微裂纹(群)在材料微结构内扩展的计算机模拟

在"材料结构弱点"概念及其特性理论的指导下,开发出具有自主知识产权的计算机模拟软件PreFailure.该软件针对实际工程材料,模拟单个微裂纹或一系列微裂纹(群)在材料微结构内的虚拟扩展过程,能够预测微裂纹(群)在材料微结构内的不规则扩展路径、几何形态与扩展程度,具备了定量推演材料"微结构虚拟失效"行为的功能.软件PreFailure的开发还为三维微裂纹(群)扩展的计算机模拟积累了大量的有效算法与经验,为采用计算机技术模拟三维微裂纹在材料微结构内的扩展过程奠定了基础.     

三维多晶体材料微结构的力学响应计算

材料微结构细观力学响应的数值计算对于识别"材料结构弱点",评估微裂纹的启裂、扩展,预测微结构材料损伤后的材料性能,推演"微结构虚拟失效"行为具有重要的意义.利用自主开发的材料微观组织结构仿真软件ProDesign构造出三维多晶体材料微结构的代表性体积单元,通过C语言程序设计、Python脚本语言混合编程的方式,实现对商业有限元软件ABAQUS前处理的二次开发,从而有效地实现三维多晶体材料微结构的细观应力响应计算.     

ABAQUS前处理程序二次开发在多晶体材料微结构建模中的应用

虚拟失效分析是联系材料的性能设计与材料微结构失效行为预测的有效方法。文章使用ABAQUS脚本语言开发了一系列程序,用于建立多晶体材料微结构的几何模型和有限元计算网格,解决了包含大量晶粒、几何模型很复杂的多晶体材料微结构建模时的繁琐重复的问题。为材料微结构虚拟失效分析奠定了坚实的基础。     

三维复合材料微结构的力学响应分析

复合材料的力学响应数值计算对于多元多向异质体材料微结构的"性能导向型"设计、材料微结构失效的评估与预测具有重要的意义.利用自主开发的材料微观组织结构仿真软件ProDesign构造出三维复合材料微结构的代表性体积单元,通过C语言、Python脚本混合编程的方式,实现对商业有限元软件ABAQUS前处理的二次开发,使之用于复合材料微结构几何模型的建立、材料属性与晶粒取向的赋值、边界条件的定义以及有限元网格的划分,从而有效地实现三维复合材料微结构的细观应力响应计算.     

二维复合材料微结构的力学响应计算

复合材料的力学响应数值计算对于多元多向异质体材料微结构的"性能导向型"设计、材料微结构失效的评估与预测具有重要的意义.利用自主开发的材料微观组织结构仿真软件ProDesign构造出二维复合材料微结构的代表性体积单元,通过C语言、Python脚本混合编程的方式,实现对商业有限元软件ABAQUS前处理的二次开发,使之用于复合材料微结构几何模型的建立、材料属性与晶粒取向的赋值、边界条件的定义以及有限元网格的划分,从而有效地实现二维复合材料微结构的细观应力响应计算.     

基于有限体积模拟的模锻优化设计

在锻造等金属大变形的工艺设计中,相关参数的确定很大程度上依赖于经验公式,而有限元法在金属大变形过程数值模拟中有明显的局限性,且模拟结果难以验证.本文基于有限体积法模拟了一典型开式模锻过程,并在通用经验值允许的范围内,根据模拟结果调整工艺设计中的参数设置,有效避免了一种锻件常见缺陷.通过分析变形过程特定时段的变形区形状、分流面的变化及变形力分布曲线,结合相关塑性理论验证了模拟结果的正确性,实现了工艺优化设计.研究证明理论预测与数值模拟相"拟合"的方法可以代替实验用于指导生产实践.     

异质体材料微结构力学响应计算与虚拟失效行为

通过微观组织结构的模块化与可视化设计,可以实现对多元多相异质体材料微结构组成物的几何形状、尺寸大小、空间位置分布、增强(韧)相的体积份额以及取向分布等按照设计要求进行任意调整与组合,从而构造出一系列复杂的、多种多样的材料微观组织结构.在此基础上,利用有限元法对异质体材料微结构进行细现力学响应的数值计算,对于识别"材料结构弱点",评估微裂纹的启裂、扩展,预测异质体材料微结构材料损伤后的材料性能,推演"微结构虚拟失效"行为具有重要的意义.     

海量平面点集Voronoi图的构造算法

进一步发展平面点集Voronoi图的增量式外置算法.在对"海量"点组成的平面点集进行Voronoi划分时,设计"硬盘数据文件——内存结构体数组"之间动态的数据交互方案,避开计算机内存的限制,有效实现了数十万Voronoi晶胞集合体的构造,存储Voronoi图几何信息的数据最后以文本文件的形式输出,方便Voronoi图在工程实际中的应用与二次开发.     

二维多晶体材料微结构的力学响应计算

为了研究二维多晶体材料微结构细观尺度的力学性能和失效行为,将材料微结构细观力学响应的数值计算建立在材料微观组织结构的代表性体积单元(RVE)上.利用已开发的材料微观组织结构仿真软件ProDesign构造出二维多晶体材料微结构模型,采用C程序设计和Python脚本语言混合编程的方法,开发出用于材料微结构有限元网格划分与细观应力响应计算的软件AutoRVE,这对评估微裂纹的启裂、扩展,预测复合材料微结构材料损伤后的材料性能,推演微结构"虚拟失效"行为具有指导意义.     

镁合金凝固过程的温度场模拟

文章主要利用傅立叶传热方程以及相应的初始条件、边界条件,采用直接差分的方法,用C程序语言编写程序软件对镁合金的二维凝固过程的宏观温度场进行模拟,并且对凝固过程的宏观温度场的变化过程做出了动态演示。