微尺度金属单晶应变突变现象的理论模型

介绍了近期基于特定物理变形机理相继发展的一些应变突变理论模型,重点讲述了微米尺度金属单晶柱体应变突变现象的晶体塑性理论模型.该模型考虑了应变突变幅值的随机性,提出了间歇性塑性流动的边界条件,建立了应变突变发生的判定准则,引入了应变突变持续时间参数,获得了间歇性变形行为的应力-应变关系.有限元计算表明,模型预测结果能够较为合理、准确地描述特征尺寸处于数微米以上的微柱体间歇性塑性流动现象.     

SiC单晶线锯切片微裂纹损伤深度的有限元分析

为了实现对碳化硅单晶(SiC)线锯切片亚表面微裂纹损伤深度快速计算与非破坏性分析,基于SiC单晶锯切加工脆性模式的材料去除机理,选择材料脆性开裂本构模型,建立了SiC单晶线锯切片微裂纹损伤深度计算有限元模型。模型通过定义开裂状态量的输出,控制晶片表面单元失效与删除,将晶片上计算点区域内未失效单元节点到晶片表面最大距离提取为微裂纹损伤深度,实现了微裂纹损伤深度的仿真计算。研究了锯切过程的最大主应力与应力变化率的变化规律,仿真计算了切片微裂纹损伤深度,结果表明:锯切过程中距切点越近,最大主应力值与应力变化率越大;当工件进给速度一定时,锯丝速度提高,SiC晶片的微裂纹损伤深度降低;有限元模型的仿真计算值均小于实验测量值,结果变化趋势较一致,其相对误差范围为10%~15.92%。建立的有限元模型可以较准确地预测计算SiC单晶线锯切片微裂纹损伤深度。     

量子点应变能的有限元分析

本文利用2维轴对称有限元模型,对嵌入在GaAs中的InAs量子点的应变场进行了模型化,用ANSYS软件计算了金字塔形、台形和圆顶形半导体量子点的弹性应变和应变能.讨论了弹性应变能与量子点平衡形状的关系,通过比较三种形状量子点的能量得出了量子点的稳定结构形状.     

镍基单晶高温合金定向粗化机制有限元分析

采用有限元计算了[001]取向时,镍基单晶合金中γ基体和γ′沉淀相在施加外力前后弹性应变能密度的分布,并依据元素的扩散性质对定向粗化过程做了相应分析.结果表明,外应力改变了基体通道中的应变能密度的分布,γ′沉淀颗粒的定向粗化与基体通道中的应变能密度分布密切相关,其定向粗化在应变能密度高的基体通道扩展,且应变能密度变化越大,元素扩散速率越快,γ′颗粒定向粗化的速率也越快.     

金属和合金中的动态应变时效现象

动态应变时效现象是在金属和合金中 ,移动着的溶质原子和运动中的位错发生交互作用时所出现的一种强化现象 .这种交互作用 ,将产生一系列的强化效应 ,使金属和合金在外加载荷作用下所表现出的力学行为发生巨大的变化 .所有这些效应 ,都将在常用的重要工业合金 (如钢、铝合金、铜合金 )最常使用的温度范围内出现 .研究动态应变时效 ,不仅有助于加深对诸如金属中位错的交互作用规律、塑性和强化的微观过程与机理等的理解 ,而且也能帮助我们更好地控制那些常用工业合金的机械性能 .本文结合多年来在这方面所做的系统研究工作 ,总结了动态应变时效现象的一般规律和已有的理论 ,并着重介绍作者参与建立的一种模型及其实验结果 ;还重点介绍了一些常用工业合金中动态应变时效现象的特点及其对机械性能的影响     

刚塑性有限元分析时计算节点应变值的新方法

本文提出了一种用于刚塑性有限元分析时计算节点应变值的新方法，该方法不仅计算效率高，还能保证一定的计算精度。     

基于应变梯度理论的假设应变有限元方法

采用基于应变梯度理论的假设应变有限元方法研究了微尺度梁弯曲的尺寸效应.在假设应变单元设计中,非局部的应变梯度项通过围绕高斯点的胞元进行数值积分得到.在本构方程中引入等效应变梯度项,在积分本构方程时就可以反映材料在微细变形时的尺寸效应.为了验证本方法的正确性,对微尺度下的悬臂梁进行了模拟计算.计算结果与已发表的实验结果比较吻合,表明可以模拟出材料微细变形的尺寸效应,具有较好的计算精度.     

粘弹性颅骨和硬脑膜的有限元应变分析

人颅骨和硬脑膜都具有粘弹特性，本文利用有限元软件ANSYS的粘弹性观点，对人体颅骨和硬脑膜随颅内压变化的变形进行了分析，通过有限元软件ANSYS计算三维空心薄壳颅腔随颅内压变化的相应应变．建立了颅骨和硬脑膜的粘弹性模型，结果表明：颅骨和硬脑膜的粘性应变平均约占总应变的40％，弹性应变占总应变的60％．     

金属切削过程有限元分析的国内外发展现状

近些年来,随着计算机硬件和软件技术的快速发展,有限元法(FEM)已经成为金属切削过程仿真的有效工具.本文着重介绍了金属切削过程有限元分析的国内外发展状况,系统地分析了二维金属切削过程、三维金属切削过程有限元分析中存在的若干问题.     

金属压剪变形过程的分析

本文用刚塑性有限元法分析了对称压缩与压剪变形,计算与实测结果一致。结果表明,压剪变形能降低压头与试样接触面上的正压力,并使试样内部变形比较均匀。     

一种模糊随机有限元法

对模糊随机有限元平衡方程作入水平截集，得随机区间方程，将该方程中的刚度矩阵，载荷列阵和节点位移列阵在初始随机向量的均值处展开，利用区间数分解和小参数摄动理论导出求解随机区间方程的递归方程组，还推导了计算模糊随机位和多，应变和应力统计特征的计算公式。     

CBGA组件热变形的2D-Plane 42模型有限元分析

本文介绍有限元中的 2D Plane4 2模型在CBGA组件热变形中的应用 ,利用有限元的模拟CBGA组件的应变、应力的分布 ,通过模拟表明有限元法是研究微电子封装中BGA焊点、CBGA组件的可靠性的方法     

损伤和软化计算的有限元实施策略

研究了粘塑性损伤软化本构模型的有限元计算方法和实施策略，提出了粘塑性损伤本构关系的矩阵公式，在引进有效损矩阵的基础上，得出损伤弹性矩阵和局部损伤软化矩阵，分别用于计算粘塑性硬化阶段和局部软化阶段的有限元系统刚度矩阵。     

铜箔轧制滑移系演化的晶体塑性有限元模拟

为了定量描述厚度尺寸对极薄带轧制微观变形不均匀性的影响,采用率相关晶体塑性理论和Voronoi图的多晶模型,考虑试样尺寸,晶体取向及其分布,模拟了不同厚度铜箔在相同压下率条件下的变形行为,得到了在细观尺度上铜箔的微观应力应变和滑移系分布.模拟获得的应力-应变曲线和实验测得的曲线基本一致.通过对20%压下率不同厚度铜箔的轧制变形的研究表明,无论是在晶粒内部还是在晶粒间,材料变形都非常不均匀,主要是由在铜箔厚度方向上只有一层晶粒时,晶粒尺寸、形貌和取向的不均匀分布,近邻晶粒取向差以及滑移系启动特性所引起的.     

有限变形条件下多晶体弹-塑性有限单元法

根据由考虑面心立方晶体滑移特性而建立的矩阵形式的晶体弹塑性本构方程,以及滑移的泛函式,推导出了大变形条件下的晶体弹－塑性有限单元法的计算公式,并绘制了程序框图。对双晶铝试样采用八结点六面体等参单元进行了有限元计算,结果证明该方法是可行的。     

体积成形过程的三维刚塑性有限元模拟技术研究

对三维刚塑性有限元数值模拟过程中遇到的若干技术问题提出了有效的处理方法，并建立了相应的软件系统．最后对几种体积成形过程进行了计算机模拟，证明了所提出方法是合理的．     

圆柱杆材料损伤模型的计算机模拟

在建立弹塑性有限元理论的基础上，将各向同性损伤与弹－塑性刚度耦合，形成弹塑性损伤刚度矩阵。采用隐格式分析技术，对圆截面杆颈缩过程进行有限元数值模拟。给出了损伤演化规律以及损伤场在杆中的分布，所得到的载荷曲线与实验值基本符合，验证了本模型的有效性。     

驱动桥的整体有限元动态模拟

针对驱动桥试验只能得到桥壳表面振动数据的问题,采用驱动桥整体动态模拟方法来弥补试验数据的不足,从而获得驱动桥内部任意位置的应力、位移、加速度等数据.对驱动桥总成建立三维模型和有限元模型,通过驱动桥总成模态试验与有限元模态计算结果的对比方法,来验证有限元模型的正确性,对驱动桥整体做有限元动态模拟,并利用台架试验对动态模拟结果进行了验证.试验结果表明,驱动桥的整体动态模拟表面振动数据与试验数据相一致,得到的驱动桥内部数据为驱动桥的振动噪声研究提供了直观依据.