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焊接移动高斯热源数字化仿真和残余应力的分析 被引量:1
1
作者 张晓程 付迎 +1 位作者 俄馨 李宏媛 《热处理技术与装备》 2023年第2期54-58,共5页
热源是焊接过程中的基本条件,由于焊接过程是局部加热的过程,不稳定的温度场会导致焊接的变形和残余应力的产生。本文利用ANSYS有限元软件对焊接移动高斯热源进行了仿真和模拟,求解了整个焊接过程中的温度场和残余应力的变化。这种仿真... 热源是焊接过程中的基本条件,由于焊接过程是局部加热的过程,不稳定的温度场会导致焊接的变形和残余应力的产生。本文利用ANSYS有限元软件对焊接移动高斯热源进行了仿真和模拟,求解了整个焊接过程中的温度场和残余应力的变化。这种仿真方法较好的模拟残余应力的变化。 展开更多
关键词 ANSYS 高斯热源 残余应力 仿真
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ANSYS焊接仿真中高斯热源加载算法研究 被引量:9
2
作者 董克权 刘超英 陈英俊 《机械设计与制造》 北大核心 2007年第2期83-85,共3页
ANSYS焊接仿真中高斯热源的一般加载算法是:基于表参数的整面热流密度加载。介绍了其原理及具体实现方法,分析了该算法应用于较大模型仿真时的不足。设计了基于电弧有效加热区域的加载算法,阐述了其原理及其自动加载的实现。比较了两种... ANSYS焊接仿真中高斯热源的一般加载算法是:基于表参数的整面热流密度加载。介绍了其原理及具体实现方法,分析了该算法应用于较大模型仿真时的不足。设计了基于电弧有效加热区域的加载算法,阐述了其原理及其自动加载的实现。比较了两种算法的主要理论计算量及仿真实例的时间消耗,结果表明第二种算法效率更高。 展开更多
关键词 焊接仿真 高斯热源 加载算法
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平行高斯热源加热法降低焊接残余应力研究 被引量:3
3
作者 王军强 韩建民 +3 位作者 李卫京 杨智勇 赵颖昕 孙鲁怡 《焊接技术》 2016年第1期22-28,共7页
残余应力是焊接变形等问题的主要影响因素。本文通过对理想弹塑性材料五杆应力框模型的解析,以及对Q345C低碳钢应力框模型的分析,得到平行高斯热源加热法降低试样残余应力的工艺条件。采用两束平行的氧乙炔火焰作为高斯热源,同时匀速加... 残余应力是焊接变形等问题的主要影响因素。本文通过对理想弹塑性材料五杆应力框模型的解析,以及对Q345C低碳钢应力框模型的分析,得到平行高斯热源加热法降低试样残余应力的工艺条件。采用两束平行的氧乙炔火焰作为高斯热源,同时匀速加热距焊缝一定距离的母材,焊缝及焊趾部位在周边母材的热膨胀作用下塑性拉伸,冷却后部分弹性回复,纵向残余拉应力部分释放,应力峰值得到降低。冷却后采用X射线衍射法进行应力采集,结果表明加热工艺后纵向残余应力峰值比原堆焊试样显著降低且分布趋于平缓。 展开更多
关键词 残余应力 高斯热源 平行加热 应力降低
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高斯热源模型中单元尺寸与精度关系 被引量:6
4
作者 管建军 《辽宁石油化工大学学报》 CAS 2009年第1期50-53,共4页
讨论了当焊接热源为高斯热源时,采用不同大小的积分区域和网格单元尺寸,由高斯数值积分得到的热输入与理论热输入之间的差异。认为当积分矩形区域的边长为3R(R为热源有效半径)时,数值积分得到的热输入量就非常接近理论热数量,增大积分... 讨论了当焊接热源为高斯热源时,采用不同大小的积分区域和网格单元尺寸,由高斯数值积分得到的热输入与理论热输入之间的差异。认为当积分矩形区域的边长为3R(R为热源有效半径)时,数值积分得到的热输入量就非常接近理论热数量,增大积分区域尺寸对结果精度的影响有限。高斯点函数值采用形函数给出时,积分结果偏小,而直接用已知函数给出时,积分结果偏大。等分数为3,即网格单元尺寸为积分区域尺寸的1/6或有效热源半径的1/2时,数值积分的精度已非常高,网格单元尺寸更进一步减小时对精度提高的作用有限。 展开更多
关键词 高斯热源模型 高斯积分 焊接温度场
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一种高斯热源加载算法 被引量:5
5
作者 董克权 张建 《焊管》 2007年第3期21-23,共3页
采用焊接仿真用到的经典高斯热源模型,设计了基于表参数热流密度加载算法。结合有限元模型的网格划分要求,详述了算法中热流密度的存储技术及计算方法,并图示了整个算法的流程。用此算法对双丝埋弧焊接实例进行了仿真,并给出了瞬态热分... 采用焊接仿真用到的经典高斯热源模型,设计了基于表参数热流密度加载算法。结合有限元模型的网格划分要求,详述了算法中热流密度的存储技术及计算方法,并图示了整个算法的流程。用此算法对双丝埋弧焊接实例进行了仿真,并给出了瞬态热分析结果。 展开更多
关键词 高斯热源 热流密摩 加敛算法
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基于高斯热源的T型接头焊接数值模拟 被引量:4
6
作者 于亚海 张锦洲 张林修 《长江大学学报(自然科学版)》 CAS 2018年第5期13-16,共4页
针对重要焊接构件T型接头的焊接问题,讨论了焊接热源应用情况。采用高斯热源模型,建模并划分网格,确定相应的焊接工艺参数并选用合理的材料热物理性能条件,利用有限元法模拟焊接过程,分析了s355j2g3钢T型接头的焊接温度场、应力场,探讨... 针对重要焊接构件T型接头的焊接问题,讨论了焊接热源应用情况。采用高斯热源模型,建模并划分网格,确定相应的焊接工艺参数并选用合理的材料热物理性能条件,利用有限元法模拟焊接过程,分析了s355j2g3钢T型接头的焊接温度场、应力场,探讨了温度场的变化规律。高斯热源模型模拟等离子弧焊较为合理,焊后应力最大值未出现在焊缝上,而是出现在横板和立板贴近焊缝的热影响区部位,焊接应力的最大值处于焊件的表面,由外到内逐渐衰减,焊后残余应力主要为拉应力,数值较大,作用范围很小且衰减迅速,结合焊缝末端节点以及整个焊缝的温度循环曲线,分析了晶相转变及焊缝组织,发现其主要金相组织为贝氏体及马氏体,其他相较少。该研究为T型焊接接头的性能研究提供了有力的帮助。 展开更多
关键词 T型焊接接头 晶相转变 高斯热源 数值模拟
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基于移动高斯热源的激光抛光瞬态有限元三维数值模型 被引量:1
7
作者 贺国阳 王涛 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期575-583,共9页
本研究模拟CO_(2)连续激光器抛光Ti6Al4V材料的工艺过程,利用可移动的高斯热源模拟激光源,建立有限元三位数值瞬态模型进行模拟实验,来模拟TC4材料表面轮廓的融化与凝固过程,该数值模型耦合了温度场与速度场,研究由于表面张力温度系数... 本研究模拟CO_(2)连续激光器抛光Ti6Al4V材料的工艺过程,利用可移动的高斯热源模拟激光源,建立有限元三位数值瞬态模型进行模拟实验,来模拟TC4材料表面轮廓的融化与凝固过程,该数值模型耦合了温度场与速度场,研究由于表面张力温度系数而产生的表面张力对抛光熔池的影响,通过改变高斯光源的不同功率强度、扫描速度,来分析对抛光过程中形成的熔池的影响,模拟结果表明:当激光热源功率过大时,易造成熔池尺寸过大,不利于降低材料表面的粗糙度,适当降低扫描速度能有效的降低轮廓峰值的温度梯度大小,从而降低表面张力的作用大小,进而改善熔池尺寸与形状。通过实际抛光实验得出:激光的最佳扫描速度维持在20 mm/s左右,扫描速度过小或者过大都会使抛光样品的表面粗糙度值[WTBX]Ra增加,从而达不到理想抛光效果,且通过实验测试值与数值模型计算值相比较,发现两者数据大致吻合,从而证明了该数学模型的准确性。 展开更多
关键词 激光抛光 高斯热源 熔池 温度场 表面张力温度系数
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基于Workbench高斯移动热源的船舶艉轴管镗孔仿真
8
作者 胡小才 邢峰 +3 位作者 郑佳 刘丽君 刘北英 杨振 《机械工程师》 2023年第10期142-143,146,共3页
在大型船舶的加工制造中,艉轴管的加工精度对轴系安装质量尤为重要。艉轴管精镗阶段在整个加工中是精度要求最高的。影响精镗阶段加工精度的因素有很多,热影响就是其中之一。文中通过在Workbench中采用三维高斯移动热源的方法模拟镗刀... 在大型船舶的加工制造中,艉轴管的加工精度对轴系安装质量尤为重要。艉轴管精镗阶段在整个加工中是精度要求最高的。影响精镗阶段加工精度的因素有很多,热影响就是其中之一。文中通过在Workbench中采用三维高斯移动热源的方法模拟镗刀镗削过程中的热影响效应,得到了精镗阶段艉轴管的温度分布情况,以及在该条件下艉轴管的热变形情况。 展开更多
关键词 艉轴管 镗削热 高斯移动热源 WORKBENCH
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用于铝合金焊接数值模拟的高斯热源参数确定 被引量:10
9
作者 何宽芳 张卓杰 +1 位作者 谭智 成勇 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2015年第11期196-200,共5页
高斯热源模型适用于焊接电弧冲击力较小的温度场数值模拟,如何有效确定高斯热源半径参数对于保证焊接模拟计算精度至关重要。在分析焊接瞬态温度场控制方程及边界条件的基础上,建立了2024铝合金焊接温度场有限元数值分析模型,选用高斯... 高斯热源模型适用于焊接电弧冲击力较小的温度场数值模拟,如何有效确定高斯热源半径参数对于保证焊接模拟计算精度至关重要。在分析焊接瞬态温度场控制方程及边界条件的基础上,建立了2024铝合金焊接温度场有限元数值分析模型,选用高斯移动热源进行加载,计算与分析了高斯热源电弧有效加热半径对焊接温度场计算结果的影响,与红外线热成像仪实验得到的温度场结果进行对比并修正热源模型参数,确定了2024铝合金在给定焊接参数下的高斯热源有效加热半径值,为进一步准确、有效地研究焊接温度场、应力场分布规律提供参考数据。 展开更多
关键词 高斯热源 温度场 数值模拟 有效加热半径
原文传递
基于移动高斯热源的平板对接焊缝数值模拟 被引量:13
10
作者 张锦洲 熊禾根 杨雄 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2013年第9期163-165,共3页
平板对接焊接因其受力合理,得到广泛应用。依据叠加原理,采用运动高斯热源模型进行有限元分析,模拟X70管线钢焊接过程。平板对接焊缝焊接残余应力对称分布,焊缝及其附近区域为残余拉应力,最大残余应力接近于屈服应力,随着离焊缝距离的增... 平板对接焊接因其受力合理,得到广泛应用。依据叠加原理,采用运动高斯热源模型进行有限元分析,模拟X70管线钢焊接过程。平板对接焊缝焊接残余应力对称分布,焊缝及其附近区域为残余拉应力,最大残余应力接近于屈服应力,随着离焊缝距离的增加,拉应力急剧下降并转为压应力。焊接变形对称分布,最大值出现在过热区,整体变形较小。 展开更多
关键词 运动高斯热源 应力 应变 焊接
原文传递
Ti-6Al-4V短电弧铣削加工热源的有限元分析 被引量:1
11
作者 仇未星 周建平 +2 位作者 许燕 胡国玉 陈小康 《机床与液压》 北大核心 2023年第1期147-151,共5页
为确定短电弧铣削加工的热源,选取高斯热源和均匀热源,以Ti-6Al-4V为工件材料,分别建立两种热源下的三维短电弧单凹坑有限元仿真模型。开展单脉冲实验,分析采集的电压、电流波形;观看高速摄像机拍摄的照片;对比超景深拍摄的单个凹坑尺... 为确定短电弧铣削加工的热源,选取高斯热源和均匀热源,以Ti-6Al-4V为工件材料,分别建立两种热源下的三维短电弧单凹坑有限元仿真模型。开展单脉冲实验,分析采集的电压、电流波形;观看高速摄像机拍摄的照片;对比超景深拍摄的单个凹坑尺寸、三维形貌、轮廓曲线,得出高斯热源更适合短电弧铣削加工。并在确定热源的基础上截取三维凹坑的二维截面,证明所建立的高斯热源模型是可靠的,能比较准确地模拟短电弧铣削放电凹坑形成过程。 展开更多
关键词 短电弧铣削加工 高斯热源 均匀热源 放电凹坑
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基于温度场的C/SiC复合材料短电弧放电加工等效热源研究 被引量:1
12
作者 季玉 周建平 +2 位作者 汪兵兵 秦曹阳 唐伟 《制造技术与机床》 北大核心 2023年第4期9-14,共6页
针对C/SiC复合材料放电加工仿真普遍采用高斯热源,忽略间隙弧柱热效应的问题,文章以放电过程的热效应进行两部分等效。采用椭球体热源等效电弧弧柱,高斯面热源等效工件表面热效应,从平行和垂直于碳纤维两个方向进行温度场仿真,对比传统... 针对C/SiC复合材料放电加工仿真普遍采用高斯热源,忽略间隙弧柱热效应的问题,文章以放电过程的热效应进行两部分等效。采用椭球体热源等效电弧弧柱,高斯面热源等效工件表面热效应,从平行和垂直于碳纤维两个方向进行温度场仿真,对比传统高斯热源与等效热源,并通过实验进行验证。结果表明:运用新型等效热源仿真,得到的凹坑尺寸比传统高斯热源更加接近实验加工的尺寸,预测精确度提高20%。 展开更多
关键词 短电弧放电加工 等效热源 C/SIC复合材料 高斯热源
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非线性高斯体热源模型激光焊接数值模拟
13
作者 周世杰 段瑞 +1 位作者 苏哲 李雪峥 《应用物理》 CAS 2022年第3期174-180,共7页
利用Fluent软件进行非线性路径激光焊接数值模拟,通过改进旋转高斯曲面体热源模型,设定热源纵向移动的距离是时间的函数,实现热源移动,设定热源横向移动的距离是振幅,实现热源摆动,完成非线性路径激光焊接过程的数值模拟。本文通过C语... 利用Fluent软件进行非线性路径激光焊接数值模拟,通过改进旋转高斯曲面体热源模型,设定热源纵向移动的距离是时间的函数,实现热源移动,设定热源横向移动的距离是振幅,实现热源摆动,完成非线性路径激光焊接过程的数值模拟。本文通过C语言编译UDF,建立以正弦函数为激光束移动路径的旋转高斯曲面体热源模型,实现了用Fluent软件进行非线性路径激光焊接温度场和流场数值的模拟。 展开更多
关键词 激光焊接 非线性路径 旋转高斯曲面体热源 数值模拟
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超声混粉电火花加工热力学仿真及表面形貌研究
14
作者 董颖怀 张少剑 +2 位作者 王岩 牛跃博 周文 《制造技术与机床》 2024年第1期164-170,共7页
为了研究超声振动和混粉对电火花加工的影响,基于传热理论,结合超声和混粉特性建立了超声混粉电火花传热模型。基于建立的传热模型对超声混粉电火花加工去除材料过程进行瞬态热力学仿真,并通过实验验证了仿真结果的准确性。通过仿真和... 为了研究超声振动和混粉对电火花加工的影响,基于传热理论,结合超声和混粉特性建立了超声混粉电火花传热模型。基于建立的传热模型对超声混粉电火花加工去除材料过程进行瞬态热力学仿真,并通过实验验证了仿真结果的准确性。通过仿真和实验分析了普通电火花、超声电火花、混粉电火花和超声混粉电火花四种加工方式,结果表明超声混粉电火花加工效率比普通电火花加工效率提高了23%。加入混粉和施加超声可以减少加工表面积碳,提高表面质量;可以使放电凹坑变得更加规则,使表面粗糙度降低。混粉电火花加工相对于普通电火花加工其表面粗糙度平均降低了8.9%,超声混粉电火花表面粗糙度相对于普通电火花平均降低了4.3%。 展开更多
关键词 超声振动 混粉 温度场 表面形貌 高斯热源
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高斯移动热源预测焊接变形
15
作者 杨兵 《智能建筑与工程机械》 2021年第12期49-51,共3页
以TX-18铁路道床吸污装置中的除尘系统角焊缝作为模型,选用Ansys模拟了除尘系统角焊缝焊接过程。通过瞬时温度场、焊接残余应力及塑性变形量云图,研究了焊接过程中对其变形量的影响。基于计算结果及实际焊缝长度考量,将反变形量控制在5~... 以TX-18铁路道床吸污装置中的除尘系统角焊缝作为模型,选用Ansys模拟了除尘系统角焊缝焊接过程。通过瞬时温度场、焊接残余应力及塑性变形量云图,研究了焊接过程中对其变形量的影响。基于计算结果及实际焊缝长度考量,将反变形量控制在5~10 mm,并通过退火去除焊接应力后,可以将除尘系统的表面平整度均控制在2.5 mm以内,能够满足除尘系统设计要求。 展开更多
关键词 焊接应力 焊接变形 高斯移动热源 ANSYS
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焊接过程数值模拟热源模式的比较 被引量:31
16
作者 陈家权 肖顺湖 +1 位作者 吴刚 杨新彦 《焊接技术》 北大核心 2006年第1期9-11,共3页
焊接热源模式是焊接数值模拟研究的一个重要内容。文中简要介绍了焊接过程数值模拟热源的各种加载模式:高斯分布函数、双椭球分布函数、生死单元方法。针对具体算例,采用3种不同的热源加载模式进行三维焊接温度场的数值计算,并比较不同... 焊接热源模式是焊接数值模拟研究的一个重要内容。文中简要介绍了焊接过程数值模拟热源的各种加载模式:高斯分布函数、双椭球分布函数、生死单元方法。针对具体算例,采用3种不同的热源加载模式进行三维焊接温度场的数值计算,并比较不同方法计算焊接温度场结果的差异。结果表明,生死单元方法是一种简单的热源加载模式,其计算效率优于其他2种加载方法。 展开更多
关键词 焊接 高斯热源 双椭球热源 生死单元 有限元
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基于带状热源的摆动焊接温度场数值模拟 被引量:3
17
作者 李晋梅 雷毅 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期134-137,共4页
在高斯热源的基础上,推导出模拟电弧摆动的带状热源模型,并基于该热源模型,以20#钢平板对接接头为研究对象,运用ANSYS有限元分析软件,对其摆动焊接过程的温度场进行了数值模拟,获得了其焊缝区的瞬态温度场以及各节点的焊接热循环曲线。... 在高斯热源的基础上,推导出模拟电弧摆动的带状热源模型,并基于该热源模型,以20#钢平板对接接头为研究对象,运用ANSYS有限元分析软件,对其摆动焊接过程的温度场进行了数值模拟,获得了其焊缝区的瞬态温度场以及各节点的焊接热循环曲线。模拟结果表明:摆动焊接过程中,当热源接近时,焊缝附近节点的温度瞬时上升至1 000℃以上,热源经过后,温度又降至200℃以下;与焊接方向垂直截面处节点的最高温度值随节点远离焊缝中心而逐渐降低;焊缝附近节点温度为200℃以下时,升温速度平缓,200℃以上则升温速度明显增大;摆动焊接过程中,焊件上形成宽而短的近似于圆形的熔池。 展开更多
关键词 摆动焊接 带状热源模型 高斯热源 数值模拟 温度场
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基于ansys的受电弓滑板激光沉积模拟中分段热源加载方法的研究 被引量:2
18
作者 蔡承宇 徐临超 +1 位作者 王坤 关雷 《浙江工贸职业技术学院学报》 2020年第4期68-71,共4页
描述了激光加工模拟中分段高斯分布热源函数,并结合生死单元技术在ansys workbench中对受电弓滑板激光沉积进行了仿真分析,同时给出了分段移动高斯热源的分布函数的加载方法。模拟结果表明,这种分段加载方法是有效的,同时也可供其他激... 描述了激光加工模拟中分段高斯分布热源函数,并结合生死单元技术在ansys workbench中对受电弓滑板激光沉积进行了仿真分析,同时给出了分段移动高斯热源的分布函数的加载方法。模拟结果表明,这种分段加载方法是有效的,同时也可供其他激光加工模拟的热源加载参考。 展开更多
关键词 ANSYS 受电弓滑板 激光沉积 高斯热源
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利用不同焊接热源模型对结构件进行焊接模拟 被引量:3
19
作者 高耀东 张福宽 高俊萍 《内蒙古科技大学学报》 CAS 2013年第1期59-63,共5页
基于ANSYS,分别使用高斯热源模型和分段热源模型对金属结构件的焊接过程进行了有限元模拟,使用单元生死技术模拟焊接材料的生成,并考虑了相变潜热对温度场的影响.本文先计算温度场,然后把温度场作为载荷来计算结构场,得到残余变形和应... 基于ANSYS,分别使用高斯热源模型和分段热源模型对金属结构件的焊接过程进行了有限元模拟,使用单元生死技术模拟焊接材料的生成,并考虑了相变潜热对温度场的影响.本文先计算温度场,然后把温度场作为载荷来计算结构场,得到残余变形和应力的分布,从而实现焊接过程的温度场、残余应力和残余变形的三维动态模拟.结果表明:利用分段热源模型能够在保证计算精度的前提下,大大提高计算效率,明显缩短计算时间. 展开更多
关键词 ANSYS 高斯热源 分段热源 焊接模拟
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核化工玻璃固化桶焊接温度场与热变形分析
20
作者 张蔷 王皓皓 窦远 《广东化工》 CAS 2024年第5期87-92,40,共7页
为了掌握核化工玻璃固化焊封装置钢桶本体与密封盖之间的焊封焊接过程的温度和结构响应,本文基于ANSYS Workbench开展钢桶焊接温度场与热变形分析,采用高斯热源模型模拟焊接热源输入。数值计算结果较好的反映了钢桶本体与密封盖之间进... 为了掌握核化工玻璃固化焊封装置钢桶本体与密封盖之间的焊封焊接过程的温度和结构响应,本文基于ANSYS Workbench开展钢桶焊接温度场与热变形分析,采用高斯热源模型模拟焊接热源输入。数值计算结果较好的反映了钢桶本体与密封盖之间进行焊接时的温度变化特征、热应力分布特征和热变形情况,对比了焊封装置钢桶焊接初始温度25℃(常温)与初始温度200℃下热应力与热变形的差异情况,计算分析可为核化工玻璃固化焊封装置钢桶焊接工艺的固化提供参考依据。 展开更多
关键词 核化工 玻璃固化 焊封装置 钢桶焊接 高斯热源 热变形
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