薄壁轴向微沟槽铜管高速旋压成形数值模拟

本文利用有限元分析软件MARC对薄壁轴向微沟槽铜管钢球高速旋压成形过程进行模拟,建立了简化的1/4旋转对称模型,并采用了更新拉格朗日算法和全局网格重划分技术,成功解决了模拟过程中的网格穿透和收敛问题.对薄壁微沟槽铜管的成形特征和残余应力、等效应力应变的分布规律进行了分析.结果表明,成形过程中,金属会出现回弹效应并由此产生凹口等缺陷;等效应力应变及三向应力应变沿轴向呈层状分布,表层应力超过材料应力极限导致铜屑产生,且易出现断管现象;沟槽底部的等效应力应变和残余应力大于齿顶与外表面.过大的残余应力容易造成材料脆化,进而产生粗糙形貌.该研究对优化成形工艺参数,抑制缺陷产生有着重要意义.     

方圆管固定短芯棒拉拔工艺分析

运用非线性有限元软件ABAQUS对ITER计划导体套管成形工艺进行模拟仿真,得到稳定拉拔阶段的等效塑性应变、轴向和径向应力以及接触压力的分布规律,并分析了拉拔力和拉拔成形过程中能量的分布变化.结果表明,采用优化后的工艺参数拉拔成形时可得到套管内外表面质量较好的产品,从而解决了拉拔工艺中材料内径缩孔和裂纹缺陷的问题.     

旋转支承钢轮应力分析

以Hertz弹性接触理论和曲梁理论为基础,分析了回转支承空心钢轮的圆周应力对轮轨接触von Mises应力峰值及其位置的影响,通过采用平面应变有限元的进一步分析表明,降低钢轮截面梁高可以提高钢轮的径向柔度,同时圆周应力可以有效地抑制接触正应力,提高钢轮接触强度,但可能使钢轮接触区内yon Mises应力峰值点从中间向两侧分离,导致应力循环次数翻倍,影响疲劳强度.至于对接触区内钢轮的剪应力和钢轨的von Mises应力,截面梁高的变化对峰值和位置的影响则不大.     

高温高产井油管屈曲对特殊螺纹性能的影响

为研究高温高产井中油管发生屈曲对特殊螺纹性能的影响,借助ABAQUS有限元软件建立了某特殊螺纹的三维有限元模型,结合实际屈曲工况,并综合考虑了温度、内压、轴向力等因素,得到了屈曲后油管特殊螺纹的应力分布以及密封结构上的接触压力分布。结果表明：屈曲后特殊螺纹环向上应力分布不均,表现为受压缩一侧Von Mises应力及接触压力明显大于受拉伸一侧,且正弦屈曲段相比于螺旋屈曲段接头环向上的应力集中更突出;屈曲后,受压一侧的台肩以及管体大端外螺纹第一扣处的Von Mises应力值超过了材料的屈服强度,结构发生塑性变形;受拉一侧的密封面以及台肩面上的接触压力为零,密封结构失去密封能力。     

连杆热模锻全过程的仿真分析及模具寿命预测

在考虑连杆热模锻模具的材料性能和工况条件基础上,采用有限元分析软件Msc．Superform对连杆热模锻全过程进行了非线性、大变形热机械耦合分析。实现了对连杆热模锻模具关键部位的弹塑性变形的全过程动态模拟仿真,得到了温度场、等效塑性应力应变场在时间和空间上的分布规律,研究结果符合实际情况,具有现实意义。在此基础上,运用Coffin-Mansion公式对所计算的模具寿命进行了预测,其结果与实际应用中的模具寿命基本一致,为进一步研究不同工况下热模锻成形控制和终锻成形模具结构设计提供了理论依据。     

用Drucker公设导出两个经典屈服准则

从Drucker公设所得的正交流动法则出发,利用塑性体应变增量、等效塑性应变增量这两个塑性指标的特性,对金属材料假定塑性体应变增量为零,并且假设材料屈服时等效塑性应变增量与应力状态无关,通过严密的数学推导,导出了Mises准则,并进而在不考虑第二主应力的条件下,应用塑性功的性质导出了Tresca准则．     

结晶器内连铸坯热弹塑性应力的有限元分析

建立了结晶器内连铸坯热弹塑性应力有限元分析模型,在推导的热弹塑性本构方程中考虑了材料力学性能,屈服函数随温度和应变速率的变化,模拟计算了结晶器内连铸坏应力分布。模拟结果表明,在铸坯的热节约内,高温坯壳受到拉应力的作用,易于产生裂纹,从而说明铸坯偏角区形成的热节约是连铸坯裂纹缺陷乃至漏钢事故发生的诱因。     

压缩比对大应变挤出切削过程影响的有限元分析

介绍纳米晶材料的加工前景和纳米晶带材的一种制备方法,即大应变挤出切削。建立了基于大变形有限元理论的平面应变正交切削有限元仿真模型。采用Deform对切削过程进行仿真,研究了切削过程中压缩比对切削力、等效应力、等效应变和切削温度的影响,旨在探索大应变挤出切削过程中压缩比对切削过程的影响规律,优选出合理的切削参数。     

AZ31镁合金热轧开坯变形行为的有限元模拟

采用二维弹塑性大变形热力耦合有限元法(FEM),对半连续铸造AZ31镁合金热轧开坯过程第一道次进行模拟,分析变形区内轧件的应力场、应变场的分布及整个热轧过程中的温度场的变化规律.实验结果表明:在轧件变形区内,等效应力沿轧制方向逐渐增大,在中性面附近达到最大值54.1 MPa,随后又逐渐减小;靠近轧件表层σ_x为压应力,靠近心部为拉应力,在变形区σ_y主要为压应力,由表面到中心σ_y逐渐减小;等效应变沿轧制方向逐渐增大,在轧件出口处达到最大值0.253;在整个轧制过程中,轧件内部节点的温度变化缓慢,而表面节点的温度变化剧烈,轧制完成后,表面温度从500℃降低到467℃,中部温度从500℃升高到503.1℃,心部温度从500℃升高到502.2℃.     

Optimization of yield criterion and simulation based on QP980 high strength steel

QP980 is an ultra high strength steel. First, uniaxial and biaxial tension tests have been done in different loading paths. Then QP980 basic mechanical properties have been obtained. And the stress and strain graph has been drawn. Second, according to the equal principle of the unit volume plastics work and yield stress, QP980 plastic work contour map has been drawn. Third, through comparing Mises, Hill'48, Hosford and Barlat89 yield criterion theoretical curves with the experimental plastic work contour map, the result shows that the Hill'48 yield criterion is in good conformity with the QP980 material. Fourth, Hill'48 yield criterion is optimized by introducing an equivalent plastic strain parameter. The result shows that average error of optimized Hill'48 theoretical yield trajectory is reduced by 8.4%. Last, finite element model about variable cross-section roll forming is established, then applying the optimized Hill'48 parameter yield criterion to the ABAQUS for finite element simulation. The simulation result shows that the forming quality is good, and in agreement with the actual forming parts. Therefore, the optimized Hill'48 yield criterion can be used to precisely describe QP980 ultra high strength steel.     

离心压缩机叶轮静强度分析方法

采用自适应有限元分析与弹塑性分析方法,对某离心压缩机叶轮进行精细的静强度分析.阐述了对网格不敏感的结构热点应力的概念.得到了基于结构热点应力相应的强度判别准则,并对叶轮的von Mises应力和等效塑性应变随时间演化历程进行了分析,数值模拟结果表明,对叶轮进行超速预加载处理,能够有效扩大材料的弹性工作范围,降低叶轮正常工作时的应力水平,且超速预加载工艺符合其力学机理.     

反应堆用辅助泵的实体建模和抗震计算

运用CATIA软件建立了与真实辅助泵完全一样的三维模型,使用四面体单元对建立的模型划分有限元网格,克服了采用壳体单元的近似,使模型的计算结果更加可靠。计算了反应堆用辅助泵的抗震性能,在地震载荷、温度场的作用下,最大Mises等效应力为15.8MPa,小于应力极限值132.825MPa,辅助泵完全满足相关规范抗震强度的要求。     

金属板材渐进成形的数值模拟及破裂预测

针对板材渐进成形破裂预测对应变路径的过分依赖且无法实时预测的问题,首先,运用FORTRAN语言,通过ABAQUS有限元软件的材料子程序接口,将于忠奇破裂准则引入DC56D+Z钢板的VUMAT材料子程序中;其次,分别将于忠奇模型与ABAQUS自带Von Mises模型进行单向拉伸和渐进成形的模拟;最后,结合渐进成形实验与有限元模拟分析,以实验结果为标准,根据有限元模拟的结果,逆向寻找出于忠奇准则下渐进成形模型的临界破裂积分值I.研究结果表明:两种有限元模型的应力应变大小数量级相同,分布一致,从而说明了该子程序的有效性;渐进成形模拟过程中最大破裂积分值I出现的位置在零件的侧壁,与实验结果一致,积分值I=17可以作为预测渐进成形过程中板材是否破裂的有效条件.     

预报正交切削剪切角的修正拉格郎日有限元法

剪切角是金属切削中一个重要的物理量。本文从传统的弹性理论和塑性理论出发，由变分原理导出了材料符合Prandtl-Reuss流动规律和von Mises屈服判据的修正拉格郎日有限元刚度矩阵方程式，并从相应的等效流动应力场中直接获取剪切角，实验结果表明，理论分析与实验值相吻合。     

沙牌碾压混凝土拱坝诱导缝开裂研究

根据碾压混凝土拱坝诱导缝构造特点,分别将矩形诱导缝简化为穿透形裂缝和深埋椭圆形裂缝,假定为I型开裂;考虑相邻裂缝的影响．采用虚拟裂缝模型和线弹性断裂力学相结合的方法,建立了诱导缝失稳扩展时的亚临界扩展量和等效应力强度因子的解析表达式．结合碾压混凝土的试验断裂参数,计算了沙牌碾压混凝土拱坝诱导缝的等效强度,并将此结果应用到三维非线性应力场仿真分析中,对沙牌拱坝进行了开裂计算分析．计算结果表明,等效强度可以作为诱导缝的开裂准则．     

随机可变负载下硅塑性行为预测

用有限元法分析了在随机加的圆柱形刻痕器作用下氮化铝的行为,模拟了应力场的整个扩展过程,结果显示,主应力的方向总是处于不停的随机变化之中;而完全卸载时残余张应力的方向最终将趋向于平行于刻痕表面,残余压应力平行于表面,这将易于导致材料的分层断裂;最大塑性应变区并不在整个接触面下。     

Microstructure and finite element analysis of hot continuous rolling of doped tungsten rod

The microstructures of doped tungsten deformed by multi-pass hot continuous rolling were investigated, and the stress and strain fields were simulated by finite element(FE) method. After the continuous rolling, the grains of the tungsten rod were refined, and the microhardness was improved; however, a ring region of abnormal grain growth was present at a distance of about 3/5 R(R is the radius of the rod) from the center of the cross section. FE modeling results showed that the equivalent residual strains were minimum around the region of abnormal grain growth; this was due to the release of strain energy by severe plastic deformation, leading a situation where the migration force of grain boundaries was higher than the pinning force of potassium bubbles. By decreasing the initial rolling temperature and rolling speeds, the inhomogeneity of the equivalent residual stain decreased, improving the microstructure uniformity of the doped tungsten.     

克服典型病害的新型预应力混凝土空心板梁设计

提出了一种新型预应力混凝土空心板梁结构形式。采用匹配预制,界面设置剪力键的方法解决铰缝问题;采用双向预应力筋布置,保证桥梁纵向受力的同时,也防止了梁体纵向裂缝的出现,并保证匹配界面存在压应力。同时,采用底板开孔的方法,减少预应力混凝土空心板梁内外的温差,采用顶板切槽式拉毛,保证顶面桥面铺装与预应力混凝土空心板梁的粘结作用。设计算例的有限元分析表明,匹配预制双向预应力开孔混凝土板梁的底板,纵桥向和横桥向压应力储备分别大于2.58 MPa和0.16 MPa,有效的防止了底板纵向裂缝和铰缝病害的产生。     

An experiment study of quartz-coesite transition at differential stress

In order to study quartz-coesite transition under the conditions of differential stress, experiments of quartzite deformation were carried out using a triaxial testing system with a Griggs type solid medium pressure vessel. Analyses on the plastically-deformed samples under optical microscope and Raman spectra show that fine-grained coesite was present in the region of samples adjacent to the pistons at temperatures of 950--I000~C, confining pressure of 1.3 GPa, differential stress of 1.5--1.67 GPa, and total strain of 75%--81%. It is evident that the transition pressure of quartz-coesite at differential stress and intensely-strained conditions is far lower than the pressure for coesite stability at isostatic pressure. In other words, the stress condition of coesite occurrence is not unique. The decrease in confining pressure for quartz-coesite transition under differential stress conditions is controlled by a combined effect of the maximum principal stress that provides a high stress environment, and differential stress that causes sample deformation. Coesite was produced in the plastically-deformed samples in this study, but it can occur in both semi-brittle and plastic deformation regimes as seen in previous studies. Phase transition in semi-brittle deformation regime is caused by local mechanical instability induced by shear deformation, and phase transition in plastic flow regime is due to strain instability induced by the presence of a high dislocation density within intensely-deformed quartz crystals.     

盘式制动器热弹性耦合分析

探讨了汽车盘式制动器的摩擦接触热弹性耦合非线性问题及其分析方法.利用有限元分析软件ANSYS 8.1建立盘式制动器热弹性耦合分析的三维有限元模型,确定对模型求解的边界条件、载荷步及模拟工况,研究进行制动器热弹性耦合分析的过程,通过仿真计算得到制动器工作过程中制动盘瞬态温度场、应力场等重要信息.