和方向、运动电动势与工件应力应变、变形行为之间的内在关联;进一步揭示轴向压缩式管件磁脉冲胀形时不同加载形式下的轴向电磁力与径向电磁力分布对材料成形性能的作用机理,为深入研究电磁成形提供相关理论和实验依据。

结项摘要

电磁成形是一种高速率脉冲成形技术,是突破目前轻质合金加工制造瓶颈的重要途径。然而现有管件磁脉冲胀形,通常仅采用径向电磁力单向加载,导致工件壁厚减薄、强度降低,无法满足现代工业对高强度及高性能零件的需求。为此,本项目采用径向电磁力与轴向电磁力同时加载的施力方式,创新地提出轴向压缩式管件磁脉冲胀形方法;轴向压缩可使工件材料及时补充到胀形减薄区,能有效减小工件壁厚的减薄量,提高工件成形性能。项目开展了轴向压缩式管件磁脉冲胀形电磁结构耦合机理、电磁力分布规律及材料成形性能等三个方面的研究;阐明了待成形工件的电磁力分布要求与驱动线圈结构的关联性,明确了轴向电磁力与径向电磁力双向加载方案,完善了轴向压缩式管件磁脉冲胀形方法;建立了合理的松散耦合模型、形变耦合模型、速度耦合模型及物理耦合模型等四组对比模型,阐明电磁参量与结构参量之间的内在关联,揭示了管件磁脉冲胀形过程中电磁结构耦合机理;揭示了轴向电磁力与径向电磁力分布对铝合金管件成形性能的作用规律。通过进一步深入研究,延伸出以下研究成果:提出轴向压缩式管件磁脉冲胀形方法解决管件加工存在的问题;提出电磁成形过程的电磁-结构耦合改进算法提升计算效率与精度;提出凹型电磁力加载解决管件电磁胀形轴向变形非均匀问题;提出耦合冷却式柔性电磁成形解决电磁力柔性加载及驱动线圈温升问题;提出轴向-径向电磁力分时加载实现电磁圆孔翻边。本项目的开展,推动了电磁成形工业化应用进程,支撑我国前沿制造产业向智能、高效和清洁的方向变革。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(10)
Analysis of Electromagnetic Force and Deformation Behavior in Electromagnetic Tube Expansion With Concave Coil Based on Finite Element Method
基于有限元法的凹形线圈电磁扩管电磁力及变形行为分析
  • DOI:
    10.1109/tasc.2017.2789287
  • 发表时间:
    2018-01
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Applied Superconductivity
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Qiu Li;Yu Yijie;Xiong Qi;Deng Changzheng;Cao Quanliang;Han Xiaotao;Li Liang
  • 通讯作者:
    Li Liang
双线圈轴向压缩式管件电磁胀形电磁力分布规律与管件成形性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    电工技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邱立;杨新森;常鹏;熊奇;苏攀
  • 通讯作者:
    苏攀
电磁成形中电磁技术问题研究进展
  • DOI:
    10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.180799
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    电工技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邱立;李彦涛;苏攀;熊奇;李亮
  • 通讯作者:
    李亮
管件电磁胀形过程中的材料变形性能问题与电磁力加载方案研究
  • DOI:
    10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.180078
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    电工技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邱立;余一杰;聂小鹏;杨雨琪;苏攀
  • 通讯作者:
    苏攀
Study on Improving Heating Efficiency of Induction Cooker System by Using an Adiabatic Layer
利用绝热层提高电磁炉系统加热效率的研究
  • DOI:
    10.3233/jae-180072
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics
  • 影响因子:
    0.6
  • 作者:
    Li Qiu;Yijie Yu;Tao Li;Guang Feng;Pan Su;Peng Chang;Changzheng Deng;Qi Xiong
  • 通讯作者:
    Qi Xiong

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其他文献

2011年以来电磁成形研究进展
  • DOI:
    10.13336/j.1003-6520.hve.20190410006
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    高电压技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    熊奇;唐红涛;王沐雪;黄浩;江进波;邱立
  • 通讯作者:
    邱立
武汉强磁场中心脉冲强磁场试验装置的设计与测试
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    湖北工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    韩小涛;宋运兴;吕以亮;丁洪发;曹全梁;李亮;肖后秀;丁同海;邱立;彭涛
  • 通讯作者:
    彭涛
放电时序对双向加载式管件电磁翻边的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    精密成形工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张无名;邱立;张望;李彦涛;李智
  • 通讯作者:
    李智
基于双向电磁力加载的管件电磁翻边理论与实验
  • DOI:
    10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.200412
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    电工技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张望;王于東;李彦涛;杨新森;邱立
  • 通讯作者:
    邱立
双向加载式管件电磁翻边中的屈曲问题
  • DOI:
    10.13330/j.issn.1000-3940.2022.08.016
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    锻压技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张无名;张望;邱立
  • 通讯作者:
    邱立

其他文献

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邱立的其他基金

耦合冷却式柔性电磁成形技术电磁-热-结构耦合问题与材料成形性能研究
  • 批准号:
    51877122
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    62.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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