5A06铝合金交叉筋壁板激光诱导自由成形扭曲现象研究

针对交叉筋壁板激光成形后的整体扭曲变形现象,采用相应的校正方法对板材进行了校正,并利用有限元分析进行了研究。研究表明交叉筋壁板激光成形后出现的整体扭曲现象是由板材中部加强筋侧倾失稳造成的,提出板材扫描线不同部位协同变形为成形的关键并提出了协同变形扫描方式。针对协同变形扫描方式消除板材整体扭曲变形的现象进行了有限元分析,结果显示采用协同变形扫描方式后板材中部蒙皮所受到的约束减小,产生的拉应力减小,从而减小了对中部加强筋的压缩,消除了中部筋的侧倾失稳,最终避免了交叉筋壁板激光成形后的整体扭曲现象。     

5A06铝合金平板激光诱导热成形试验研究

5A06铝合金具有良好的塑性、断裂韧性、焊接性能及耐腐蚀性,是航天器舱体的首选材料。为探索其在激光诱导下的成形特性,通过试验研究了激光功率、扫描速度、光斑直径、扫描次数等工艺参数对板材弯曲角度的影响规律;并通过比较扫描前后板材的金相组织、硬度、强度等性能的变化,揭示了激光扫描对材料性能的影响情况。试验结果表明:激光诱导热成形可以有效地使5A06铝合金板材发生弯曲,通过合理选择工艺参数可以实现板材任意角度的弯曲;板材经激光扫描后,其晶粒细化、硬度提高但强度变化不大。     

基于Gurson模型的镁合金板材温热冲压成形研究

在Gurson损伤模型的基础上,采用有限元数值模拟与温热冲压实验相结合的方法,对镁合金板材温热冲压成形过程中的材料损伤过程进行了预测.考虑了板材的塑性各向异性行为,通过用户自定义材料子程序VUMAT将损伤模型嵌入到有限元软件ABAQUS/Explicit中.采用单轴拉伸试验数据与有限元数值模拟结果进行迭代,确定了Gurson模型所需要的材料参数.使用ABAQUS模拟得到了镁合金板材温热冲压过程中微孔洞的演变及分布规律.通过扫描电子显微镜,对不同温度下的AZ31镁合金板材由孔洞增长和聚合引起的内部损伤演化进行了观察分析.研究结果表明,板材中微孔洞的分布与实验数据相吻合,说明本文所提出的方法可以应用于金属板材温热冲压成形性能预测.     

箔材激光弯曲成形的有限元模拟

建立了箔材微尺度激光弯曲成形的三维热力耦合有限元模型,并采用大型非线性有限元软件MSC.Marc对其激光弯曲成形过程进行数值模拟.通过模拟计算得到了箔材弯曲变形过程中的温度场、变形场与应力应变场.分析了应力、温度、变形三者之间的内在关系.研究发现:采用功率为25 W,光斑直径为0.2 mm的激光光束,以100 mm/s速度扫描厚度为0.1 mm的不锈钢箔,其弯曲成形的主要机理为温度梯度机理.     

板材激光成形的全工艺曲面模拟生成方法

为快速模拟板材激光热成形全工艺变形过程,分析了板材激光成形的基本特征与加工特性,提出曲面几何学的方法与局部成形数据相互结合的曲面生成算法--几何参数法.该算法和数学模型通过VB程序实现,进行各种复杂曲面的成形模拟.模拟计算结果表明,所提出方法用于整个激光成形过程的模拟是可行的,且大大减少了模拟时间,为加工现场工艺实时辅助打下基础.     

基于正交设计的局部结构镁合金板材零件热冲锻成形工艺优化

板材冲锻成形技术是一种板材零件的成形方法,在板材形状成形的同时对于局部特征结构进行体积成形。对于一些带有凸台、凸筋类局部结构的板材零件,其成形过程需要运用冲锻成形的方法来实现。铝合金、镁合金等轻合金比较适用于冲锻成形这种方法。该工艺具有生产效率高、材料利用率高、零件精度高等特点,现已广泛应用于小型板成形零件的生产当中,同时也是材料成形领域中的研究热点。针对带有局部特征结构的AZ31镁合金板材零件的热冲锻成形过程进行模拟,设计正交模拟方案,考察温度、凸模内孔圆角半径、摩擦因子、板材厚度和板材直径等参数对成形性能的影响。结果表明,一定的摩擦条件、良好的成形温度、合理的模具结构和板材厚度的选择,可以有效减小成形所需的最大载荷,并能够获得成形性能更好的工件。     

板料成形过程中的质点变形不同步效应

提出了板料成形时质点变形不同步效应这一新概念．通过有限元数值分析发现：在板料成形过程中，板料凸缘上到凹模口的垂直距离相等且相互邻近的一些质点，如果移动和变形状态不同步，就能有效地减小成形过程中的流动阻力，从而大幅度地提高板材的成形性能．对这一效应的原理给出了较为深刻的分析．     

激光直接快速成形金属零件球化效应的实验研究

本文在实验的基础上,从金属粉末烧结机制即液相烧结方面分析了激光直接快速成形金属零件过程中球化效应产生的机理,阐述了激光功率,扫描速度,送粉量这三个工艺参数对激光烧结成形过程中出现的球化效应现象的影响规律,并据此提出了减小或抑制的一些措施.     

铝合金板材涂覆石墨前后的激光吸收率确定方法

针对铝合金板材表面涂覆石墨后激光吸收率的测量问题,利用高温热像仪、热电偶测温的方法,并结合有限元温度场分析的手段,对未涂覆石墨板材激光加热温度场进行了测量及有限元模拟,验证了有限元温度场分析的准确性,通过匹配板材涂覆石墨后板材背面温度场实测结果与仿真分析结果,拟合出了板材涂覆石墨后的激光吸收率。     

基于实体单元的板材渐进成形数值模拟分析

为研究渐进成形的成形机理及工艺参数对成形力的影响,应用三维实体单元对成形过程进行数值模拟分析和相应的实验研究.在解决数值模拟中运动轨迹加载等难点问题的基础上,合理简化有限元分析模型,提高数值模拟计算效率.采用坐标网格法实验,并通过检测板材厚度的变化,验证了模拟结果的准确性.通过对模拟和实验结果的研究分析,提出了一种不同于剪切变形的新的变形机理,即主要变形区的板材是平面内拉伸变形及局部反向弯曲变形的组合;对成形力的数值模拟正交实验表明层间距是成形力的主要影响因素,并且成形力随层间距的减小而减小.     

船舶结构振动模态综合法

有限元法是复杂结构振动分析的常用计算方法，但对于大型船舶结构用有限元法进行较高频率振动分析时，要求结构被划分成非常多的单元数以便获得详细的位移和应力特性，目前常用的计算机仍然无法对其进行计算。针对这个问题，提出了一种适用于具有弹性联接部件的大型结构振动分析模态综合法，它能够在有限的计算机设备资源的基础上分析计算大型结构较高频率的振动特性。实例计算表明，此方法是分析大型复杂结构振动的有效方法。     

宽带钢冷连轧机边降控制支持辊辊形研究

结合现场带钢边降控制跟踪测试和工业试验,建立辊系三维弹性变形有限元模型,分析武钢1 700 mm四辊冷连轧机组引进的常规凸度支持辊与单锥度工作辊的辊形配置方案存在板形控制能力不足、边降控制效果欠理想和波动大等问题的原因.基于有限元仿真分析和工业试验,采用工作辊和支持辊一体化辊形设计思想提出自主设计的EDW边降控制工作辊配套的VCR变接触支持辊.研究结果表明,VCR/EDW新方案与原方案相比,前者的辊缝凸度调节域扩大10.7%,辊缝横向刚度增强19.1%,辊间接触压力峰值下降21.6%;VCR变接触支持辊配合EDW边降控制工作辊经过工业轧机现场轧制,轧机凸度控制能力明显增强,弯辊力调节效率提高,带钢边降、凸度及平坦度显著提高.     

涡流阵列检测缺陷的理论基础和仿真分析

针对独立研发的一套具有检测效率高且可大面积扫查涡流阵列检测技术的装置进行了系统研究.深入探讨了其工作的理论基础,并利用COMSOL有限元软件对系统进行了仿真分析.仿真结果显示该涡流阵列传感器可以对导体表面裂纹缺陷形状位置进行快速有效地判定,由此可对现实中评估裂纹缺陷起指导作用,促进实际缺陷检测的发展,提高实际缺陷检测的效率.      

滑坡堆积体前缘层状岩体工程特性分析

西部水电工程存在大量滑坡堆积体,部分滑坡堆积体前缘堆积物未分解,结构完整,形成坡体前缘的层状岩体。由于这些层状岩体处于滑坡堆积体底部前缘,分析其对上部堆积体,以及整个坡体的稳定性影响有着重要意义。利用某水电工程的滑坡堆积体实例,计算其在水位下降工况下前缘块状岩体稳定性;同时分析其对上部堆积体的稳定性影响。通过分析计算,该滑坡堆积体前缘层状岩体对滑坡堆积体有阻滑作用,可以当作天然挡土墙处理,不需要稳定加固处理。论证了将这些滑坡体前缘层状岩体当作挡土墙处理的可行性。     

四缸柴油发动机机体有限元模态仿真及其测试

为了研究某四缸柴油发动机机体结构的动力学特性,建立了机体的三维有限元模型,运用ANSYS有限元软件对其进行了模态分析.为了验证有限元数值计算的合理性,根据实验模态分析理论,对自由状态下的发动机机体进行了模态测试.测试结果和有限元计算结果一致,说明计算方法正确、合理,所建有限元模型具有较高的精度,有效反映了机体的振动特性,该实验方法具有工程指导和应用价值.     

复合材料薄层板常温固化收缩及翘曲变形

研究了常温下树脂基复合材料层合板固化时的收缩以及翘曲变形,结果表明：薄层板各层不同的树脂含量是翘曲变形的主要因素;对称的铺层结构能有效的降低复合材料薄层板收缩与变形。采用有限元加以分析,有限元计算结果与实验结果相近,可以利用有限元的分析计算近似地预估变形。     

关于数学史与数学教育思维研究

目的从思维科学的角度建构数学史与数学教育的双向联系，借以体现数学史与数学教育思维的丰富性和实用性。方法对现有的国内外HPM材料进行思维分析和描述。结果在HPM思维资源的挖掘和整理方面，初步形成一套理论和方法体系。结论从人类认知进展的角度，可以在思维形态上有效地整合历史和教育。     

水平井分段压裂过程对水泥环完整性影响

水平井分段压裂过程中出现的套管损坏和水泥环完整性问题日益引起关注。目前研究的重点包括地层滑移、套管和水泥环受力等,而对分段压裂过程造成影响的研究较少。为了建立水平井分段压裂水泥环完整性计算模型和方法,首先,利用有限元软件建立有限元模型,得到水平井分段压裂过程中水泥环弹性区和塑性区分布;其次,利用离散元模型分析有限元中得到的塑性变形区域,获取塑性变形区域内水泥环的微裂纹数量;最后,依据水泥环塑性区分布和微裂缝数量得到水泥环的完整性评价。研究表明,除了套管和水泥环刚度比、套管偏心率和水泥环缺陷对水泥环完整性有影响,水平井的压裂段数的影响也较为明显。随着套管和水泥环刚度比增加,水泥环完整性增强;套管偏心率增加和水泥环存在缺陷降低水泥环完整性;水平井压裂段数越多,水泥环完整性降低。     

界面端脆性开裂扩展的数值模拟

用有限元分析了简支梁下表面粘贴异质材料后粘贴材料性能及结合角对界面端附近应力分布的影响,在此基础上,分别应用最大切应力准则和最大周向拉应力准则对界面端开裂扩展进行了数值模拟.计算结果表明,粘贴材料的性能及结合角仅对界面端附近的应力数值有影响,而对其分布规律影响不大;界面端或者由最大切应力引起沿界面开裂扩展,或者由最大周向拉应力引起垂直于界面在梁内开裂扩展.     

应用DDM/FEM方法研究开口腔体电磁散射特性

将非重叠区域分裂法（DDM）与矢量有限元法（FEM）相结合对无限大接地的三维开口腔体的电磁（EM）散射问题进行分析，将原尺寸较大的腔体分成若干较小的子域，在各子域内推导出此边值问题的等价泛函，在此基础上应用矢量有限元法进行分析。通过传输条件实现各子域间的耜合，在腔体口面应用边界积分方程（BIE）进行描述，这样，减少了程序运行时对计算机内存的需求，易于对电大尺寸腔体的电磁散射问题分析计算，所得数值结果与有关文献的结果一致。从而验证了本算法的正确性。