基于Drucker Prager的TBM刮刀-岩土作用过程有限元分析

针对TBM(tunnelboringmachine)刮刀受力情况以及工作过程进行了理论分析及仿真研究,建立了刮刀切削岩土时土体和刮刀的受力模型.基于Drucker Prager屈服与破坏准则建立了仿真中模拟的岩土的损伤本构模型,以沈阳地铁隧道工程中EPBΦ628m型TBM为例验证了刮刀-岩土有限元模型设置的准确性.对刮刀切割岩土过程进行仿真,探讨并总结了了切削深度以及切削前角等工作参数的变化对仿真结果的影响.对刮刀受力和实际磨损量分析,发现刮刀受力与实际磨损情况相符合,验证了仿真结果,为TBM刮刀的工作机理研究提供了有意义的理论参考与试验依据.     

基于有限元逆向优化法识别22Mn B5板硬化模型参数

在车辆碰撞过程的数值模拟仿真中,硬化模型的类型及其表征精度对于分析结果的精度有着直接影响.为了更加科学地选取最优硬化模型并得到其精确参数,本文采用有限元模拟软件与优化软件相结合的有限元逆向优化方法,同时结合热成形22Mn B5高强钢板在不同变形速率下的单向拉伸试验,对Swift、Voce以及Hockeet/Sherby三种硬化模型自动进行参数识别优化,得到了不同应变速率下的最优硬化模型及其相关参数;根据优化得到的硬化模型参数,建立起了不同应变速率下表征材料变形的仿真卡片,用于有限元软件标定22Mn B5高强钢在各个应变速率下的应力-应变曲线以便应用于模拟仿真;结合数字图像相关(DIC)方法对试验数据与优化得到的模拟结果进行对标,发现22MnB5高强钢在硬化阶段的应力值逐渐趋向于某一定值,饱和类的硬化模型对其变形行为的表征精度更高.通过对单向拉伸试验过程的位移-载荷与局部应力-应变进行模拟和对标,发现Hockeet/Sherby硬化模型在各个应变速率下的表征精度均为最高.另外,设计了R5缺口、R20缺口、纯剪以及拉剪4种工况下的拉伸试验,并对所建立的材料卡片进行仿真验证,均得到很好的对标效果.结果表明,所建立的热成形22Mn B5高强钢材料卡片适用性良好,采用有限元逆向优化方法确定硬化模型参数的方法精度高且方便可行.     

基于实测的车轮虚拟试验台搭建及参数修正

为了提高某A级车平台轮毂的性能,车轮的设计过程中要通过台架试验来确保产品符合结构耐久性的要求.尝试通过搭建虚拟试验台来快速预测台架上车轮应力状态,以台架试验贴片应变仿真为研究内容,将实际台架试验与数值实验分析相结合,考虑多种因素对仿真结果的影响,如螺栓紧固力大小、球面螺栓和轮辐接触面的相互作用、焊缝的模拟、轮辋和轮辐之间的装配过盈量、加载轴刚度、冲压工艺等参数,进行不同方案的对比分析.扫描轮辋和轮辐的三维尺寸,测量冲压工艺使轮辐产生的厚度变化,修正有限元模型的参数使仿真应变输出与实测应变输出更相近,从而更准确地模拟台架试验,初步搭建了车轮的虚拟试验台.     

盾构刀具破岩过程及其切削特性

采用数值模拟技术并借助于大型有限元软件,选择在Ottosen四参数破坏准则基础上引入损伤因子的非线性弹塑性本构模型作为软岩的材料模型,建立盾构刀具切削软岩的二维简化模型,模拟破岩过程中裂纹的生成和扩展;建立三维有限元模型,分析切削力在整个切削过程中的变化,并通过试验验证仿真过程的可行性和有效性.研究结果表明;岩石的破碎过程和切屑的形成过程是由拉伸裂纹和剪切裂纹延伸而成;刀具的切削力与切削时间之间遵循波动变化关系,能够较真实地反映盾构刀具破岩过程中岩石的破碎动态响应过程;采用该方法研究刀具几何参数和切削参数对切削力的影响程度和趋势,为盾构刀具的最优化设计提供了参考依据.     

高颈法兰封闭轧制毛坯设计及工艺参数优化

基于环形件轧制理论以及轧制过程中金属体积不变规律,确定了高颈法兰封闭轧制毛坯的设计原则以及工艺参数的极限范围.通过有限元仿真模拟了高颈法兰封闭轧制成形过程,研究了工艺参数对轧制产品质量以及力能参数的影响规律,并确定了本文所研究高颈法兰的最优工艺参数.在D51--450型轧环机上采用自行设计的模具进行了轧制试验,并将试验结果与有限元模拟结果进行对比分析,验证了仿真结果的可靠性.     

基于ABAQUS的地毯簇绒过程底布动态响应

为精确分析地毯簇绒过程中底布受力的动态变化及变形情况,利用ABAQUS有限元分析软件,仿真模拟织针刺入聚丙烯编织底布的全过程.首先建立了簇绒织针和聚丙烯编织布的细观三维模型,并通过试验测得底布的材料规格参数.然后,在ABAQUS有限元分析软件中创建系统有限元模型,对织针穿刺底布过程进行仿真模拟.模拟结果得到了底布与织针的受力曲线,并分析了底布的变形及破坏特性,为底布张力控制系统的设计及高端地毯簇绒机的设计提供理论依据.     

某铣床的动力学模态优化分析

为提高某型数控铣床的加工稳定性与抗振性,分别建立试验模型和有限元模型,通过试验模态分析手段识别模态参数,以模态频率相关性和模态振型相关性准则修正有限元模型,使修正后的有限元模型具有更好的仿真精度,能真实反应实际工况,从而对机床建立有效合理的有限元模型,在修正后的有限元模型中分析机床的振型与抗振性,对机床薄弱部分进行分析,提出针对性修改意见,并对改进后机床的有限元模型进行了仿真,论证了改进方法的有效性与合理性.     

基于多输出支持向量机和遗传算法的岩土参数反演方法

提出了基于多输出支持向量机(M-SVM)和遗传算法(GA)的岩土参数反演方法.在进行参数反演过程中,根据正交试验产生一系列参数的可能组合;采用有限元法(FEM)得到坝体不同测点处的位移计算值.将不同的材料参数组合作为输入,相应的位移计算值作为模型的输出来训练M-SVM模型,以便模拟坝体位移和材料参数之间的复杂关系.采用GA来求解材料参数反演所对应的优化问题.在进行最优材料参数搜索的过程中,采用训练好的M-SVM模型来替代有限元计算,以获得坝体位移的计算值,从而大大减少了计算所需的时间.根据某面板堆石坝沉降的监测数据和有限元仿真模型,实现了以上反演过程.反演分析的结果表明,本文提出的岩土参数反演方法具有计算精度高和计算效率高等优点,可以应用于实际工程中.     

基于GA和DEFORM的陶瓷材料切削力数值模拟

通过有限元仿真及材料本构模型修正、遗传算法优化、数值模拟以及车削试验，研究了车削陶瓷材料切削力变化规律.有限元仿真成屑对比结果表明，经典的Johnson-Cook模型的切屑为连续片状，与实际加工不符；模型改进后，其仿真切屑为块状崩碎屑，对陶瓷材料有限元仿真较为适用.依据简单单因素有限元仿真数据，利用最小二乘法进行了一元回归数值拟合，获得了切削力与单一参数的解析式，相关系数检验结果表明模型具有较高的精度.利用遗传优化算法，建立了切削力多元模型.通过单因素试验、正交试验进行了多元模型验证，结果表明该模型能够准确反映切削力变化规律，具有较好的可靠性.     

基于GTN模型的AZ31镁合金手机壳拉深工艺分析

基于GTN损伤模型,采用有限元软件ABAQUS建立了手机壳的有限元模型,并将模拟结果与试验对照,验证了有限元模型的可靠性。分析了成形温度、压边间隙和摩擦系数等对镁合金手机壳冲压成型过程的影响。通过比较不同参数下的孔洞体积分布,分析出各个工艺参数对手机壳拉深的影响。通过对三个拉深过程中的主要工艺参数模拟结果进行分析比较,得出了AZ31镁合金手机壳最合适的成形温度和压边间隙,而较低的摩擦系数0.05能够使板材更好地成形。     

在I型模式下异型截面Z-pin增强效果的数值分析

摘要： 针对单根Z-pin拔出试验以及未增强/Z-pin增强的双悬臂梁（DCB）试验建立了三维有限元仿真模型.在拔出试验的模拟过程中,以静-动摩擦系数模拟Z-pin在基体中的脱胶 拔出过程,以计算所得桥联力作为输入参数,通过连接器模拟Z-pin在层合板中的桥联作用,得到了DCB试验的载荷-位移曲线.同时,将所建模型用于计算异型截面Z-pin的桥联力,以及异型截面Z-pin增强DCB试件的载荷,以定量分析Z-pin截面周长对其增强效果的影响.结果表明,所建立的有限元模型的模拟结果与实验值较吻合.     

在Ⅰ型模式下异型截面Z-pin增强效果的数值分析

针对单根Z-pin拔出试验以及未增强/Z-pin增强的双悬臂梁(DCB)试验建立了三维有限元仿真模型.在拔出试验的模拟过程中,以静-动摩擦系数模拟Z-pin在基体中的脱胶-拔出过程,以计算所得桥联力作为输入参数,通过连接器模拟Z-pin在层合板中的桥联作用,得到了DCB试验的载荷-位移曲线.同时,将所建模型用于计算异型截面Z-pin的桥联力,以及异型截面Z-pin增强DCB试件的载荷,以定量分析Z-pin截面周长对其增强效果的影响.结果表明,所建立的有限元模型的模拟结果与实验值较吻合.     

基于有限元法与田口法的V形件冲压仿真参数稳健设计

提出了一种有效的冲压仿真参数稳健设计方法,该方法将有限元分析方法和田口法有效结合．以V形件冲压过程为对象,首先分析各建模参数对稳健性仿真实验设计的影响,并就各因子的水平选择进行了研究,寻求有利于提高稳健性的建模参数组合．利用有限元软件ABAQUS建立了V形冲压件的有限元仿真模型,得到仿真实验设计结果．运用田口分析方法,进行了V形件冲压加工建模参数的稳健性设计分析,给出了实物试验结果,对仿真实验结果进行了验证分析．本研究为有效进行稳健设计提供了一种简单、实用的方法．     

基于场路耦合的涡流检测的数值模拟

涡流检测数值模拟可用于涡流探头设计和检测参数优化。该文在研究3维涡流场的有限元求解的基础上,考虑涡流检测电路与电磁场的相互耦合关系,建立了涡流检测的3维场路耦合模型。该模型在电路层面上实现了涡流检测的仿真,为检测的优化设计提供了直接的理论指导。以高温气冷堆燃料球检测为例,对涡流检测过程进行了数值模拟。将该模型应用于高温气冷堆(HTGR)燃料球的检测仿真,实验结果表明该方法是正确有效的,其数值计算结果与探头实际输出信号基本一致。     

基于J-C本构模型的2A12铝合金高速铣削特性研究

针对高速切削过程中切削参数选取优化问题,基于ABAQUS软件建立硬质合金刀具高速切削2A12铝合金有限元模型,通过仿真方法分析切削参数和刀具参数对切削力的影响,并进行铣削实验对仿真结果进行对比.误差在17%以内,验证了仿真模型的可用性.为高速铣削铝合金工件过程中,选择合理刀具几何参数与切削参数提供了理论依据.     

Q690高强钢中厚板ForceArc焊接过程的数值模拟

该文针对Force Arc焊接过程的新特点,建立适用的体积热源模型,利用SYSWELD商用软件,通过数值模拟的方法,对焊接温度场进行有限元分析,研究了不同预热温度、层间温度对焊接热物理过程和焊缝成形的影响,优化焊接参数,并结合少量试验结果进行验证。     

拖拉机后壁板拉延成形数值模拟及其影响因素

为了对拖拉机零件后壁板拉延工艺和模具设计提供可靠的判据和合理的工艺参数,介绍了拖拉机零件后壁板拉延成形有限元模拟的动力显式求解算法,建立了拉延成形有限元仿真模型,分析了凹模圆角半径,摩擦因数,压边力等工艺参数对成形性能的影响,本研究结果为后壁板拉延成形提供了理论基础,并对实际生产具有指导作用.     

汽车覆盖件用铝合金板冲压成型的材料参数敏感性

将试验设计和板料冲压成型数值模拟技术相结合，利用正交试验设计技术建立板料冲压成型有限元仿真试验方案，根据成型极限图的破裂极限建立铝合金板料拉深成型能力评价标准。用LS—DYNA3D板料冲压成型仿真软件对杯形件拉深进行模拟，研究材料参数的变化对铝合金板料冲压成型性能的影响，并确定最佳的材料参数组合方式．     

点支式玻璃建筑中铸铝支承件承载性能

为了研究点支式玻璃建筑中铸铝支承件的承载性能,对3种典型铸铝支承件进行了足尺模型试验研究。按照实际工程中支承件的形式与尺寸制造模具,采用ZL105-T1和ZL111-T6这种铝合金材料铸造成足尺模型试件,借助万能试验机对试件进行加载试验,得出了试件的屈服荷载与极限荷载。根据试件的实际几何尺寸与材料属性,建立有限元模型对试验过程进行数值模拟。有限元分析结果与试验数据吻合良好,验证了有限元模型的可靠性。试验研究与有限元分析表明铸铝支承件的承载力较高,可以在实际工程中应用。     

基于Oyane损伤和断裂模型的厚板精冲过程数值模拟和缺陷预测

将考虑静水应力和应变历史对材料损伤影响的Oyane损伤模型用于断裂的预测,将局部网格自适应和单元删除技术用于模拟裂纹的产生和扩展,在DEFORM-2D有限元模拟软件中建立了精冲轴对称模型,进行了弹塑性大变形有限元数值模拟.分析了成形过程中静水应力、等效应力、等效应变和损伤的分布以及发展趋势,分析了工艺参数对缺陷的影响规律,试验结果验证了模型的准确性.