铝合金薄壁挤压管在准静态和动态载荷下的有限元模拟

使用韧性损伤判据,剪切损伤判据和MSFLD损伤判据分别对铝合金薄壁管在三点弯曲(3PB)和轴向冲击载荷作用下的试验进行有限元模拟.模拟结果表明:铝合金薄壁管在三点弯曲(3PB)和轴向冲击载荷作用下,随着薄壁管上的应力状态的不断变化,损伤形式主要是韧性损伤,剪切损伤和MSFLD损伤的组合,单一的损伤模型无法全面地描述铝合金薄壁管在复杂应力条件下的损伤及变形行为.模拟结果的载荷-位移曲线与试验的载荷-位移曲线吻合得很好.同时,轴向冲击模拟结果显示出铝合金薄壁管具有很好的吸能性.     

铝合金薄壁管T型接头强度及变形特征

将6063铝合金薄壁矩形管焊接成2种类型的T型接头,对其进行弯矩和压缩试验,测定其载荷与变形的响应关系,分析其极限强度.建立有限元模型,研究接头极限强度及变形过程.结果表明,不等宽T型接头在弯矩载荷下,载荷与变形响应曲线上无峰值;等宽管T型接头在弯矩和压缩载荷下,先发生整体屈服,后达到峰值载荷;铝合金薄壁管T型接头强度设计时的极限承载能力应为接头整体屈服时的载荷,焊缝区和热影响区的软化对接头承载能力有比较大的影响.     

关节软骨力学行为的数值模拟

关节软骨为一由骨胶原和蛋白聚糖固体相和孔隙流体相组成的多孔材料，其可以用基于混合物理论的两相多孔介质模型准确描述。作者采用有限元数值方法分析关节软骨图限压缩蠕变和应力松弛问题，得到软骨组织在蠕变和应力松弛过程中，固体相和流体相的速度、固体相的有效应力以及孔隙压力等随时间的变化规律。所得到的结果可以为人工软骨材料和人工关节的研制提供理论参考，对生物机械工程等领域的研究具有指导意义。     

T应力对岩石断裂韧度及扩展路径的影响

为了准确预测岩石类材料复合断裂韧度及裂纹扩展路径,提出结合T应力的修正最大周向应力断裂判据.该修正最大周向应力断裂判据是采用双参数模型(应力强度因子K和T应力)来描述岩石断裂的行为,对岩石类材料复合断裂进行理论计算和实验.结果表明:软岩半圆盘实验所得断裂韧度与传统最大周向应力断裂判据预测结果有较大误差,而修正最大周向应力断裂判据预测结果和实验结果相吻合;当T应力为正并且超过某一定值时,裂纹的扩展路径将发生偏折;T应力对脆性材料断裂试件的断裂韧度和裂纹扩展路径有影响.     

多轴应力状态下脆性材料统计断裂判据的研究

应用统计断裂理论,用分币裂纹模型模拟材料中的缺陷,通过用裂纹面的法向矢量反映材料中裂纹面的随机取向,用等效应力代替实际应力状态的破坏效应,提出了多轴应力状态下脆性材料统计断裂的判据。判据反映了结构的破坏强度与其所受的应力状态、破坏概率及材料的性能参数之间的联系关系。通过判据可得出对当前研究成果的一些合理解释,最后用判据的预测与实验数据进行比较,结果较吻合。     

复合材料T型接头拉伸断裂行为的数值模拟

针对碳纤维复合材料T型接头在拉伸载荷下的断裂行为及其失效强度进行了数值预测,并将预测结果与试验数据进行了对比分析.在该数值模型中,分别使用增强有限单元法和内聚力模型考虑了T型接头三角区填充材料裂纹和层间界面分层的萌生与传播过程.结果表明,数值计算结果与试验结果对比较好,三角填充区域是T型接头结构中裂纹最先萌生的位置;填...     

循环加载下铸造铝合金中硅颗粒的破坏行为

研究了在等效应变幅为0.22%时ZL101 T6铝合金在单轴、比例、非比例圆形路径下的低周疲劳行为,并用金相显微镜观察了在循环加载条件下硅颗粒的破坏行为.结果表明:在循环加载下,硅颗粒表现出断裂和与铝基体界面分离2种破坏行为,但以断裂方式为主;硅颗粒的形貌、大小、分布对硅颗粒的断裂行为有重要影响,形貌率大、颗粒长轴方向平行于拉伸轴或位于试样表面、孔洞边沿突起的硅颗粒优先发生断裂;不同的加载路径可改变硅颗粒的断裂方式,在多轴非比例加载下,同一硅颗粒可能会在多个方向上发生断裂,而在单轴或比例加载下一般只能出现平行断裂或普通断裂;断裂硅颗粒可影响疲劳裂纹的萌生和扩展,在不同路径下硅颗粒的断裂速率由大到小依次是非比例网形路径、比例路径、单轴加载.     

焊剂片约束电弧焊T形接头温度场有限元模拟

为了研究构成I型金属三明治板的基本焊接单元T形接头在焊剂片约束电弧焊(flux bands constrained arc, FBCA)作用下的温度场分布规律,以非线性有限元软件ABAQUS为平台,开发了适用于FBCA焊接T形接头温度场计算的有限元方法.对比了计算结果与测量结果的同时,研究了面板与芯板各自路径上的热量分布情况.结果表明：FBCA焊T形接头面板部位温度场沿焊缝中心呈对称分布,接头热量主要集中作用于面板处.采用复合热源模型计算所得特征点热循环曲线分布规律与实际红外热像仪测量结果重合度较高,计算所得焊缝截面温度分布形貌和热影响区宽度与实际接头形貌相吻合,有效验证了复合热源模型计算FBCA焊接T形接头温度场的准确性.     

冲击加载结构中的力学问题

本文述及了冲击加载结构中的若干重要论题:包括材料动态本构关系、应力波的传播、结构动力响应、冲击屈曲、动态断裂等。评论了这些领域的研究现状和发展前景。     

T应力作用下的J积分理论研究

T应力是表征裂尖应力场所必需的物理量之一,在其作用下J积分的性质有待研究。推导了J积分在考虑T应力情况下的表达式,采用数值模拟方法在Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅰ+Ⅱ复合型加载工况下对该表达式进行验证,给出一种基于J积分的裂尖应力场参数计算方法。理论推导证明,J₁积分的路径守恒性不受T应力影响,但J₂积分的数值与积分路径起止点到裂尖距离r的平方根之间满足线性关系,J₂-r曲线的系数与T应力相关。有限元仿真结果表明,试样裂纹长度对J积分的影响较为显著,网格尺寸对J积分计算结果的影响很小;相同载荷工况下,不同尺寸试样的J积分数值不同,但J₂-r曲线的变化趋势与理论推导的表达式相符;在Ⅱ型和Ⅰ+Ⅱ复合型载荷工况下,T应力的求解精度较高,而在Ⅰ型载荷工况下,J₂≈0,受舍入误差等因素影响,求解精度降低。     

6063铝合金薄壁方管耐轴向撞击性能研究

针对汽车用铝合金构件的安全设计要求,采用关键试验加有限元仿真技术,对6063铝合金薄壁方管轴向耐撞击性能进行了研究.通过轴向静态压缩和落锤冲击试验,获得了该薄壁试件静态和冲击载荷下的力学行为规律.同时应用有限元模型对不同结构尺寸的试件进行了不同速度下的冲击仿真分析,给出了试件变形和载荷预测.研究结果表明,6063铝合金薄壁试件具有良好的吸能性,试件的耐撞性和材料组织、加载速度及结构几何尺寸有密切关系.降低冲击速度、减小构件长细比以及增大壁厚,有利于改善试件屈曲过程的稳定性.作为汽车用缓冲吸能结构,该类薄壁铝合金试件的长细比不宜大于12,壁厚取2 mm,长度在310 mm左右为结构最优.     

低温条件下铝制翅片-隔板-封条钎焊结构的应力特性的数值模拟

基于热-弹性理论,建立了铝制翅片-隔板-封条钎焊结构的热结构应力分析模型.采用热-结构耦合的方法,模拟分析了铝制翅片-隔板-封条钎焊结构的应力分布.结果表明,等效热应力、等效结构应力和等效应力均在钎焊结构的钎焊接头处产生应力集中,这主要是由于钎焊接头处母材和钎焊层材料性能的不完全匹配和钎焊接头处的结构具有不连续性造成的.等效热应力、等效结构应力和等效应力沿典型路径在钎焊接头处的分布主要受正应力的影响.在热-结构耦合作用下,等效应力主要受等效热应力的影响.因此,热边界的选取对模拟结果的影响是非常重要的.     

铝合金薄壁方管在轴向载荷作用下力学行为研究

采用常规的实验方法获得材料的基本力学性能，如弹性模量、泊松比、流变应力等（为FEM提供数据），在一定的条件下，对薄壁方管进行轴向压缩实验，运用Abaqus6.4对其压缩过程进行模拟，研究结果表明，仿真过程中边界条件的设定对仿真结果的影响最大，网格疏密会影响到计算精度，但对最终的结果影响不大，通过比较仿真和实物实验的结果，验证了模型建立的可靠性，并改进和优化了实物实验模型。     

6061铝合金平板对接焊接接头拉伸性能研究

采用TIG焊获得6061铝合金平板对接焊接接头,在万能拉伸机上进行拉伸试验;应用双孔微剪切试验结合有限元计算,用反推法得到焊缝和热影响区的力学性能参数及损伤参数;应用ABAQUS/Explicit模拟平板对接焊接接头在拉伸载荷作用下的变形和损伤行为,并与实验结果进行对比.结果表明,仿真结果与实验结果吻合得很好.改变不同区域的损伤参数,发现弱化区的损伤参数对仿真结果影响最为明显,因此要得到屈服强度及断裂强度较好的焊缝主要是控制弱化区的材料性能.     

立方体破片侵彻多层铝合金靶板的有限元分析

用LS-DYNA软件,确定了立方体破片与LY—12铝合金靶板材料模型。对立方体破片在不同速度下高速侵彻多层LY—12铝合金靶板进行了有限元分析,得到了不同速度下破片侵彻多层靶板的速度曲线。并与破片在相同条件下侵彻等厚度的单层靶板进行对比分析,所得结果表明多层等效靶与等厚度的单层等效靶在不同速度下具有一定的差异,并且在破片垂直入射时差异性更大,并对这种差异的原因做了分析。     

7075铝合金厚板淬火残余应力的数值模拟

利用ABAQUS有限元软件,首先针对铝合金试件的淬火过程建立了数学模型,进行热传导分析,根据所求得的瞬态温度场修正该瞬时的材料弹塑性性质.在分析瞬态应力场时,导入已生成的温度场,从而实现准耦合模拟.在此基础上分析了板材内外部的温度变化情况及热应力分布情况.     

非比例加载条件下铝合金的低周疲劳

通过对 ＬＹ－１２ ＣＺ铝合金材料在常温、拉扭复合比例及非比例加载条件下循环特性及寿命的实验研究，得出了用 Ｍｉｓｅｓ等效应力幅值的峰值随积累应变增加的变化来描述非比例加载循环时硬（软）化规律是可行的，确认了可以用等效应变幅值ｅ和最大剪应变平面上的正应变εｎ两个参数来描述非比例加载的疲劳寿命。     

基于有限元等效应力法的拱坝强度设计准则探讨

指出了我国现行拱坝设计规范中存在的问题，根据若干已建拱坝的有限元等效应力分析结果，探讨基于有限元等效应力法的应力控制标准，提出了考虑建筑物等级的压应力设计准则和综合拉应力设计准则。     

7050铝合金热挤压成形过程的有限元模拟

针对传统工程机械用销轴数量多、重量大、工况差等不足,以7050高强轻质铝合金代替传统钢质材料,采用DEFORM‐3D有限元分析软件,对7050铝合金热挤压成形过程进行有限元数值模拟,分析了挤压载荷、金属流动速率、等效应变、等效应力和温度场等参量的变化规律。结果表明,销轴的热挤压变形过程可分为4个阶段,即挤压填充阶段、开始挤出阶段、稳定挤压阶段和终了挤压阶段;工件内部等效应变分布横向均匀性较好,除了尾部变形不均匀外,其他部位应变分布基本一致;在挤压凹模模口处形成死区,工件内部等效应力达到最大值。