中厚板边部折叠模拟实验及机理研究

通过对中厚板边部折叠试样的检测分析,对其产生机理和影响因素进行研究. 结果显示,中厚板边部折叠现象是板材横轧宽展过程中侧面材料在轧制中受轧辊作用而翻转到板材表面的结果. 折叠缺陷处所观察到的微观组织结构,是轧制前板材表面在高温下形成的氧化铁及脱碳层形成的. 建立了轧制有限元数值模型,证实折叠缺陷是在轧制过程中由侧面的折叠翻转所造成的. 通过实验室实验,得到铸坯边部质量、轧制制度、宽展道次及轧制压下量对中厚板折叠缺陷的影响. 实验结果表明横轧宽展导致折叠缺陷的出现,铸坯边部质量对其没有影响,轧制过程中铸坯侧边的折叠经翻平形成表面折叠缺陷,随着横轧展宽的道次及压下量增加,折叠缺陷距边部距离变大.     

钢筋再生混凝土板的受力性能及承载力计算方法

为研究钢筋再生混凝土板的受力性能,在试验研究的基础上,通过ABAQUS有限元软件对试验试件进行模拟分析,证实了数值模拟的可行性。在此基础上,以再生粗骨料取代率、配筋率和板厚为变化参数,通过增设26个有限元模型进行系统性的模拟计算,并探讨了钢筋再生混凝土单向板承载能力的计算方法。研究结果表明:数值模拟结果符合工程实际要求;单向及双向板的极限承载力均随再生粗骨料取代率的增加而降低;配筋率的变化对单向板受力过程几乎无影响,而增大配筋率则对双向板极限承载力的提高将产生有利影响但影响不甚明显;增加板厚能显著提高两类板的承载能力、初始刚度及能量耗散能力。考虑再生粗骨料取代率的影响,对现行规范关于钢筋混凝土单向板承载力计算公式予以修正。     

某纸厂能源利用的优化与废料再利用分析

为了缓解工业生产中过分依赖化石燃料的现象,利用可再生能源和废料再利用是能源优化的重要途径。以中国某纸厂为研究案例,通过实地考察中收集的数据和发现的问题,应用软件Eclipse建立该纸厂生产的模型系统并模拟其生产流程。首先,运用Eclipse/Mass Energy模块分析该纸厂生产中物量和能量的变化,寻找可能存在的能源物质;再对该纸厂生物质能源的生产进行量化处理,通过模拟得出这部分能量的具体数值;最后结合已找到的潜在能源设计该纸厂的优化方案,由Eclipse/Flow模块建立新的热电联产系统的供能模型。结果表明:在纸厂排放的废液"水处理2"中仍存在部分有机物,这部分物质可以生产沼气,代替煤燃烧供能,同时结合量化后的生物质能为纸厂供能,改进后的方案每年可以为该纸厂节约用煤18 259.3 t,实现28.9%的二氧化碳减排量。     

两流中间包流场的物理模拟与结构优化

研究了坝、堰的结构和安装位置对55 t两流板坯连铸中间包内流体流动状态的影响,结合RTD曲线计算出的平均停留时间,确定了优化的中间包结构。研究表明:坝、堰组合之后可以改变流体的流动状态,延长流体运动的轨迹,提高流体的平均停留时间,但流体经过坝、堰后都存在一定体积的死区。采用坝1、堰1组合方案的中间包结构最佳,该方案的平均停留时间最长为299 s,死区体积分数最小为31.0%。优化控流参数后,在坝、堰间距为290 mm,堰到长水口间距为383 mm时,流体在中间包内的平均停留时间最长为351 s,死区体积分数最小为19.0%,比不加坝、堰的方案平均停留时间增加了65 s,死区体积分数减小了15.0%。由Newton公式计算表明,此优化方案的中间包去除夹杂物的临界直径为17.5μm,在351 s内夹杂物均能上浮去除。     

水下爆炸环肋圆筒损伤特性实验及数值模拟

根据鱼雷舱段壳体的特点提出一种内部带有环肋、两端连接配重的缩比圆筒结构模型,针对模型的损伤特性进行水下爆炸实验,并利用Autodyn软件对实验进行数值模拟计算. 结果表明,圆筒在不同爆距下产生塑性变形和破裂的损伤形式;气泡上浮会改变二次压力波的初始方位,造成水平方位圆筒的非对称损伤形态;当爆距较小时,冲击波造成壳体局部凹坑或破裂,而二次压力波则造成迎爆面整体变形. 比较数值模拟与实验结果可知,计算模型能够描述冲击波对圆筒的作用特性.      

四极质谱离子轨迹建模与仿真

以四极质谱的理论为出发点,阐述了离子运动轨迹的高可靠数值计算模型. 结合仪器研发的实际需要,着重讨论四极质谱离子轨迹仿真系统的设计与实现,并应用该系统对四极离子阱中的高阶场、偶极激发和空间电荷效应进行了仿真论证,结果表明了仿真系统的有效性.      

非圆截面结构抛撒稳定性数值模拟

为分析初始速度、初始偏转角与质心位置对非圆截面结构抛撒稳定性的影响,利用Fluent程序,对结构在抛撒过程中的质心轨迹与旋转角进行了数值研究. 结果表明:质心径向的最终旋转角随初始抛撒速度的增加呈负指数衰减;在不同结构攻角条件下,质心径向和轴向旋转角均随着初始轴向偏转角的增加而减小,且质心径向偏转角降低速率相对较慢;结构攻角的增加在加剧径向偏转量的同时,削减了轴向偏转量;结构初始攻角与径向的偏转对质心轴向旋转影响不明显.     

地面超载条件下覆跨比对浅埋隧道稳定性的影响

以青岛地铁江西路站为工程背景,通过典型数值模型的计算与分析,研究了地面超载环境中覆跨比对浅埋隧道的变形与受力特征等开挖稳定性规律.结果表明:不同覆跨比下浅埋隧道的破坏形态相似,首先是拱肩部位的围岩发生剪切破坏,然后破坏面逐渐发展至地表,围岩的塑性区形状呈倒锥体;覆跨比大小对隧道的围岩稳定性影响显著,覆跨比小于0.2时,围岩的破坏程度严重,出现地表、拱顶沉降变形不收敛的现象;覆跨比增大,有利于加强围岩与支护的共同作用,可以控制地层的变形发展、降低围岩的应力扰动;地面超载值越高,隧道结构的变形与地表沉降越大,围岩的应力扰动也越严重.     

汽车轮辐错距强力旋压成形的有限元仿真

摘要： 利用ABAQUS软件建立轮辐三旋轮的错距强力旋压过程的弹塑性有限元仿真模型,并对成形过程进行分析;给出了仿真模型边界条件的施加方法和旋轮旋压轨迹曲线的加载方法;通过计算动能及伪应变能与内能的比率,并采用逆向扫描技术和实验测量方法对比分析仿真结果与轮辐生产件,以验证所建立模型的正确性.结果表明：与尾顶接触的材料不发生塑性变形,其他部位材料沿轮辐周向的塑性变形程度相当,而沿母线方向的塑性变形程度不同,并形成了等效塑性应变环和厚度环;在成形轮辐弯曲圆角处和外缘收口区域,材料的塑性变形程度较大,且材料堆积缺陷易出现在成形轮辐外缘收口区域;沿母线方向上不同位置处的轮辐的壁厚不同,壁厚变化遵循正弦规律.     

2219铝合金搅拌摩擦焊接工艺研究

借助于有限元仿真软件ANSYS模拟仿真2219铝合金搅拌摩擦焊接过程,得到在焊接准稳态阶段不同时刻和位置处的温度情况,确立了温度场在时间和空间上的分布规律.结果表明,焊接的最高温度为525℃,低于铝合金熔点.在试验中采用仿真所使用的焊接工艺参数,得出的焊缝表面质量较好,没有出现背部间隙及未焊透缺陷.在整个试验过程中,试验测得的工件温度变化与仿真模拟的结果误差小于5%.在进行试件的力学性能试验中,试件的抗拉强度达到母材的74%,均高于其它的焊接方式.所采用的焊接工艺参数对实际焊接6mm厚的2219铝合金具有借鉴作用.