晶粒尺寸对等静压铍材力学性能的影响

用冲击研磨方法制备了６种不同粒度（４～１５μｍ）低氧含量的铍粉,并进行了冷、热等静压成形固结．对材料的抗拉强度、屈服强度、延伸率和微屈服强度的测试结果表明,随晶粒细化,材料强度尤其是屈服强度和微屈服强度得到显著提高;Ｘ射线衍射和电镜观察结果表明,细而弥散分布的氧化铍是较高纯度等静压铍材强化的主要原因．     

Ti6Al4V合金粉末热等静压Shima屈服准则修正

采用三种不同的热等静压工艺620℃/80 MPa,775℃/100 MPa和930℃/120 MPa,制备了初始密度不同的Ti6Al4V合金试样.建立了综合考虑偏应力与静水压力作用下粉末材料热等静压作用下的屈服准则,基于不同初始密度的多孔试样的单轴实验,修正了传统的Shima屈服准则,并结合立方体测试件对修正的屈服模型进行了验证.结果表明:单轴实验参数可以有效修正Shima屈服准则,基于修正屈服准则的数值模拟结果与实验结果的误差在5%以内,有效验证了修正后的屈服准则的可靠性.     

Ti6Al4V合金粉末高温高压成形过程中粉固界面及其耦合变形研究

通过数值模拟和热等静压(HIP)试验,研究Ti6Al4V合金粉末热等静压成形过程中与包套的接触状态,建立热等静压力学模型以及摩擦因数的力学方程,基于数值模拟结果,根据粉末致密化理论就接触模型对摩擦因数、相对密度、相对位移的影响进行分析和讨论。研究结果表明:在热等静压过程中,Shima模型对描述Ti6Al4V合金粉末的致密化过程具有较高精度,圆柱试验件尺寸数值模拟结果与试验结果的相对误差在5%以内;Stick-slip模型对于摩擦因数的变化过程以及相对位移的变化趋势的预测结果与实际一致,摩擦因数稳定值为0.15;Bilinear模型对于相对密度变化趋势的预测结果与实际一致,相对密度误差为1%;采用Stick-slip模型可以准确地预测包套的变形及粉末的致密化过程。     

考虑实际流场的热冲压模具模温分析方法

针对复杂成形件的热冲压模具提出一种考虑流场分布差异影响的模温分析方法.通过Fluent流场分析计算出冷却水道管壁各节点处的对流传热系数,计算过程中考虑了水道结构所导致的流场分布差异对传热能力的影响;利用LS-DYNA完成板料成形及保压淬火过程的仿真模拟,获取板料上的温度数据;以A柱边梁为研究对象将仿真分析结果同热冲压生产线上的实际冷却效果进行对比.结果表明,考虑流场影响的模温分析结果中高温区域的分布和实测一致,12个温度监测点处最大温度误差为3.6℃,平均温度误差为0.96℃,而采用平均传热系数的仿真中温度分布及最大温差点发生改变,监测点最大温度误差为9.1℃,平均温度误差为4.96℃.仿真与试验对比表明:流速的改变对传热系数的影响显著,基于流场分析的模温分析方法考虑了热冲压模具冷却水道中流速差异性分布的影响,能够用于复杂零件及多腔模具的模温分析.     

Q450冷弯成型角钢有限元数值模拟

采用非线性有限元法对冷弯成型过程中角钢各部位的应力、应变分布情况进行分析,并揭示了角钢在成型过程中金属的变形规律.结果表明,有限元模拟得出的板材应力、应变分布规律与实际情况相符合,冷弯回弹模拟结果与实测回弹值存在一定的误差,模拟结果中回弹角随着成型角增加时的变化规律与实测结果一致.采用非线性有限元法对冷弯成型过程进行数值模拟是可行的.     

高强度钢板热塑性行为及在车身轻量化中的应用

为深入研究板材热塑性变形机理以及促进热成形工艺在汽车结构件生产制造中的应用,采用理论、试验与仿真相结合的方式,基于高强度钢板热-力-相变耦合本构关系,结合弹塑性非线性大变形分析建立了热塑性成形动力显式有限元列式,开发了高强度钢板热成形数值仿真有限元分析软件,对一款U型试件的热成形过程进行数值模拟,模拟结果与试验一致,且通过拉伸试验获得了成形后零件的力学性能,屈服极限在1 100 MPa以上,强度极限可达1 500 MPa以上. 并通过数值仿真对比一款热成形前保险杠与原始冷成形保险杠的碰撞过程,得出保险杠采用热成形件可减重36.5%,比吸能比原始模型增加16.0%.     

基于COD组分表征的GPS-X对污水厂的模拟

介绍了活性污泥系统仿真软件GPS-X的模型机理及其建模的过程,结合COD组分表征结果,通过实例分析了该软件在污水处理厂中模拟应用,模拟结果为:COD最大误差为5.48%,最小误差为0.83%,相对误差绝对平均值约2.85%;TN最大误差为7.23%,最小误差为0.15%,相对误差绝对平均值约3.62%,NH4+-N最大误差为9.17%,最小误差为1.05%,相对误差绝对平均值约4.98%,模拟结果与实测结果趋势吻合一致,能较好地反映污水处理厂实际状况。     

变风量空调系统控制优化方法研究

提出了“总风量-阀位控制法”和“最大负荷率-最小风量法”分别优化变风量空调系统送风静压和送风温度,并应用到一座实际建筑的变风量空调系统中.建立了变风量空调风系统模型,利用TRNSYS对大楼典型层风系统进行模拟,用实测数据验证模型正确性,模拟分析了典型日变风量系统优化前后的风机能耗.模拟结果表明,与定静压定送风温度的原控制方法相比,优化控制能节约风机能耗,在部分负荷下效果尤为明显,冬季和过渡季试验日的节能率分别为19.38%和15.58%.对2种控制方法下的全年能耗和室内热舒适性进行了试验对比测试,结果表明,全年的节能率为7.16%,而且室内热舒适性得到显著提高.     

静压箱对地板送风气流组织与温度分层的影响

研究了地板送风系统在办公室的应用效果,重点考虑了静压箱对室内空气流动和热力分层效果的影响.首先通过现场实测得到有静压箱存在时室内的实际温度分层效果,然后采用数值模拟的方法定量分析了静压箱内得热对室内热环境的影响.发现静压箱内的空气温升承担了约40%左右的室内冷负荷,导致送风温度偏高,室内温度分层特性衰减,人员工作区整体温度升高,增大送风量会进一步减小竖直温度梯度.应当重视静压箱对室内热平衡和流场、温度场的影响,做好架空地板的防漏和保温措施,才能充分发挥地板送风的优势.     

基于侧面碰撞的热成型钢应用分析

高强度钢的热成型技术可以解决传统成型钢板在汽车车身制造中遇到的诸多问题,而且使车身更加安全环保节能.以某型轿车为例,通过动力显示仿真软件LS-DYNA建立了整车侧面碰撞模型,车门防撞梁模型,B柱加强板碰撞仿真模型,将传统成型钢板和热成型钢板进行仿真对比分析.结果表明,采用2.0 mm热成型防撞梁替换原2.5 mm普通型防撞梁,B柱加强板厚度由1.5 mm降为1.2 mm,整车车身侧面碰撞安全性能大幅提高,新设计车门内凹420.33 mm,比原始设计的426.74 mm显著减小.     

热等静压技术在镍基单晶高温合金中的应用研究进展

 通过总结目前热等静压对镍基单晶高温的应用研究进展，阐释了热等静压对镍基单晶高温合金中的疏松等孔洞类缺陷的消除作用，分析了孔洞的愈合机理，并分别展示了应用热等静压后合金的拉伸、持久、疲劳等力学性能变化情况，同时介绍了热等静压对已服役制件组织力学性能恢复处理的研究进展、计算模拟在指导热等静压工艺研究中的作用，展望了中国热等静压技术的未来发展。     

某多跨框架结构托梁抽柱工过程仿真分析

基于山东某发电厂的扩跨改建加固项目,结合施工工艺设计了托换梁位移监测方案和钢筋应力监测方案,通过对模型细部处理及加载过程的设置,建立有限元分析模型,实现了对托梁抽柱全过程模拟。将模拟结果与监测结果对比发现:西支座处13号、16号点模拟钢筋应力误差为2.9%、2.5%;东支座处1号、5号点应力模拟误差为9%和14%;跨中7号点应力模拟误差为16%;托换梁跨中实际最大位移为8.3 mm,模拟所得为7.95 mm,两者误差为4.2%。结果表明,该仿真分析方法适用于大跨度混凝土框架结构托梁抽柱改造中,仿真结果具有较高可信度。     

Tandem-GMAW电弧增材制造基层成型宽度研究及热过程分析

电弧增材制造网格壁板以逐层堆积的方式直接在基板上沉积网格结构,能够极大地提升生产效率并降低成本.在网格壁板的成型过程中,基层的成型和整体的热过程决定了上层是否能成功完成成型.本文针对不同板厚作为基板的基层成型不规律问题,利用不同环境因素下的试验得到其成型熔宽及余高数据,根据得到的数据建立有限元填充模型.采用有限元模拟方式研究基板厚度、预热温度、距边缘距离等关键参数对电弧增材制造网格壁板的影响规律.试验结果表明:随着基板厚度的增加,基层成型宽度明显减小;随着预热温度的升高,在80℃温度以内宽度增加不明显,当预热温度超过120℃,基层成型宽度出现明显的增加;在边缘距离大于20 mm时,边缘距离对成型宽度基本没有影响;边缘距离小于20 mm时,随着边缘距离的减小,成型宽度逐渐加大,在边缘距离为10 mm时整个边缘基板的温度达到500°,基板塌陷倾向明显.最后通过上述试验结果,应用热力学理论构建基层成型数学模型,结合统计学最小二乘法,辅助确定热源参数后采用有限元模拟的方法可以进行不同工艺参数及板厚的热过程研究,这种创新性结合热力学解析解、统计学方法和简单实测解,可以有效地减少电弧增材基层热过程分析时间,提升成型研究效率.     

残余应力、晶粒尺寸对铍纳米压入行为影响的数值分析

通过纳米压痕和电子背散射衍射(electron backscattered diffraction,EBSD)技术获得金属铍在晶粒尺度上的表面微力学行为(性能)信息,基于ABAQUS对纳米压入过程进行有限元模拟.因数值模拟结果与实测信息相符合,故可获得仿真过程的基本力学性能参数.基于得出的参数,针对残余应力、晶粒尺寸对铍纳米压入行为的影响进行数值分析,结果表明,残余应力、晶体尺寸与纳米压入塑性功、最大深度及残余深度之间存在明显的线性关系;以塑性功为对比依据,残余应力与晶粒尺寸的影响系数分别为0.852 5×10^-12 J/MPa,95.373×10^-12 J/μm.该研究对纳米压痕力学性能、估计晶粒内残余应力等研究有一定的参考价值.     

冷成型双相型不锈钢轴心受压构件承载力分析

建立了准确的有限元模型,对双相型不锈钢轴心受压短柱和长柱进行了模拟分析,并依据已有试验结果对模型的准确性进行了验证,方管、圆管短柱的试验值与其对应有限元计算结果误差均在5%以内;对于方管与圆管长柱,试验值与其对应有限元计算结果的误差分别为2.3%和3.8%.基于验证的有限元模型开展了参数化分析,发现双相型不锈钢材料力学性能参数变化对轴心受压构件承载力的影响不大;构件截面几何参数对于圆管仅影响长细比较小构件的承载力,承载力变化幅值为16%,对于方管则影响较为显著。基于有限元分析结果,考虑相关参数对圆管和方管柱子曲线影响不同以及材料屈服后强化的特性,对现行规范中的柱子曲线进行改进。允许构件的承载力高于截面屈服轴力,分别提出了方管和圆管承载力建议计算公式,为《不锈钢结构技术规程(CECS410:2015)》的修订提供理论依据。     

动态参数影响下液体静压主轴运动精度分析及优化

针对现有液体静压主轴运动误差分析及优化的不足,基于液体静压主轴的结构参数,建立了主轴运动误差的动力学模型,定量分析了在不平衡质量作用下主轴转子不同转速下的动态参数变化规律。以主轴运动误差数学模型作为目标函数,以主轴系统参数作为设计变量,采用遗传算法对液体静压主轴系统的运动误差进行优化分析。单一因素优化分析时,主轴系统径向误差运动x、y、主轴倾角θ的优化效率分别为41.22%、25.21%、66.16%,多目标优化时效率为4.7%。优化后的主轴运动精度都有了显著的提高,并得到了提高液体静压主轴运动精度的结构参数组合。     

基于仿真的选区激光熔化工艺结构变形补偿设计优化

针对选区激光熔化工艺中残余应力造成的变形缺陷问题，介绍了一种基于有限元仿真的选区激光熔化工艺的结构变形补偿设计优化方法.以螺旋桨结构成型为例，首先建立了宏观尺度上基于有限元方法的热-力耦合仿真模型，然后分析了成型零件中的残余应力与变形分布规律，并提出了利用变形场反馈调整零件设计的几何结构的方法，通过多次反馈迭代，实现了成型后零件变形几何与期望几何之间的形状误差逐步减小.数值试验结果表明:经过变形场反馈调整4次，成型后的螺旋桨结构相较于期望几何结构的最大形状误差下降了94%；同时也发现，设计迭代过程中，零件成型后的残余应力与实际变形基本不变.      

偏心受压桁架式钢骨混凝土柱正截面受力性能分析

为弥补钢桁架内置混凝土结构在建筑方面应用的空白,设计制作4根大偏心受压桁架式钢骨混凝土柱,通过静载试验考察破坏过程及形态,研究试件的裂缝分布、变形、开裂、屈服和极限载荷等,并利用有限元计算模型分析试验结果,通过引入强度增大系数,推导出试件柱受压承载力公式.结果表明:4根柱均发生大偏心受压破坏,随着偏心距的增加,偏心受压柱受拉区先出现横向水平裂缝,随后受拉角钢和受压角钢相继发生屈服,最终受压区混凝土破碎;构件的破坏过程与有限元模拟结果较为吻合;试件柱受压承载力计算结果与试验实测值相近.     

液体静压导轨油膜结合面误差对导轨几何误差的影响机制

液体静压导轨是超精密车床的主要核心部件，其几何误差对超精密车床的加工精度起着至关重要的作用。制造装配误差以及变形误差是影响液体静压导轨几何误差的主要因素。为了提高液体静压导轨几何误差和精度保持性，该文建立液体静压导轨流固耦合仿真模型和螺栓预紧力学模型，分别讨论油压等因素作用下的静压导轨变形和螺栓预紧变形规律，提出表征制造装配误差的数学模型，建立油膜均化作用下的变形误差传递模型，分析导轨压板油膜结合面误差(即压力油膜所支承的结构表面误差)对工作台几何误差的影响机制。研究表明：液体静压导轨压力油膜的误差均化作用使得其几何误差远低于自身零部件面形误差，但压力油膜并不能完全均化油膜结合面上的误差；结合面误差增加的同时，其油膜均化能力逐渐减弱；此外，液体静压导轨直线度误差对油膜结合面误差幅值更为敏感，而角度误差受结合面误差函数的波长和相位差的影响更为明显。实验测量的导轨几何误差与模型预测结果一致。该研究为超精密车床的液体静压导轨制造、装备工艺提供了有益参考。     

预应力混凝土梁疲劳挠度计算的神经网络模型

在分析多种疲劳损伤累积准则的基础之上,针对混凝土材料疲劳损伤发展受多种因素影响,损伤累积过程表现出非线性,难以用较准确的数学函数模型对其进行描述和分析的问题,建立了基于神经网络的预应力混凝土梁疲劳挠度计算的仿真模型,提出了3种仿真模拟方法,并在结合预应力混凝土梁疲劳实验结果分析的基础上,分析了各方法的精度、优势和适用范围.结果表明,3种仿真模型误差范围在5%~15%之间,可用于预应力混凝土桥梁结构抗疲劳设计及疲劳耐久性评估.建议根据不同情况需求选取合理高效的仿真模拟方法.