注射成形残余应力与翘曲变形的数值模拟

根据注射成形的特点,建立了制品残余应力和翘曲变形的综合数值模拟方法.残余应力的模拟采用线性粘弹性模型.数值实现中,根据成形不同阶段的特点提出复合边界条件和假设,采用在时间上有限差分和在厚度方向分层处理的计算方法.翘曲变形的模拟中,采用平面膜元和弯曲板元组成的平板型壳元模型,并提出了基于制品表面网格的改进模型,避免了使用传统板壳模型的缺陷.通过与实际生产的制品的对比分析,证明了所提出数值模拟方法的可行性,表明所开发应力翘曲分析模块对提高制品质量和生产效率具有一定的应用价值.     

中高应变率下泡沫金属动态拉伸有限元模型研究

泡沫金属单轴动态拉伸加载时往往会发生边缘局部破坏的现象,导致有限元模型结果不能准确地反映动态拉伸力学性能,本文基于三维(three dimensional,3D)Voronoi立方体模型开展了泡沫金属单轴动态拉伸数值仿真实验,采用改变加载路径与边缘胞壁加厚倍数两种方法,有效地避免了高应变率动态拉伸条件下泡沫金属边缘破坏的现象发生,提出了适用于高应变率下泡沫金属动态拉伸力学性能测试的方法。     

嗜中性细胞微管吸吮的稳定性分析

基于嗜中性细胞流变学的基本液滴模型,同时考虑嗜中性细胞吸吮过程的弹性范围膨胀和非常皮质张力的情形,采用能量最小化原理和无量纲化把临界点定义为稳定性破坏点,把嗜中性细胞的稳定性破坏且开始继续流入微管那一刻的吸压确定为临界吸压,对细胞流入长度、稳定性和吸压临界点进行了详细的理论分析,旨在严格确定细胞流入长度达到稳定状态的临界点特征。     

微吸管法研究肝癌细胞粘弹性的理论模型

细胞的力学特性与细胞的结构和功能密切相关，细胞粘弹性是细胞的一种本质属性，也是细胞力学特性研究的重要内容，微吸管法是一种在单个细胞水平上研究细胞力学特性的先进手段。为探讨微吸管研究肝癌细胞力学特性的理论和方法，采用连续介质力学的手段，把肝癌细胞看作是均匀的连续体，考虑到肝癌细胞在形态和结构上与白细胞没有明显差别，有相似的力学行为，选用标准线性固体模型描述肝癌细胞的粘弹特征，建立了微吸管法研究肝癌细胞粘弹性的理论模型，为这一领域的相关研究提供方法学参考和借鉴。     

平面应变过程中摩擦对金属流变规律的影响

研究了平面应变压缩过程中摩擦对金属流变规律以及力能参数的影响. 通过有限元软件MSC/Superform,采用二维以及三维热力耦合有限元理论对不同摩擦条件下的力能参数、宽展情况以及变形金属的流动情况进行了分析;在自主研制的大试样平面应变热模拟试验机上,利用室温下工业纯铝探讨了上下接触面摩擦不一致时金属流动的规律. 结果显示:随着摩擦的增大,变形负载将增大,宽展减小;当上下接触面间摩擦条件不同时,变形后的试样将出现"U"字型,而且随着上下接触面之间摩擦差值的增大,其变形不均将更加严重.     

正交各向异性弹塑性材料拉伸颈缩的数值模拟

介绍了在乘法分解的基础上对正交各向异性弹塑材料进行有限变形计算的一种有限元方法 ,利用该方法考虑不同各向异性状态对正交各向异性材料圆棒试样的拉伸大应变颈缩过程进行了数值模拟。结果表明 :( 1 )材料塑性性质若在不同取向有明显差异 ,沿不同材料轴向拉伸反映的材料力学性能会有非常大的差别。这种差别在载荷和不同方向的径向颈缩位移上远较在颈部截面面积变化上明显 ;( 2 ) Hill的正交各向异性塑性理论并没有考虑晶体材料在各个与材料主轴平面有较大夹角的滑移面上容易发生剪切变形 ,所以不一定适于晶体塑性材料。同时本文研究进一步证实了作者建议的正交各向异性弹塑性有限变形计算方法的合理性。     

混凝土框架子结构角柱快速移除数值分析

研究了钢筋混凝土(RC)框架子结构在角柱突然失效模式下剩余结构的动力响应.依据Qian等完成的角柱快速移除动力试验,利用大型有限元软件ABAQUS/Explicit建立了精细化的有限元模型.在有限元模型中考虑了钢筋混凝土材料的应变率效应,并进行了现场试验的全过程加载模拟,模拟获得的位移响应曲线和破坏模式与现场试验吻合良好,较好地模拟了混凝土框架子结构角柱快速移除试验的全过程.在成功进行了模型校验的基础上,分析了角柱的失效时间和横向水平约束刚度对结构动力响应的影响,结果表明,延长结构的失效时间和增大横向水平约束刚度均能够有效地提高结构的抗倒塌性能.     

单丸粒喷丸模型和多丸粒喷丸模型的有限元模拟

采用有限元法模拟喷丸过程，通过比较单丸粒模型和多丸粒模型，研究了喷丸覆盖率对残余应力和材料强化的影响．单丸粒多次冲击模型的模拟结果表明，冲击次数对残余应力幅值影响小，但等效塑性应变明显增加，由此可反映喷丸过程中材料的强化；多丸粒模型的模拟结果表明，当喷丸覆盖率为100％时，残余压应力幅值明显增加，塑性应变与单丸粒一次冲击结果相近．不锈钢喷丸试验结果表明，这两种模型的综合可较好地反映喷丸残余应力的形成和表层材料的强化．     

PHC管桩机械性连接接头抗拔性能有限元分析

为研究抱箍式连接接头、啮合式连接接头以及内扣式连接接头在受拉状态下的力学性能,基于ABAQUS平台建立三种接头的有限元模型,对三种接头的抗拔性能进行分析。研究结果表明：抱箍式连接接头试件受拉时,拉力主要由连接卡承担。抱箍式连接接头试件最终由于连接卡与端板外侧变形过大而破坏。啮合式连接接头试件受拉时,拉力全部由连接块与连接销承担。试件因连接销受拉应变过大而破坏。内扣式连接接头试件受拉时,拉力主要由内扣件承担,试件最终因内扣件受拉应变过大而破坏。内扣式连接接头不能满足管桩的抗拔连接要求,啮合式与抱箍式连接接头可以满足抗拔要求。啮合式连接接头承载能力高,受力直接,是最经济合理的机械性连接接头。     

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。     

空间站柔性太阳翼桅杆热诱发振动分析

针对空间站柔性太阳翼的桅杆进行了非耦合热诱发振动分析.用有限元法计算等效温度载荷,计算在该载荷作用下引起的桅杆振动.通过自编的Python程序实现温度-位移耦合分析、静力分析、线性动态分析之间的数据读取、处理和加载等操作.以多个学科的理论为依据,使用自编的有限元前后处理Python程序和Abaqus有限元软件完成桅杆的非耦合热诱发振动分析.结果表明,非耦合热诱发振动有限元分析方法具有一定的可靠性,可以为空间站太阳翼的设计分析提供参考,分析过程中计算得到的等效温度载荷可以应用于空间站某舱段及其太阳翼的振动分析.     

CAD/CAE技术在称重传感器设计中的应用

以商用梁式称重传感器为例 ,阐述了利用 CAD/CAE技术进行传感器设计的方法 .首先 ,在 Mechanical Desk Top (MDT) 3.0软件平台上 ,建立弹性体的三维实体模型 ;然后在力学分析的基础上 ,建立有限元分析模型及边界约束条件模型 ,利用有限元分析软件 ANSYS对弹性体进行计算机仿真 ,得到了弹性体的应力、应变场分布以及变形形态等信息 ,为设计和制造高精度的称重传感器提供了可靠的理论依据     

平面刚架稳定问题的一种非线性分析方法

本文构造了既体现轴压力又体现侧向位移与轴向位移耦合因素的杆单元刚度方程,借助叠代逼近法处理非线性问题,综合杆件有限元分析的简便性与非线性分析方法的严密性,对受有水平和竖直均布载荷的单层与多层刚架稳定问题进行了研究,计算结果反映了多种因素对刚架力学响应的影响,得出有益的分析结论。     

机械弹性车轮侧向刚度的影响因素分析

为深入研究机械弹性车轮侧向力学特性,基于理论及数值仿真的方法对车轮侧向刚度影响因素进行了分析.利用能量法建立了0轮单元侧向刚度理论模型,并得到影响车轮侧向刚度的主要因素.在简化机械弹性车轮结构的基础上,建立了车轮三维有限元模型,并验证了模型的有效性.针对不同垂向载荷、0轮几何结构参数以及橡胶层剪切模量,对机械弹性车轮进行了侧向刚度特性的仿真试验.计算结果表明:随着垂向载荷、橡胶层剪切模量的增大,车轮侧向刚度均增大;随着0轮断面高宽比的增大,车轮侧向刚度呈减小趋势.通过对车轮侧向刚度影响因素的理论及数值分析,可为优化车轮刚度特性及改进车轮结构等方面的研究提供参考.     

ABAQUS混凝土损伤塑性模型的静力性能分析

为评估ABAQUS有限元软件中混凝土损伤塑性模型分析混凝土材料和构件静力性能的能力,用该模型对混凝土材料单轴、双轴应力状态下力学性能以及构件的抗弯、抗剪性能进行模拟,并与试验结果进行对比分析.结果表明,混凝土损伤塑性模型可以较为精确地模拟单轴受压、单轴受拉、双轴受压以及双轴受拉状态下混凝土材料的力学性能,能较好地反映双轴应力状态下的材料破坏包络线,也能较好地预测钢筋混凝土构件的抗弯和抗剪性能及其破坏特征,但不能很好地描述双轴拉压应力状态下混凝土材料的力学性能,也不能反映材料的体积应变发展变化规律.     

装配式张弦梁钢支撑结构力学性能分析

为明晰装配式张弦梁钢支撑系统中预应力张弦梁结构的力学性能，采用ABAQUS有限元软件对张弦梁结构进行数值模拟分析.通过张弦梁撑杆预应力、撑杆截面尺寸、冠梁截面尺寸和桩基侧向刚度等影响因素分析张弦梁钢支撑的受力性能.利用MIDAS有限元软件对张弦梁钢支撑进行整体建模分析.结果表明：张弦梁靠近对撑部分的拉杆的承载能力对整个张弦梁的承载力起决定作用；增大撑杆预应力和桩基侧向刚度对张弦梁钢支撑承载能力有明显增强；增大撑杆截面和冠梁截面对张弦梁系统的承载能力提高不明显；张弦梁钢支撑系统的基坑位移处于预警值范围内，支撑系统对基坑位移有较好的控制作用.     

对ABAQUS中混凝土弥散开裂模型的静力特性分析

为全面了解ABAQU S有限元软件中混凝土弥散开裂模型分析混凝土材料和构件的能力,用该模型对混凝土材料的单轴、双轴应力状态下力学性能以及构件的抗弯、抗剪性能进行模拟,并与试验结果进行对比分析。结果表明,混凝土弥散开裂模型能较精确地模拟单轴受拉和受压、双轴受压和双轴拉压应力状态下混凝土的力学性能,也能较好地预测钢筋混凝土构件的抗弯和抗剪性能及其相应的破坏形态,但不能很好地描述混凝土双轴受拉应力状态下材料的力学性能,也不能反映体积应变发展变化的规律。     

不同结构参数下STS管幕构件力学性能的数值分析

以8榀STS(steel tube slab)管幕构件室内试验为依托,为充分研究STS管幕构件的力学性能,建立构件的有限元模型,分析钢管厚度、螺栓直径、配筋率、翼缘板间距等参数对STS管幕构件力学性能的影响.结果表明:钢管厚度的变化,对试件的极限承载力影响不大,但能够有效地提高试件横向刚度;翼缘板间距的变化,对试件的极限承载力和横向刚度影响较显著;螺栓直径、配筋率的变化,对试件的极限承载力和横向刚度影响均不明显.     

轧制过程中不均匀变形分佈和温度分佈的数值解模型

本文基于“流动近似理论”,用差分法综合求解金属塑性变形粘性流动的力平衡方程、质量守恒及热平衡方程,从而得出轧制过程中金属各点不均匀变形、各点温度分佈的数值解预报模型。由于差分法计算时间大大小于有限元法的计算时间,因此提供了求解在线控制模型的可能性。     

一种预测双相钢有效力学性能的方法

在渐近均匀化方法基础上，假设双相钢的结构为周期排列，通过ANSYS参数设计语言建立周期性边界条件，用ANSYS有限元程序对3种平面应变模型的单胞进行求解，得到双相钢的有效弹塑性性能，并与其他计算结果进行比较。研究结果表明：渐近均匀化方法能较好地模拟双相钢的力学性能；当马氏体体积分数小于13．0％时，3种平面应变模型预测的结果相差不大；当马氏体体积分数较大时，3种平面应变模型预测的结果相差较大，其中以正方形排列的单胞能较好地预测双相钢的有效力学性能。