金属塑性成形的三维刚塑性有限元模拟技术研究

本文对三维刚塑性有限元模拟理论及有关技术问题进行了系统的研究,针对模拟过程中的模具型腔曲面几何描述,动态接触边界处理等关键技术提出了有效的算法,开发了相应的三维模拟软件。并以球冲头压缩方坯和曲轴成形为例进行了模拟,计算结果表明所提出的算法和软件系统是可行的。     

弹性材料平头压痕试验的有限元模拟

压痕试验是近些年来材料力学中应用十分广泛的力学试验之一．本文通过对弹性材料平头压痕试验的有限元数值模拟,比较了荷载一位移曲线和接触面分布应力的理论解和数值解,验证了有限元模型的有效性,并对有限元数值模型的几何尺寸、网格疏密、边界条件等参数进行了敏感性分析．该有限元模型的建立为研究压痕试验的应用提供了一种有效的数值分析方法．     

平头压痕试验确定材料蠕变参数的一种新方法

以Norton公式为例,提出了一种利用平头压痕试验确定材料蠕变参数的一种新方法。     

智能自修复高分子材料用高稳定性微胶囊的制备

针对高分子材料的自修复,选取双环戊二烯（DCPD）作为芯材,采用三聚氰胺-尿素-甲醛树脂为壁材,对其进行微胶囊化包裹。通过激光粒度分析仪、光学一摄影显微镜、微机差热天平和傅里叶变换红外光谱仪对微胶囊的粒径分布、表面形貌、热性能和化学结构等进行了表征。讨论了芯材投料量、乳化剂用量以及乳化速率对微胶囊物性的影响。结果表明：所得微胶囊的平均粒径和囊芯含量可以通过选择不同工艺参数得到控制,其囊芯含量最高约90wt．％,体积平均粒径为50～70μm。     

关于塑性力学中的Lode参数

本文对塑性力学中一个较常用的重要参数——Lode参数进行了分析讨论,考察了它的几何意义与力学意义,同时作了必要的推导与证明,而这些是一般文献中所缺少的。这对于从事塑性力学的学习与研究将会是有裨益的。     

含动态再结晶粘塑性模型的参数识别

针对含动态再结晶粘塑性模型中的材料参数应用传统的测试方法很难准确测定的问题,吸收了遗传算法、增广高斯-牛顿算法、Levenberg-Marquardt算法和可变多面体算法的优点,构造了一套混合的全局优化算法.以26Cr2Ni4MoV为例,以镦粗实验提供的实验数据和刚塑性有限元模拟提供的数值解差值的l2范数的平方作为目标函数,应用构造的算法识别了该模型中的材料参数,计算结果和实验结果符合良好.     

凹形坯料镦粗过程的数值模拟及工艺参数优化

在凹形坯料镦粗过程中，当侧表面母线形状选取不当时，在侧表面存在同拉应力，在心部存在切向与径向拉应力，把刚粘塑性有限元法与改进的约束变尺度法相结合，以侧表面母线形状，压下量，初始高径比等为设计变量，对凹形坯料镦粗工艺进行了优化，优化结果表明：改进的约束变尺度法有较好的稳定性和计算效率，是一和中很有前途的优化方法。     

纯铝弯曲的单晶体塑性有限元模拟

借助有限元软件ABAQUS前处理功能建立铝板的几何模型,构建了纯铝单晶模型的用户材料子程序,并将其嵌入到ABAQUS有限元程序中,实现对铝板弯曲过程的模拟。该模拟过程分析了在采用单晶体塑性本构理论不同压下程度的铝板弯曲情况,得出在采用单晶模型理论时能够很好的反映出材料变化的不均匀性,以及压下程度的不同对滑移系启动的影响。     

刚塑性含空洞材料变分原理的研究

根据含空洞材料的Gurson-Tvergaard塑性势函数,将由于空洞的物理作用引起的损伤和体积膨胀效应考虑到连续介质本构方程中,给出并证明了刚塑性含空洞材料的变分原理。给出的广义变分原理为用有限元方法模拟含空洞材料的塑性成形过程提供了理论基础。     

材料内部裂纹自修复中组织生长机制

为探索高温塑性变形过程中裂纹修复规律 ,采用高温物理模拟方法研究了 2 0 Mn Mo材料内部孔隙性裂纹的自修复过程。实验中发现在裂纹修复过程中普遍存在着缺陷自由面上组织生长现象 ,该现象解释了自修复消除孔隙的原因 ,证实了裂纹修复的再结晶机制。研究结果对揭示裂纹演化和修复机理具有重要意义 ,在实际生产中能够作为修复裂纹的指导原则。该成果对于控制塑性加工中缺陷的变化过程具有重要的理论意义和实用价值     

微胶囊自修复技术及其在聚合物基复合材料中的应用

介绍了微胶囊技术以及微胶囊自修复聚合物材料的自修复机理,阐述了微胶囊自修复技术在聚合物基复合材料损伤自修复过程中的应用,讨论了微胶囊自修复技术的研究成果.     

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．     

理想弹塑性材料平压头压痕试验过程的理论分析

针对理想弹塑性材料平压头压痕问题,对荷载位移关系曲线进行了理论分析,推导出分别对应材料不同塑性发展阶段阈值的2个压力特征值点,并利用有限元方法对压痕试验过程进行了数值模拟,验证了这2个压力特征值点和卸载曲线斜率的理论计算公式.以线性强化弹塑性材料为例,着重分析了压痕试验荷载位移曲线对塑性参数的敏感性.结果表明,可以通过压痕试验来确定材料的弹塑性参数.     

刚粘塑性有限元软件 TFORM2 及其应用

刚粘塑性有限元法是模拟塑性成形过程的有力手段。本文介绍了二维刚粘塑性软件ＴＦＯＲＭ２的功能，讨论了软件的主要理论和实施技术。该软件可在微机上运行，具有通用性强、前后处理功能丰富和模拟精度较高等特点。     

塑性成形问题中一类表面缺陷的预测研究方法

基于刚粘塑性有限元基本理论，本文深入地研讨了通过有限元数值模拟来预测塑性成形问题中一类表面缺陷生成的方法。提出了塑性有限元中的技术处理方法与表面缺陷测试算法，并采用该方法成功地预测了ＣＯＮＦＯＲＭ连续挤压工艺中一种表面缺陷产生措施的全过程，给出一系列极限工艺参数，从而拓宽了刚粘塑性有限元的应用领域。     

基于非离子复合乳化剂自修复微胶囊的制备

提出采用低起泡性的OP-10/AEO非离子复合乳化体系解决微胶囊制备过程中乳化缺陷问题。以改性环氧树脂E-51为芯材修复剂,通过原位聚合法制备脲醛树脂自修复微胶囊。采用光学显微镜、傅里叶红外光谱仪、同步热分析仪分别对形成过程、化学结构及热稳定性进行分析。利用Gauss拟合研究粒径分布,并探讨了乳化剂体系选择、乳化剂用量、芯壁比、搅拌速率等因素对微胶囊性能的影响。结果表明,该体系能有效改善乳化剂起泡效果,用量为5.0%,芯壁比为0.8∶1,搅拌速率为1 200 r/min,微胶囊包封率达到80%,粒径分布相对集中,具备良好的室温贮存性及热稳定性。     

金属塑性成形过程仿真的网格再划分技术研究

针对金属塑性成形过程数值仿真技术的重要环节──有限元网格再划分技术进行了深入地研究．提出了一种全自动４节点四边形网格生成方法，就再划分技术中的一系列算法和技术处理方法进行了详尽的分析，并将这种再划分技术用于模锻成形过程的数值模拟．     

塑性铰区设置橡胶层的RC柱抗震性能参数化分析

针对塑性铰区置入橡胶层的一种新型RC柱,利用有限元分析软件ABAQUS建立其精细化有限元模型,对其在水平往复荷载作用下的滞回性能进行数值模拟。通过与试验结果对比,验证数值模拟方法的有效性。基于验证后的有限元分析方法,进一步研究纵筋配筋率、纵筋屈服强度、混凝土强度、橡胶硬度及轴压比等参数对该新型RC柱抗震性能的影响规律。研究结果表明：塑性铰区置入橡胶层能够改善RC柱的抗震性能,提高其变形能力与延性,减轻损伤;纵筋配筋率、纵筋屈服强度及轴压比是影响构件抗震性能的关键参数,混凝土强度与橡胶硬度的影响较小。     

蜡基模拟材料及其在金属塑性加工中的应用

本文简要介绍了石蜡的基本机械性能,蜡基模拟材料的合成方法及其在金属塑性加工中的应用实例,以及该材料在国外的应用与发展。作者采用自行合成的特种蜡基模拟材料初步解决了铝型材挤压模工作带设计难题,从而进一步说明蜡基模拟材料在金属塑性加工中具有广阔的应用前景。     

罗代参数法推导轴对称塑性成形板料的应力和应变

应用罗代参数对压延工艺中的凸缘部分进行应力和应变分析。推导中，本构关系采用全量理论，材料的实际应力——应变曲线为幂强化形式。