摩擦搅拌焊接过程热力耦合数值模拟

提出了一种基于瞬时相对线速度的搅拌头产热模型,利用ABAQUS有限元软件建立了焊接过程温度场有限元模型,对摩擦搅拌焊接过程温度场进行了数值模拟并利用有限元模型分析了焊接温度场的不对称性;在温度场有限元模型的基础上建立了摩擦搅拌焊接过程热力耦合有限元模型,利用ABAQUS有限元软件对焊接过程动态应力和焊后残余应力的分布进行了仿真模拟。结果表明：焊接过程最高温度低于被焊材料熔点,搅拌头前方温度梯度大于搅拌头后方,并且温度梯度随焊接速度的提高变化更为剧烈;焊接过程试件内存在动态应力场,随着试件的冷却逐渐转化为残余应力场,横向残余应力在试件内分布较广,大部分区域内为横向拉应力,而在试件周围拉应力逐渐转变为压应力,纵向残余应拉应力只局限于接近焊缝的一个很窄的区域,在周围区域有较低的压应力,距离焊缝越远其值越低。     

基于双热源的搅拌摩擦焊热交换过程仿真

搅拌摩擦焊是轻金属连接的创新工艺.针对铝合金板AA2024-T3对接焊,建立双热源数值计算模型,综合考虑搅拌轴肩转动摩擦生热和搅拌头塑变剪切生热.通过ANSYS开发实现瞬态移动热交换有限元仿真,获得全程三维温度场分布.仿真结果与英国剑桥大学标准实验数据吻合良好,表明仿真模型可行,仿真结果合理,有助于进一步实现搅拌摩擦焊热-应力交互耦合仿真.     

基于有限元方法的破片侵彻装备损伤仿真

为了研究装备在破片高速冲击作用下的毁伤效应,利用非线性有限元仿真软件LS-DYiNA进行侵彻仿真;在此基础上,通过统计采样和变量聚类分析,确定了装备的抽象模型--靶板的损伤的评估指标;采用主成分分析方法,构造了靶板损伤的评估模型;利用方差分析,讨论了破片性质对于毁伤效应的影响程度.研究结果表明:在显著性水平α=0.05下,破片速度对靶板毁伤程度有显著影响,在水平α=0.01下,破片形状与破片密度的交互作用对于靶板毁伤程度的影响呈高度显著.探索了一种基于非线性有限元仿真试验的靶板损伤评估的新途径,该方法可进一步推广应用于其它类型毁伤因素对武器装备结构的损伤评估研究.     

小型挖掘机顶部保护装置受落物冲击的动态仿真

对某小型挖掘机顶部保护装置受落物冲击发生弹塑性大变形进行了有限元仿真,讨论了接触算法和载荷施加方法,得出了受冲击点的位移时间历程曲线,分析了结构参数对结构性能的影响并在实验台上进行了样机冲击试验,试验结果和仿真结果吻合较好.然后依据仿真试验结果对该结构进行了改进设计.     

一种激光驾束制导武器半实物仿真系统构建及试验方法

激光驾束制导武器半实物仿真必须借助二维平动系统,但由于二维平动系统受限于技术指标不高,无法满足弹目相对运动模拟速度和加速度要求较高的武器系统开展仿真试验的弊端,提出一种新的激光驾束制导武器半实物仿真系统构建及试验方法。采用“二轴转台+负载支架”的仿真系统构建方式,利用二轴转台的转动角运动代替二维平动系统的线运动来实现导弹在激光信息场中弹目相对运动和位置变化的模拟,很好地解决了传统方法存在的种种弊端,试验结果进一步验证了该方法具有很好的仿真效果。     

激光末制导炮弹半实物仿真系统

根据激光末制导炮弹的组成和工作原理，介绍了半实物仿真试验的作用，设计了适合激光末制导炮弹试验的半实物仿真系统，研究了各仿真试验设备技术方案，重点对激光目标模拟器进行了研究，最后介绍了半实物仿真系统的试验模式。     

平面磨削温度场三维数值模拟及其试验研究

在考虑工件材料物理性能与温度的非线性关系情况下,采用三角形热源模型对一些典型的磨削工况进行了三维有限元仿真,获得了工件的温度分布.分析了热源模型、磨削液和工件材料的变物性等因素对磨削温度场的影响,得出了一些重要结论.利用热电偶法测量了磨削温度,发现有限元仿真值与实验测量值相当吻合;采用表面粗糙度仪探测了工件轮廓,验证了湿磨时磨削温度沿工件宽度方向的变化规律.     

一种基于蒙特卡罗法的激光引信回波信号仿真技术

激光引信探测目标受试验条件的限制，获得真实数据代价很高。考核激光引信系统性能的有效方法是回波信号的数字仿真。一般的仿真方法缺乏对大气悬浮粒子后向散射的描述，难以模拟真实作战环境中气悬粒子对激光引信的影响，本文采用了一种基于蒙特卡罗法的激光引信回波信号仿真算法，模拟目标回波激光脉冲能量的同时，利用概率统计方法推导了气悬粒子后向散射的激光脉冲能号计算的理论公式，并给出了仿真激光引信回波信号的算法步骤和仿真结果。     

基于有限元分析的弹载二次电源高加速寿命试验仿真模拟

针对高加速寿命试验(high accelerated life test, HALT)开展难度大、设备要求高的特点, 为获取某型导弹弹载电子设备温度工作极限, 基于有限元理论在开展温度场分布和等效应力分析的良好效果, 选取某型导弹导引头二次电源为研究对象, 开展HALT仿真试验。首先, 开展二次电源组件有限元分析, 建立三维模型, 定义材料参数, 进行网格划分, 设定边界条件。然后, 按照二次电源组件HALT方案设计要求和温度分析理论, 基于ANSYS软件开展组件的HALT仿真试验, 得到组件在高、低温步进应力载荷下的温度梯度分布和等效应力分布。最后通过分析试验结果, 确定二次电源组件高、低温工作极限范围。仿真试验表明, 二次电源组件在高温135 ℃会因为焊点脱落发生失效, 这为通过HALT仿真试验获取产品可靠性信息提供了新思路。     

电动轮自卸车盘式制动器宏观瞬态温度场数值计算

制动器瞬态温度场分布直接影响矿用自卸车制动盘的结构设计及寿命评估.在国内首台220吨矿用自卸车设计过程中,基于能量耗散原理,充分考虑移动热源对制动器温度场的影响,利用商业软件comsol模拟盘式制动器5次循环制动工况,得到制动器宏观瞬态温度场分布特点.同时,该分析方法在同类型的154t矿用自卸车制动器的仿真与试验对比中得到验证,结果有效,可靠,为电动轮自卸车盘式制动器设计与改进提供了参考.     

表面式加热器动态数学模型和仿真研究

对表面式加热器的基本结构和原理进行分析，建立了热力系统的动态数学模型。并进行了仿真研究。与实验数据比较本模型具有一定的精度。并且在软件的实现上采用模块化建模。     

应用PTC电加热器的卫星局部温度控制系统仿真

PTC电加热器使用具有正温度系数(PTC)的热敏材料作为加热元件，其电阻和发热功率可以根据自身的温度变化自发调节，从而达到控制受控对象温度变化的目的。为了研究PTC电加热器在卫星局部温度控制系统上的应用效果，应用集总参数法建立了这种温控系统PTC加热器及受控对象温度变化的动态特性模型，并对这种温度控制系统应用效果进行了仿真分析，仿真结果表明这种PTC电加热器可以起到降低受控对象温度变化幅度、改善卫星热控效果的作用。     

近程高速弹头的温度场与热应力数值仿真研究

采用工程估算方法,计算了近程高速弹头的非定常气动加热。利用气动加热以及蒙皮内部热传导建立热流量方程,得到沿弹体的温度-时间分布。基于特定的飞行条件,得出瞬时温度场的分布,以此作为有限元瞬态热分析温度边界条件。在有无沿厚度方向的温度梯度下,进行了热应力分析。计算结果表明,本方法快速、简捷,可应用于近程高速导弹的概念研究和多目标优化设计。     

渐开线直齿轮齿根裂纹扩展模拟

利用自由度耦合方法建立了具有旋转自由度的齿轮接触模型，用以分析齿轮的应力应变场。采用奇异单元和等参单元混合分网的方式建立了齿根裂纹的有限元模型。基于ANSYS有限元软件平台，依据弹性断裂力学理论编制了齿根裂纹生长的自动分析程序。模拟了渐开线直齿轮齿根裂纹扩展过程，模拟结果与试验结果相吻合。     

铜基复合型四极轨道电磁特性仿真分析

四轨电磁发射器在工作过程中, 电流集中引起的热效应会影响发射精度和轨道寿命。为缓解大电流带来的轨道热损伤及机械磨损问题, 提出铜基复合型四轨电磁发射器模型并对其电磁特性进行了研究。采用有限元方法, 对复合型和普通型四轨电磁发射器的电流密度和磁场分布进行了仿真对比; 分析了复合层参数对电流密度、磁场强度和电枢受力三方面的影响。仿真结果表明，复合型四轨电磁发射器能够降低电枢和轨道接触面的电流密度, 改善接触面的电流分布状况; 复合型四轨电磁发射器在特定位置处具有更大的磁场屏蔽范围, 能为智能弹药提供良好的磁场环境; 电流密度、磁场强度和电枢推力均随着铜-钢厚度比的增加而增大。     

平板电磁成形过程仿真研究

电磁成形是一种高能高速加工方法。成形过程的分析是电磁成形的基础理论研究。利用有限元方法建立了平板电磁成形过程的数值模型,根据平板电磁成形特性的理论分析确定了模型的边界条件和磁压力载荷。利用非线性有限元程序ADINA对平板自由胀形进行模拟。分析了平板电磁成形的动态过程。最后验证了模拟结果的正确性。     

基于小波有限元方法的复印纸张温度场仿真研究

复印机定影过程的温度场仿真研究对提高定影效果具有重要意义。由于定影过程温度场变化梯度大，用传统有限元分析时存在着明显的数值振荡，引起数值失真。本文利用Daubechies小波尺度函数，构造了适用于热传导问题分析的小波单元，对复印纸张复印过程的温度场变化进行了仿真研究，并与传统的有限元方法进行了比较，显示了小波单元对于大梯度问题分析的优越性，为了提高复印机的定影效果和改善复印机的性能研究提供了新方法。     

星载天线在轨热变形多因素影响仿真分析

热分析技术是星载天线设计工作中的关键技术,以一个抛物面天线为例,通过研究其在宇宙空间中的热平衡关系,依据热弹性理论运用热分析软件并结合正交试验法进行仿真计算,分析了影响星载天线温度场和型面均方根误差的主要因素,分析结果对节约大量的试验费用和提高可靠性具有重要的指导意义。     

连铸异型坯凝固过程的三维仿真分析

采用ABAQUS有限元软件,首次建立连铸异型坯凝固三维瞬态有限元传热模型,并利用Fortran语言编写用户子程序施加复杂传热边界条件,根据现有实测工艺参数对连铸异型坯的凝固过程进行三维仿真分析。重点分析异型坯横断面特征点温度的分布规律以及坯壳的增长规律,数值模拟结果与现场试验吻合。为连铸异型坯冷却制度的研究提供更加有效的手段,进而为连铸异型坯三维应力场的研究奠定基础。