金属微塑性成形中的尺度效应及其数值模拟技术

介绍了金属微塑性成形过程中的两类尺度效应,即"越小越弱"和"越小越强",探讨了产生不同尺度效应的原因;介绍了能够反映尺度效应的物理模型及相应的数值模拟技术,指出了各类模型和数值技术面临的困难,预测了该研究领域的发展方向。     

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.     

微结构的应变梯度塑性理论及在岩体中的应用

就近年来 发展起来的微结构的应变梯度塑性理论产生、发展及其应用进行了回顾，并对其中的主要的三种应变梯度塑性理论：CS、SG及MSG理论进行了简要的介绍，对该理论在岩体中的应用给出了简介。     

基于隐式梯度模型的混凝土损伤的数值模拟

分析了局部损伤模型在进行混凝土应变软化模拟时存在的问题:网络依赖性和零能量损耗问题;分别应用隐式梯度模型和局部模型对混凝土应变软化进行了模拟。计算表明该隐式梯度模型可较好避免有限元在应变软化模拟时的网络依赖性,预测出的荷载-位移响应与实际情况吻合较好。     

梁弯曲变形数值模拟比较分析

采用三维有限单元法分别对单一与复合材料的等截面梁进行数值模拟,并与梁的挠曲线的近似微分方程的计算结果进行比较,得出结论:对实心截面梁,无论单一材料或复合材料,只要跨高比小于5:1,剪力对挠度的影响不可忽略;跨高比大于9:1时,挠曲线近似微分方程的精度是足够的。     

基于应变的纯弯曲梁弹塑性分析

本文基于截面上应变分布,在平截面假定下,通过截面最外层纤维应变得到截面上其它点应变．给出了一种分析纯弯曲梁弹塑性问题的方法。应用该方法计算抵抗弯矩以及由于塑性应变损失的抵抗弯矩,并对给定材料和截面形式的纯弯曲梁绘制了m与e之间的关系曲线,以便于分析计算。     

基于应变的纯弯曲梁弹塑性分析

本文基于截面上应变分布,在平截面假定下,通过截面最外层纤维应变得到截面上其它点应变,给出了一种分析纯弯曲梁弹塑性问题的方法,以便于设计计算.     

Cosserat理论的有限元实现及微梁弯曲的尺寸效应模拟

由于传统连续介质理论的本构关系中不包含任何长度相关的量纲,因此它难以预测微电子工业设计与制造中常常遇到的微米尺度下的尺寸效应问题.通过建立Cosserat理论的变分原理和有限元基本方程,进而编制了相应的有限元程序GFEM2D,模拟了微米尺度下悬臂梁的尺寸效应.研究结果表明,随着内禀长度的增大,梁的抗弯刚度也增大.研究结果证明了Cosserat介质理论分析材料尺寸效应的可行性.     

管材塑性弯曲成形的有限元数值模拟分析

为深入研究管材塑性弯曲成形机理,利用数值模拟方法建立了包括工艺参数在内的管材弯曲成形全参数化有限元模型,并验证了模型的有效性.在此基础上,详细分析了管材弯曲变形过程中的应力应变分布.结果表明,最大等效应力发生在弯管起弯侧,最大等效应变则沿弯管变形区域均匀分布,管材弯曲成形处于平面应力状态和三向应变状态.     

型槽式爆炸容器动力学响应的数值模拟

型槽式容器作为一种特殊的压力容器,至今还没有被用作爆炸容器,文章把它用作爆炸容器,针对采用平板封头的型槽爆炸容器在不同因素影响下的动力学响应问题,应用ANSYS/LS-DYNA非线性有限元程序进行数值模拟。结果表明,应变率效应对爆炸容器的动力特性影响显著。容器越长,所对应特征单元的有效塑性应变越小;容器的最外层的有效塑...     

Numerical simulation of a sheet metal extrusion process by using thermal-mechanical coupling EAS FEM

The thermal-mechanical coupling finite element method (FEM) was used to simulate a non-isothermal sheet metal extrusion process. On the basis of the finite plasticity consistent with multiplicative decomposition of the deformation gradient, the enhanced assumed strain (EAS) FEM was applied to carry out the numerical simulation. In order to make the computation reliable and avoid hourglass mode in the EAS element under large compressive strains, an alterative form of the original enhanced deformation gradient was employed. In addition, reduced factors were used in the computation of the element local internal parameters and the enhanced part of elemental stiffness. Numerical resultsshow that the hourglass can be avoided in compression region. In the thermal phase, the boundary energy dissipation due to heat convection was taken into account. As an example, a circular steel plate protruded by cylindrical punch was simulated. The step-wise decoupled strategyis adopted to handle coupling between mechanical deformation and the temperature variation. By comparing with the experimental results, thenumerical simulation was verified.     

关于非线性非局部应变梯度模型的探讨

考虑线性软化模型不能反映材料软化变形复杂性的不足,选取高斯正态分布函数作为非局部理论的权函数,同时采用指数型应力衰减模式考虑软化的非线性特征,进一步地将这种非线性非局部理论与采用Laplace算子考虑塑性应变梯度效应的塑性梯度理论相结合,建议了一种非线性非局部应变梯度模型,并据此针对各向同性单向拉伸杆的力学响应进行了分析,将计算结果与线性软化模型进行了对比.结果表明:在非线性软化模型中,尽管塑性应变分布形式与线性软化模型的相同,但塑性应变同时依赖于应力降与破坏极限应变,两者最大应变是不同的.     

增强假设变形梯度有限元方法稳定性计算

讨论了非协调增强假设变形梯度有限元的基本理论、所采用的本构关系和有限元列式.为了克服原先由Simo建议的方法中所固有的缺陷,即在模拟压缩变形时容易出现奇异能量模式而导致计算失稳甚至崩溃,对原方法中有关内变量和应力更新算法进行了改进.计算结果表明,改进的方法在模拟压缩和拉伸模型时,具有较好的计算稳定性.     

基于模态应变能法识别混凝土梁结构损伤的数值及试验研究

基于模态应变能理论,得到能用于混凝土梁结构损伤的识别指标.假定结构存在不同位置和不同程度的损伤,运用数值计算及试验所测数值结果,得到梁损伤前后的前5阶模态,然后再运用Mathematics软件编程计算结构的各单元的损伤指标.数值模拟及试验结果表明,损伤指标在损伤单元处的数值是最大的.     

基于虚拟仪器的悬臂梁应变测量实验方法研究

悬臂梁在受力状态下的应变测量十分重要,传统的实验测量方法难以满足应变测量内容的多样性和实时处理要求。以虚拟仪器技术为基础,结合LabVIEW软件,对悬臂梁应变测量的新方法进行了研究。该方法在搭建的硬件平台支持下,利用开发出的应用程序完成测量数据的采集、存储、实时处理和结果的显示等,具有操作灵活简便、效率高和扩展性好等优点。     

厚壁筒的一种简化弹性应变梯度模型

在Toupin-Mindlin应变梯度理论框架内,建立了一种关于厚壁筒的应变梯度模型,并利用打靶法和拟牛顿迭代法实现了两点复杂边界条件和四阶常微分平衡方程的求解,得到了厚壁筒应力场和位移场精确数值解。为了降低该模型的复杂性和提高该模型的适用性,通过对高阶应力做出简化假设,得到了简化的平衡方程和相应的厚壁筒应力、应变的解析解。通过对厚壁筒经典弹性理论解析解、梯度理论简化解和梯度理论精确数值解的比较,检验了简化模型解析解的可行性和精确性,并得到了梯度理论和经典理论在厚壁筒应用上的差异性。     

基于局部灰度梯度特征的图像快速配准方法

为了提高图像配准效率,对于机器视觉检测中相邻帧图像中的目标区(ROI)刚性偏移配准问题,提出了一种基于局部灰度梯度特征的快速算法。在样本和待配准图像相同几何方向上,先以方向边缘点检测算子检测目标区的数个边缘点作为特征点。以各边缘点为脊点,分别在其两侧对称求取有限数量像素的一维灰度梯度矩阵,并由此构建二维灰度梯度矩阵。根据两幅图像间的灰度梯度矩阵匹配程度来确定目标区的偏移量,进而配准图像。将本算法用于医用安瓿瓶可见异物检查图像的目标区配准过程,实现了图像目标区的无差配准。     

劲性钢筋轻骨料混凝土梁正截面受弯数值模拟

为研究劲性钢筋轻骨料混凝土构件的抗裂性能,采用跨中集中荷载的加载方式,通过数值模拟,分析劲性钢筋轻骨料混凝土梁受弯构件变形与荷载的关系。模拟结果表明:劲性钢筋轻骨料混凝土梁刚度较大,但破坏时挠度很大,有很好的延性。当受压区混凝土压碎破坏时,试验梁仍具有很大的承压能力。随着跨中荷载的增大,梁的位移变形也随之增多。跨中荷载增加到40 t时,梁的位移变形开始大幅度增大,导致混凝土开裂。混凝土开裂后,试件截面刚度退化,裂缝宽度增幅显著,裂缝宽度逐渐加宽。试件梁开裂后,裂缝宽度随荷载变化的增长趋于稳定,抗裂性能较好。模拟结果与试验值相符。