金属基纤维增强复合材料浇铸过程的数值模拟

研究了如何应用数值方法模拟用金属液浸润纤维预测模来制造金属基复合材料的过程。采用有限元方法研究了渗流、热传导、应力、应变的演变过程、推导了相应的有限元方程,编制了轴对称情形下的计算程序。     

金属基复合材料浇铸过程模型的混合有限元分析

采用混合有限元法对金属基复合材料制造浇铸过程的数学模型进行了讨论,给出了模型近似解的计算格式,在此基础上,对其混合有限元格式作了误差分析。     

金属基复合材料中增强颗粒微观应力的数值分析

采用有限元方法分析了在微观状态下的颗粒增强金属基复合材料中颗粒的受力。颗粒简化成圆球、圆锥、圆柱和带圆角的圆柱形状。结果表明，由于颗粒和基体的弹性模量的差异，使颗粒出现应力集中。圆柱形颗粒的应力集中在基体达到屈服后要远远高于其他三种颗粒。同时，随着圆柱形颗粒的长径比增大，应力集中也增大。     

金属基复合材料国家重点实验室建成

金属基复合材料,是在各金属基体内用多种不同复合工艺,加进增强体,如碳纤维、硼纤维、碳化硅及氧化铝颗粒,以改进特定所需的比强度、比钢度、导电性、耐磨性、减震性、热膨胀……等等多种机械物理性能,在新兴高科技领域,宇航、航空、能源及民用机电工业,汽车、电机、电刷、仪器仪表     

单颗粒增强复合材料破裂过程的数值模拟

采用MFPA^2D数值模拟软件,对单颗粒增强增韧脆性基复合材料在单轴拉伸荷载作用下经变形、损伤直至破坏的全过程进行模拟．模拟结果表明脆性基体分别加入复合刚性颗粒和柔性颗粒后具有不同的破坏机制,加入刚性颗粒对材料的强度没有的改善,而加入柔性颗粒后材料的强度虽有所下降,但材料的韧性可以得以显著提高．     

三维纤维过滤介质压力损失数值模拟

目前纤维过滤介质压力损失的研究大多基于纤维的二维规则排列及低速过滤状态,这与实际过滤介质构造及过滤运行状态存在一定的差异.基于VBA编程,创建三维随机排列纤维过滤介质模型,采用计算流体动力学(CFD)软件模拟计算其内部流场,研究低速及高速过滤状态下压力损失与速度的关系,研究结果表明:模型内部的流体流动呈现线性流区和非线性流区两种流动区域,且两种流动区域的雷诺数临界值为0.33;当流体平均速度大于0.3 m/s对,压力损失与流体平均速度不再是简单的线性关系.通过对模拟数据的分析,提出了适合于线性流区及非线性流区的压力损失-流体平均速度关系表达式.     

金属基复合材料的研究现状

简述了金属基复合材料的种类以及制造方法,总结和分析了在金属基复合材料研究中存在的问题和国内外研究现状,并探讨了其未来的研究发展方向.     

非织造复合材料模压成形冷却过程数值模拟

针对非织造复合材料模压成形的冷却过程,从材料、模具及成形工艺三方面探讨了影响制品冷却效果的因素.基于Laplace传热理论,建立了模压成形模具的三维稳态仿真模型以及制品的一维瞬态仿真模型.以汽车左右轮罩地毯为例,进行了三维数值模拟仿真及实验验证.轮罩地毯31个特征点的仿真结果在数量级及分布趋势方面均与现场测量数据比较吻合,证明了非织造复合材料模压成形冷却过程数值模拟的精度和实用性.     

金属基复合材料参数对断裂韧性的影响

提出新的断裂理论模型，描述粒子强化的金属基复合材料的屈服强度，杨氏模量，粒子尺寸等材料参数与平面应变断裂韧性的关系，揭示粒子尺寸对断裂韧性的影响，并与实验相比较，结果表明：该模型与实验相吻合。     

Numerical Simulation System for Casting Process in Concurrent Engineering

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｋｅｙｏｆＣｏｎｃｕｒｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（ＣＥ）ｉｓａｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｐｐｒｏａｃｈｔｏｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ,ｃｏｎｃｕｒｅｎｔｄｅｓｉｇｎｏｆｐｒｏｄｕｃｔａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｅｄｐｒｏｃｅｓｅ...     

铸件溶解扩散焊补过程温度场的数值模拟

开发了一种用于铸件溶解扩散焊焊补过程温度场计算的有限元微机软件，实测结果证实了软件计算的正确性。运用该软件分析了热影响区硬度升高的原因并找出了解该问题的途径。     

镁合金薄带双辊铸轧过程的数值模拟

基于立式薄带双辊铸轧工艺的特点,采用有限元法求解镁合金薄带双辊铸轧过程的三维宏观传输方程,并应用ANSYS软件的智能网格划分技术,实现了对铸轧过程中熔池内部温度场、速度场及凝固过程的耦合模拟.分析了铸轧速度及浇注温度等主要工艺参数对熔池内流场、温度场和凝固终了点的影响规律.研究结果表明,随着浇注温度和铸轧速度的增加,熔池出口处的温度升高,凝固终了点向熔池出口处移动.通过对模拟结果的讨论,给出了适合镁合金薄带铸轧过程的工艺参数:浇注温度为640~660℃,铸轧速度为20~30 m/min.     

水平连铸灰铁矩形截面型材凝固过程数值模拟

以５０ｍｍ×９０ｍｍ水平连铸灰铁型材为对象利用直接差分法在反算结晶器内表面热流边界的条件下，并基于型材表面热流等于结晶器相应部位热流的基础上［１］，进行了同时计及轴向传热的三维凝固的数值模拟。将模拟结果与实际结晶前缘相比较，证明模拟结果与实际相吻合。     

先进树脂基复合材料微波固化过程数值模拟

在深入分析玻璃纤维/环氧树脂复合材料微波固化过程的基础上，结合电磁学、传热学及固化动力学理论，建立了一个含有2项内热源的电磁场 温度场 固化度场耦合模型，基于该多物理场耦合模型，对玻璃纤维/环氧树脂复合材料NOL环的微波固化过程进行了仿真模拟，将仿真结果与传统热固化过程进行了对比研究， 得到结论为：微波固化方式较传统热固化方式缩短了复合材料达到既定固化温度的时间，降低了复合材料NOL环内部的固化度分布梯度，有效改善了固化均匀性。复合材料微波固化过程数值模拟的实现，为微波固化技术的研究提供了一种可行的方法途径。     

复合铸锭包覆铸造的数值模拟

建立了一个用来描述4045/3003复合铸锭包覆铸造过程的数学模型,对包覆铸造过程中的流场和温度场进行了数值计算,重点针对铸造速度对流场、温度场的影响规律,并将计算结果和实验测温结果进行了对比.结果表明,适当提高铸造速度有利于两种合金的复合,但是铸造速度过大时,导致芯材支撑层厚度太薄、温度太高,以致复合界面处发生重熔,复合失败,为保证包覆铸造过程的顺利进行,较为合理的铸造速度应为100mm/min.计算结果和实验测温结果存在良好的对应关系,微观组织表明两种合金的结合是一种冶金结合,模拟结果可有效预测界面复合成功与否,对进一步优化包覆铸造工艺方案提供科学指导.     

铸钢件缩孔缩松形成过程的数值模拟

提出了预测铸钢件中缩松缺陷的数值方法，考虑了传热、枝晶间液相流动和气体析出等因素。计算和实浇了三个不同直径的圆柱形铸钢件，计算结果与实验结果基本一致。还提出了预测铸钢件编松的新判ＧＦ／ＲＦ ＧＦ／ＲＦ（ＧＦ为临界固相率梯度， ＲＦ为临界固相率推进速度），并在生产中得到了应用。     

连铸结晶器中钢液三维紊流流动的数值模拟

针对连铸结晶器中钢液的紊流流动特点，建立了有限元求解这一限定空间射流的三维紊流时均场的方法，用水模拟试验结果验证了文中所用模型和计算方法的可靠性，且对实际工况条件下的板坯连铸结晶器中的三维紊流流动进行了模拟计算．其方法可用于分析各种结晶器液池中的流动特征，并为凝固壳厚度的模拟计算和板坯质量控制奠定了基础．此外，指出了前人计算中在边界条件上的不合理性     

连续铸造复合轧辊结晶器流场的数值模拟

采用湍流两方程模型,对连续铸造复合轧辊组合结晶器内钢液的流场进行了数值模拟研究,分析了拉坯速度及浇注倾角等工艺参数对组合结晶器内钢液流场的影响.结果表明:钢液进入组合结晶器后分为三个流股,其中的两个流股对称地沿周向流动的同时向上反卷,在组合结晶器的上部形成两个对称的漩涡;另一个流股沿周向流动的同时向下流动,最终以几乎相等的流速流出结晶器.涡心位置随着拉坯速度的增大而下移,同一拉坯速度下,漩涡涡心在浇注倾角为60°左右时最低.在相同的拉坯速度下,随着浇注倾角的增大,钢液流股的穿透深度也随之增大.浇注倾角为15°时,钢液对辊芯的冲刷速度较大,而浇注倾角为90°时,钢液对辊芯的冲刷速度较小.