薄壁异形管面内绕弯过程的模拟与实验研究

研究了一种薄壁异形铝管面内绕弯成形过程.基于LS DYNA软件平台建立了铝管弯曲过程的有限元仿真模型,并通过实验验证了模型的可靠性.提出了该口琴形截面薄壁异形管弯曲成形过程中孔道畸变的评价方法,分析了弯曲变形后各孔道的变化规律,以及弯曲角度、弯曲半径、模具与管坯间隙和模具与管坯间的摩擦对异形管孔道畸变的影响规律.研究结果表明：异形管弯曲变形后外侧孔道缩小而内侧孔道扩大,其孔道的畸变程度近似呈线性分布;增大弯曲半径有利于减小孔道畸变程度,而弯曲角度、模具与管坯间隙和模具与管坯间的摩擦对孔道畸变影响不大.     

尾部特征参数对气动阻力交互影响与全局优化研究

汽车尾部结构气动减阻优化时,各几何特征参数间往往存在此消彼长的现象,使得优化变得盲目而复杂.对此,为探明关键几何参数的交互影响规律,以Ahmed类车体为研究对象,在HD-2风洞试验对标验证基础上,对后背3个主要特征参数进行了CFD仿真研究,并在此基础上,为克服盲目性,应用集成优化平台对尾部特征参数进行优化设计.结果表明,后背倾角角度对减阻的贡献量最大,背部两侧圆角半径次之,后背顶部圆角半径最小;三者的改变对气动阻力的影响都具有非单调性;当后背倾角角度、后背顶部圆角半径和背部两侧圆角半径分别为13°、283 mm、58 mm时,能有效减小气动阻力,减阻率达到11.76%,为具体车型减阻优化研究提供借鉴.     

旋轮型面对矩形内齿旋压成形影响的数值模拟

为了优化旋压工装设备,并为旋轮工作型面的选择和成形工艺参数的设计提供依据,基于对筒形件常用旋轮型面的分析,结合杯形薄壁矩形内齿旋压的特点,采用有限元软件MSC.Marc,建立了齿轮旋压三维弹塑性有限元模型,对不同旋轮工作型面进行了数值模拟,分析了不同旋轮工作型面对杯形薄壁内齿轮轮齿成形的影响规律.结果表明:当采用台阶形旋轮时,减小工作型面的成形角和增大圆角半径有利于轮齿的成形;当工作型面为圆形型面时,轮齿的成形质量最好.     

凹模圆角和倒角对U形件弯曲成形的影响

影响U形件弯曲成形质量的因素很多,如材料的力学性能和相对弯曲半径等。而在弯曲模凹模结构设计中大多采用圆角,虽然圆角凹模对弯曲成形比较有利,但对尺寸比较大的U形弯曲件,圆角凹模的制造与安装并不方便。今通过对圆角凹模与倒角凹模有限元弯曲模拟结果的分析与比较,得出:圆角凹模和倒角凹模弯曲后,工件的应力应变差别不大。因此,对精度要求不高的大尺寸U形件,弯曲成形采用倒角凹模加工和安装更方便。     

杯形件拉深力的理论预测与正交试验分析

应用正交试验法研究影响杯形件最大拉深力的主要工艺因素,得出影响最大拉深力工艺参数的主要顺序为润滑油、凹模圆角半径、压边力、凸模圆角半径。应用Ｈｉｌｌ的板料各向异性理论导出了新的计算杯形件最大拉深力的理论公式,给出了最大拉深力随各相关变化的理论分析,理论值与试验值吻合较好。     

圆筒形件拉延与反拉延成形数值模拟研究

针对圆筒形件拉延成形受到很多因素影响导致拉延失败的问题,以一个带有8mm反拉延台阶的圆筒形件为研究对象,首先分析制件数模与拉延成形关键工艺参数的计算,确定了制件的成形工艺方案;然后综合应用CATIA与AutoForm软件建立了制件模具的有限元模型并进行了求解;针对模拟结果进行了切边工艺优化,获得成功。研究表明,圆筒形件合理的工艺方案为:OP10料片,切边线优化;OP20拉延,放大凹模圆角半径R;OP30二次拉延,减小凹模圆角半径R;OP40反拉延,放大凹模圆角半径R;OP50整形,减小凹模圆角半径R;OP60切边。     

锪窝圆角半径对CFRP/Al机械连接结构力学性能影响

碳纤维增强复合材料(CFRP)和铝合金(Al)因其优异的机械/物理性能,广泛应用于新一代商用飞机.CFRP/Al沉头螺栓连接结构是重要的连接形式,其中锪窝圆角半径影响了机械连接性能.研究中设计制造不同锪窝圆角的钻锪一体刀具对锪窝圆角尺寸进行控制,并采用基于复合材料渐进损伤模型的有限元仿真方法对不同锪窝圆角半径连接结构力学性能进行仿真和试验研究,分析了CFRP/Al叠层机械连接失效机理.结果表明,利用钻锪一体锪窝钻头可以有效控制锪窝圆角;锪窝位于CFRP层相比于位于铝合金层有着更大的极限强度;CFRP和铝合金材料均在锪窝圆角半径为1.0 mm时具有最大的极限载荷,即锪窝圆角略大于螺栓圆角有利于获得更好的机械连接性能.     

辊式矫直中H型钢断面畸变的仿真分析

现有的H型钢矫直理论在求解压下量时未考虑断面畸变现象,无法取得理想的矫直效果. 本文应用有限元分析软件ANSYS建立了H型钢辊式矫直时一个矫直单元的有限元仿真模型,研究分析了典型规格H型钢矫直时断面畸变及其主要影响因素和影响规律. 结果表明,H型钢矫直时断面畸变主要是腹板凹陷,其对矫直压下量设定的影响不可忽略;而影响腹板凹陷量的主要因素包括矫直压力、侧向间隙和矫直辊圆角半径等,三者的影响规律均为相应参数的二次函数形式. 最后给出了典型规格H型钢的矫直腹板凹陷量回归公式. 在实际矫直时,实际设定压下量应为理论压下量与腹板凹陷量之和,可取得理想的矫直效果.     

钢板不等温拉深成形的影响因素研究

建立了高温下方盒形件不等温拉深成形的有限元模型.利用正交试验,研究热冲压过程中模具温度对22MnB5钢板的不等温拉深成形能力的影响,并分析零件几何参数对22MnB5钢板的不等温成形能力的影响.结果表明,模具温度越高,22MnB5钢板的成形能力越好;其中凹模温度对成形能力的影响最大,压边圈影响次之,凸模温度影响不大.方盒形件的凸、凹模圆角半径越大,22MnB5钢板在高温下不等温拉深成形能力越好;转角半径越大,转角区域越不易起皱.     

大型滚塑成型设备支承托轮接触疲劳有限元分析

滚塑成型工艺是一种极具生命力的塑料成型技术,托轮是滚塑成型设备的关键传动件与支承件,其疲劳寿命严重影响设备的使用性能.为了预测托轮的疲劳寿命周期,基于经典Hertz接触理论,在ANSYS APDL中建立了托轮-滚圈非线性接触有限元模型,研究了应力分布规律,结合ADAMS动力学仿真获得的虚拟载荷谱,利用协同仿真技术进行了疲劳寿命估计,找到了危险易损区域,并分析了该区域过渡圆角尺寸大小对托轮疲劳寿命的影响.结果表明:托轮的危险薄弱区域位于轮辐与轮缘交接处;随着其过渡圆角半径增大,疲劳寿命显著提高;但圆角半径超过某一临界值时,疲劳寿命反而降低.     

大跨径预应力混凝土箱梁的剪切变形分析

为分析剪切变形对预应力混凝土箱梁挠度的影响,依据经典Timoshenko梁理论,参照已建大跨预应力混凝土箱梁的截面尺寸,简化选取等截面悬臂箱梁为分析对象建立了空间有限元模型.按不考虑剪切变形和考虑剪切变形两种情况计算了箱梁的挠度,分析了剪切变形的影响随箱梁高跨比的变化,并讨论了传统观点中的考虑剪切变形的高跨比门槛值在大跨径预应力混凝土箱梁挠度计算中的适用性.然后,建立了虎门大桥辅航道桥的施工阶段分析模型,模拟箱梁的实际悬臂施工过程,分析了剪切变形对箱梁挠度的影响规律,计算并探讨了箱梁的长期徐变挠度,进而推算了箱梁的剪切徐变挠度.分析结果表明,剪切徐变是造成箱梁持续下挠的原因之一.     

点支式钢化和夹胶玻璃板的循环疲劳试验研究

为研究四点支承玻璃板在循环荷载作用下的力学性能,对采用浮头式驳接头点支承的8块钢化玻璃板和15块夹胶玻璃板进行了板中心集中力加载疲劳破坏试验,并观测了循环荷载作用下玻璃板中心点的挠度和关键点的动静态应力变化.试验表明:钢化玻璃在循环荷载作用下的循环荷载-板中心挠度曲线呈弱非线性,随着荷载循环次数的增加其抗弯刚度没有明显变化;夹胶玻璃在循环作用下的荷载-板中心挠度曲线与试验环境温度有关,在温度低于15℃时无滞回环,而温度在22～30℃范围内时,则有明显的滞回环;夹胶玻璃的等幅循环加载荷载-板中心挠度曲线在循环初期挠度随着循环次数的增加而逐渐增大,但循环次数超过5×104后,板中心挠度几乎不随循环次数的增加而变化.点支式钢化玻璃和夹胶玻璃经过5×105次循环加载后,卸载至零,再进行静载破坏试验,其静载抗弯承载力没有降低,表明钢化玻璃和夹胶玻璃抗疲劳性能很好.     

楔横轧内直角台阶成形过程几何形态分析

结合楔横轧成形工艺中需要解决的突出问题,通过分析内直角台阶成形过程中几何形状的研究现状,考虑楔横轧内直角台阶成形过程中各主要几何影响因素,建立了符合实际的内直角台阶成形全过程的轧件表面几何模型及其数学表达式,推导出整个轧制过程中轧件的旋转半径公式.     

双钢筋混凝土夹芯双向板抗弯性能试验

针对目前混凝土夹芯板的研究开发一直局限于单向板,对双钢筋混凝土夹芯双向板的抗弯性能尚不十分明确的现状,对3块双钢筋混凝土夹芯双向板足尺试件进行了抗弯试验,重点研究了板的挠度、钢筋和混凝土的应变、裂缝开展等抗弯性能．试验结果证实了混凝土夹芯双向板的承载能力及抗弯刚度满足现行《混凝土结构设计规范》规定,可以用作楼板（屋面板）等横向承重构件．同时,总结了双钢筋对裂缝开展所起的作用以及影响夹芯双向板抗弯性能的主要因素．由此提出的一般性建议,可作为工程应用的参考．     

六点支承单层玻璃板抗弯承载性能试验

为设计玻璃幕墙结构中的六点支承玻璃板,研究其在面外均布荷载作用下的抗弯承载性能,进行了试验模拟和有限元计算。使用工程中常用的玻璃板材料和紧固件,按照工程实际的安装和支承形式,通过人工施加平面外均布荷载,测量了试件的应力和挠度。试验结果表明:玻璃板的应力和挠度均随着荷载的增加而线性增加,中孔边应力为玻璃板的控制应力,最大挠度在跨中附近,厚板承受面外均布荷载的能力较强。未考虑大变形的有限元计算结果与试验结果吻合相对较好。     

六点支承单层玻璃板抗弯承载性能试验

为设计玻璃幕墙结构中的六点支承玻璃板,研究其在面外均布荷载作用下的抗弯承载性能,进行了试验模拟和有限元计算。使用工程中常用的玻璃板材料和紧固件,按照工程实际的安装和支承形式,通过人工施加平面外均布荷载,测量了试件的应力和挠度。试验结果表明,玻璃板的应力和挠度均随着荷载的增加而线性增加,中孔边应力为玻璃板的控制应力,最大挠度在跨中附近,厚板承受面外均布荷载的能力较强。未考虑大变形的有限元计算结果与试验结果吻合相对较好。     

薄壁箱梁剪力滞效应数值计算

运用有限元方法,采用板壳单元——Shell 63单元,对薄壁直线箱梁和薄壁曲线箱粱剪力滞效应分别进行了数值计算．将直线箱梁剪力滞效应的数值计算结果与变分法理论计算值及模型试验值进行了对比,三者吻合较好。验证了本研究数值方法的正确性．在有限元理论的基础上,进一步计算了曲线箱梁在静力荷载作用下的挠度、应力、应变及剪力滞系数值,分析了曲率半径等因素对曲线箱梁剪力滞效应的影响．计算结果表明,曲率半径对曲线箱梁的剪力滞效应影响较大．与直线箱梁相比,截面相同位置处的剪力滞系数随曲率半径的减小而增大,增幅远超过5％以上．因此在曲线箱梁的设计中应对曲率半径加以考虑．     

基于弯沉指数的水泥混凝土路面板角脱空识别

采用弹性地基板模型，分析了落锤式动态弯沉仪（FWD）荷载作用下水泥混凝土路面的弯沉规律，回归得到了板角脱空范围与地基类型、地基板相对刚度半径、路面板弯沉指数（FWD荷载作用于板角和板中时的荷载中心点弯沉之比）以及邻板传荷能力之间近似关系式．建立了通过板角和板中的FWD实测弯沉盆数据，对比理论计算结果判别水泥混凝土路面板角脱空状况的方法．     

新型环形聚能射流形成机理研究

为了解决环形聚能射流稳定性差、速度低等缺点,提出了一种新型环形聚能装药结构,基于正交优化方法,采用Autodyn软件对新型环形聚能装药结构进行了优化设计,给出了药型罩壁厚、药型罩曲率半径、聚焦装置锥角、喷孔直径及壳体厚度对射流头部轴向及径向速度的影响,优化出了径向偏转速度低的新型环形聚能射流,并进行了实验验证,实验结果与数值模拟结果基本一致.数值模拟及实验结果均表明,文中提出的新型环形聚能装药结构能够形成环形破孔,在钢靶上破孔直径107 mm,深度28 mm.