盲孔法测量复合材料残余应力

应用盲孔法结合相移云纹干涉实验测量正交各向异性复合材料的残余应力.首先由相移云纹干涉方法测取盲孔孔边任意点的位移,然后通过有限元数值模拟得出释放应变矩阵,进而求出测量点的残余应力值.讨论了在不同孔深的情况下残余应力测量值的变化规律.     

盲孔法测曲面残余应力时释放系数的数值模拟

盲孔法是一种测试表层残余应力的高精度机械方法,但现行盲孔法标准的分析和研究都是基于大平板试样,对于待测部位像角焊缝或管表面等非平面的情况,表面形状会对残余应力测试造成多大的影响是文中研究的重点.在材料参数固定的情况下,形状因素直接影响应变释放系数a、b的变化.文中首先基于弹性力学,对比分析平面、凹凸球面模型的几何钻孔截面,发现三者的应力释放差异是由于应变片至孔边的距离D_h不同造成;随后通过ANSYS有限元模拟不同曲率的凹、凸球面模型的钻孔过程,以量化应力释放差异,该模拟结果与D_h随孔深变化的规律一致.另外,基于球面的a、b系数变化结果,提出了适用于包括柱面等所有曲面的a、b系数计算方案.     

正交各向异性钢筋混凝土板的应力及应变分析

为了研究正交各向异性材料的应力、应变及弹性模量等力学参数,本文从材料的物理力学特性出发,推导了正交各向异性材料的弹性本构方程。用有限元分析软件模拟得到了正交各向异性钢筋混凝土板在自重与受荷作用下的应力、应变及板中挠度值。对比分析了视钢筋混凝土板为各向同性时的应力及应变情况。发现2种情况下的应力、应变及板中挠度值与实验数据均较接近,因此,本文的有限元分析方法是可行性的。由于2种情况下模拟结果相近,因此可视正交各向异性材料为各向同性进行分析,以简化分析过程。     

盲孔法测量焊接球罐残余应力的技术研究

本文推荐一个测量范围,使盲孔法测量焊接球罐残余应力时,残余应力释放系数可以直接地从理论计算,不必进行实验标定。附加的机械应变、打磨应变及局部的塑性应变可以从实测值中分离出,并利用相关曲线加以扣除,使测量方法简化,精度上符合工程实践要求,残余应力的分布较好地与真实情况吻合。     

基于盲孔法的网架焊接空心球节点球面焊趾处残余应力的测试

基于盲孔法对3种规格的焊接空心球节点球面焊趾处焊接残余应力进行了试验测量,根据常规模型和Kirsch理论解对比计算了本次试验选取的应变片的应变释放系数。依据Scara-Mangas经验公式对计算得到的球面径向、环向焊接残余应力进行塑性修正,最终得出球面焊接残余应力分布图。探讨了焊接残余应力对工程领域中节点疲劳的影响。     

基于盲孔法的网架焊接空心球节点球面焊趾处残余应力测试

基于盲孔法对3种规格的焊接空心球节点球面焊趾处焊接残余应力进行了试验测量,根据常规模型和Kirsch理论解对比计算了本次试验选取的应变片的应变释放系数。依据Scara-Mangas经验公式对计算得到的球面径向、环向焊接残余应力进行塑性修正,最终得出球面焊接残余应力分布图。探讨了焊接残余应力对工程领域中节点疲劳的影响。     

残余应力释放系数的有限元计算

本文采用有限无法对盲孔残余应力释放测量中所需的应力释放系数进行了计算。这种方法克服了采用实验标定的缺点,具有较大的实用价值。     

正交各向异性功能梯度材料板Ⅰ型裂纹应力、应变分析

文章对含Ⅰ型裂纹的正交各向异性功能梯度材料板沿其板厚的弹性常数表达式呈指数函数变化时的应力-应变场进行分析.从而完整地推导出功能梯度正交各向异性材料板的裂纹尖端应力场、应变场的理论计算公式.     

送进量对锻造轧辊残余应力应变的影响

利用有限元法模拟了轧辊在宽平砧高温强压法(WHF)在粗锻过程中送进量的改变对轧辊残余应力应变的影响。首先利用专业的锻造模拟软件DEFORM建立了轧辊粗锻过程的有限元模型,并基于WHF锻造法的送进量进行了轧辊粗锻过程中的残余应力应变分析,得出了在锻造工艺范围内送进量对轧辊残余应力应变的影响。结果表明:送进量越小,释放砧铁后坯料承受的残余应力就越小,于后继加工有利;而与残余应力不同的是,随送进量越大,坯料受压端的中部和边缘产生的残余应变就越大,有利于坯料中的空洞和孔隙锻合。     

刀具几何参数对已加工表面残余应力影响的模拟

建立了平面应变状态下的正交切削模型,并基于热-弹塑性有限元理论和改进的Lagrange方法,利用有限元软件对切削过程和残余应力的获得过程进行模拟,得到了已加工表面残余应力的分布规律,以及刀具前角和刀刃圆弧半径对残余应力的影响规律。研究发现,残余应力的数值随着圆弧半径的增大而增大,随着刀具前角的增大而减小。本文的结论可为调整和控制残余应力、提高已加工表面质量提供指导。     

应变片敏感栅结构参数对测量精度的影响

电阻应变式传感器的系统误差主要是由测量过程中的应变传递误差引起的,而这一误差的大小随着传感器敏感栅结构参数的不同而有所差异。针对这一问题,建立了由悬臂梁(被测基体)、粘结剂和应变电阻丝所组成的测量模型,运用有限元方法研究敏感栅电阻丝结构参数对测量结果的影响,同时通过实验验证了有限元分析方法的有效性。结果表明:栅长、栅间距在基体应变传递中具有中间最优值,栅丝直径越小应变传递误差越小。根据有限元分析结果给出了各结构参数对应的相对误差大小,为测量过程中电阻应变式传感器结构参数的选择和进行适当的误差补偿提供了有效参考。     

A study of residual stress field in whisker reinforced metallic composite by using 3-D FEM

Thermal residual stress/strain field in the vicinity of interface in the thin foil specimen of a whisker reinforced metallic composite was studied with 3-dimensional finite element method (3-D FEM) for the first time. The stress/strain distribution across the interface between the whisker and the matrix shows that the thermal stress/strain field in the matrix extends to a large area from the interface. The effect of surface relaxation on the strain/stress was investigated. The displacement field calculated with 3-D FEM was used in the simulation of LACBED pattern. Good fit was found between the simulated pattern and the experimental one. Foundation item: Supported by the National Natural Science Foundation of China (59471070) Biography: Li Xue-bin (1975-), male, Master candidate, Research direction: materials physics.     

用面向对象的方法实现有限元的子结构法

有文献给出了有限元单元的抽象类,抽象单元派生出单元是具体的三角形单元、四边形单元等,作者将子结构作为抽象单元类派生出的一种特殊单元,在面向对象的有限元分析中加入子结构计算功能只需对程序作很少的改动,采用对子结构单元刚度矩阵作一次Choleshi分解,多次使用分解后的三角矩阵的方法,大幅度减少了凝聚矩阵时计算工作量,作者给出了子结构类定义和采用子结构计算与整体结构计算的结果比较。     

汽车联轴节壳体挤压成形过程三维有限元数值模拟

针对汽车联轴节壳体温挤压成形过程,采用三维刚－粘塑性有限元法进行了热力耦合数值模拟以揭示金属的塑性变形行为,从而为模具设计及工艺制订提供理论依据．通过有限元模拟,给出了汽车联轴节壳体三维温挤压成形过程的金属塑性流动模式和详尽的应力、应变及温度分布,并分析了成形物理场分布与变形的外部条件之间的关系．同时也对三维塑性变形的有限元技术处理方法（如：模具的几何描述及变形体的离散化、三维动态边界接触问题）进行了探讨．     

刚性有限元与有限元耦合求解方法

提出刚性有限元（RFEM）与有限元（FEM）耦合求解方法，从能量原理导出了耦合矩阵方程，通过极限分析算例说明了该方法的可行性及有效性。     

结构分析的能量法应用

介绍了能量法在计算结构位移方面的一些基本原理及其应用，尤其是卡氏定理在有限元法中导出总刚度矩阵，最小应变能法在计算结构位移的应用和力法的联系和比较等，计算表明该方法在形成和求解总刚度矩阵中具有较大速度优势．     

土工格栅加筋砂土的二维等价有限元解析方法

通过试验以及解析结果的分析与比较，针对土工格栅加筋砂土提出了一种简单的二维等价有限元解析方法．有限元解析中砂土的本构关系采用了应变硬软化弹塑性模型，同时也考虑了砂土强度的各向异性以及应力状态的依存性，土工格栅加筋材则简化为板状弹性材料．通过对一组实验结果以及解析结果的分析，合理地得出了土工格栅的配置密度与等价有限解析中加筋材与砂土接触面摩擦角的定量关系．结果表明，在土工格栅的配置形状以及刚性已知的情况下，利用提案的二维等价有限元方法可以较为精确地模拟加筋土的变形与强度特性。     

摩擦传递扭矩的大型旋转机械主轴强度分析

承受外载的旋转机械靠摩擦传递扭矩时,主轴属于三维材料非线性与边界非线性的耦合问题——弹塑性接触问题。本文采用有限元增量法对此进行了详细分析,导出了基于流动理论的塑性增量的本构方程及等强化材料在复杂应力状态下的Mises模型的本构矩阵。在有限元计算中采用了精度较高的一阶自校正法,在接触问题分析中设定了自由、粘连、滑动三种边界,并采用了接触单元处理,求解时采用凝缩矩阵法及有限元混合法。对摩擦传递扭矩的水轮机主轴计算结果进行了分析,并与三维光弹实验结果进行了比较,两者是一致的。     

超松弛迭代-双共轭梯度在三维电磁问题有限元分析中的应用

应用矢量有限元方法(FEM)对三维电磁问题进行分析,研究应用超松弛迭代(SSOR)方法预处理的双共轭梯度(BICG)求解有限元线性方程组的收敛特性.文中给出了SSOR-BICG方法的高效算法,并对三维腔体的电磁散射问题和三维波导不连续性结构进行了分析.研究表明,通过SSOR预处理,在不增加内存消耗的情况下,有限元系数矩阵性态大为改善,BICG求解速度大大提高.SSOR-BICG方法在计算时间上比BICG方法和共轭梯度法(CG)分别可以提高了4倍和44倍,从而为电大目标的有限元方法快速分析提供技术支持.     

有限元-边界元耦合法计算任意截面形状二维介质柱雷达散射截面

应用有限元 边界元耦合法计算任意截面形状二维介质柱的雷达散射截面.对介质柱内、外区域分别应用有限元和边界元法进行分析,然后通过场的连续性进行耦合,形成待求矩阵方程,最后应用内观法结合多波前法求解该方程.作为算例,分别计算了几种柱体的雷达散射截面.数值结果表明,由于使用了内观法结合多波前法解非对称稀疏矩阵,大大减少了计算时间.