轴向冲击载荷作用下泡沫金属填充薄壁金属圆管吸能特性研究

对不同几何尺寸的泡沫铝填充薄壁金属圆管结构进行了轴向压缩数值模拟,研究其吸能性能,对比了各种几何参数对结构耐撞性能的不同影响,发现填充结构的尺寸对结构的耐撞性影响显著。研究结果显示,泡沫铝密度和薄壁圆管长度对填充结构吸能性有较大影响,而外筒尺寸对填充结构吸能性影响不大。     

薄壁铝合金型材稳态挤压模拟分析和实验验证

采用HyperXtrude软件模拟了薄壁铝合金型材的稳态挤压过程.模拟结果显示型材的中心部位向上翘起,这是由于出口流动速度图中A区域的挤出速度明显快于其他区域导致的.随后的实验验证表明型材的中心部位确有向上翘起现象,测量结果表明试模实验挤出的型材平面度超差,属不合格产品,这证明模拟结果是准确的.HyperXtrude软件能够比较准确的预测挤压过程中型材各部位的流速和变形,这对于在早期设计阶段就能修正模具缺陷是至关重要的.     

铝合金T形接头在静态加载下的力学行为模拟

在铝合金汽车车身结构中,T形接头是一种重要的结构形式.采用汽车车身应用的6063铝合金四方型材,用TIG焊接成T形接头进行实验,同时采用ABAQUS有限元软件对T形接头在静载条件下的屈服、变形和破坏行为进行了模拟.结果表明:接头的性能不能简单地用理论上焊接接头的三个主要区域的性能来代替;材料参数中采用剪切断裂判据对铝合金结构件的模拟有一定的可行性;T形接头模型的建立可以为汽车车身结构模拟模型的建立提供理论依据.     

时效时间对6063铝合金准静态压缩性能的影响

以6063铝合金汽车吸能型材为研究对象,采用准静态轴向加载方式,从组织、力学性能等方面研究不同时效制度对6063铝合金型材准静态压缩性能的影响。结果表明：当时效温度为200 ℃时,随着时效时间的延长,合金组织中大尺寸析出相的数量呈先增加后减少的趋势,粗晶层厚度基本不变;随着时效时间的延长,6063铝合金型材的强度、硬度升高,同时准静态压缩的承载能力增强,时效时间6 h时承载能力达到峰值;6063铝合金型材的吸能性能随时效时间的延长而提高,时效时间6 h的吸收功较2 h的提高了48%。     

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。     

数值模拟技术在高铁用7050铝合金型材挤压中的应用

采用Hyper Xtrude软件模拟了高铁用7050铝合金结构型材的稳态挤压过程.模拟结果显示型材筋板中部流动速度较慢,导致型材上下大平面与筋部连接处产生凹陷.随后的万吨挤压试模生产证明型材确实存在此缺陷,并存在焊合不良的现象,且型材筋板壁厚超差.试模结果证明模拟结果是准确的.该方法将有望实现挤压模具的"零试模"目标.     

铝合金三维弯曲管件差速挤压过程有限元模拟

本文采用材料流动控制方法,实现了弯曲管件一次性挤压成形;采用有限元法,在DEFORM-3D有限元商业软件上实现了弯曲管件双凸模差速挤出过程的三维数值模拟,分析了双凸模挤压过程速度场分布、材料流动规律、挤压力、应力场和应变场的分布以及在4个凸模作用下实现了管材的空间弯曲;介绍了一次性挤压直接成形弯曲管件的机理,对实际模具设计将具有重要的指导意义.     

含孔薄壁方管结构吸能的数值模拟研究

针对含孔薄壁方管的力学性能有较大差异的问题,对于不同结构的铝合金薄壁方管,分别进行轴向冲击载荷作用下的有限元数值模拟的动态力学行为研究. 比较了各种薄壁开孔结构的能量吸收性能,及其耐撞性的各种参数,如比吸能(SEA)及平均破坏力、峰值破坏力等. 研究结果表明,与无孔方管对比,开孔方管初始峰值载荷变化很小,但是其比吸能有不同程度的变化. 在本文研究的范围内,开孔位置为L₀=0.50L的4方孔方管吸能效果最好.     

显式有限元技术在车身薄壁梁结构件数值模拟中的应用

对汽车碰撞中车身主要吸能构件之一的典型截面的薄壁梁进行了动态仿真．介绍了动态显式有限元技术的基本理论,指出了薄壁梁构件仿真的关键技术,即接触碰撞算法和焊点的模拟,着重讨论了对焊点的处理情况,并在自主开发的程序中完成了整个仿真计算,最后将有限元仿真结果和试验结果进行了比较,可以看出应用该算法能够较好地模拟梁的屈曲变形情况,算法的有效性得以验证。     

铝合金薄壁矩形管绕弯成形起皱极限的预测

失稳起皱是铝合金薄壁矩形波导管绕弯成形过程中的主要缺陷之一,严重制约着薄壁矩形管绕弯成形极限的提高。笔者采用有限元数值模拟结合正交回归分析的方法,建立了薄壁矩形管绕弯成形起皱波纹度回归预测模型,并通过实验验证了该模型的可靠性;在此基础上推导出了基于失稳起皱成形极限的解析模型。研究获得了芯头个数、防皱块与管坯间隙及芯模与管坯间隙对起皱极限的影响规律,并获得了铝合金薄壁矩形管绕弯成形起皱极限图。该研究为提高实际生产中薄壁矩形管绕弯成形质量提供了依据和指导。     

双辊铸轧超高强铝合金有限元数值模拟

采用有限元法对双辊铸轧7075和7050铝合金的工艺过程进行了数值模拟,研究了合金成分和铸轧速度对铸轧熔池内温度场、流场和凝固场的影响规律。结果表明,在同一铸轧速度条件下,随着合金的等效比热增大,合金在铸轧熔池内的温度梯度随之减小,凝固速率减慢;对于同一种合金,随着铸轧速度增加,合金的速度梯度随之增大,熔池内所形成漩涡的位置下降。模拟结果为下一步的铸轧实验提供了理论依据。     

竖向荷载下土工袋的有限元数值模拟

利用有限元数值模拟方法,研究土工袋在竖向荷载下的变形、孔隙水压力、应力及袋子张力。土工袋由土体和编织袋2种材料组成,土体采用修正剑桥本构模型,编织袋采用改进的两节点张拉杆单元模拟。计算结果表明,竖向荷载下土工袋的最大水平位移和竖向位移分别发生在土工袋两侧边缘和土工袋表层,孔隙水压力随加载时间先增长后消散,同时,袋子的平均张力与荷载呈近似线性关系。     

薄壁轴向微沟槽铜管高速旋压成形数值模拟

本文利用有限元分析软件MARC对薄壁轴向微沟槽铜管钢球高速旋压成形过程进行模拟,建立了简化的1/4旋转对称模型,并采用了更新拉格朗日算法和全局网格重划分技术,成功解决了模拟过程中的网格穿透和收敛问题.对薄壁微沟槽铜管的成形特征和残余应力、等效应力应变的分布规律进行了分析.结果表明,成形过程中,金属会出现回弹效应并由此产生凹口等缺陷;等效应力应变及三向应力应变沿轴向呈层状分布,表层应力超过材料应力极限导致铜屑产生,且易出现断管现象;沟槽底部的等效应力应变和残余应力大于齿顶与外表面.过大的残余应力容易造成材料脆化,进而产生粗糙形貌.该研究对优化成形工艺参数,抑制缺陷产生有着重要意义.     

铝合金屋面系统抗风连接受力性能分析

以某航站楼工程为背景,对目前常用的咬边连接式铝合金屋面结构系统进行了抗风承载力数值模拟分析。提出了两步分析法,有效地克服了面板与支托接触分析带来的困难和不便。通过对屋面结构系统各构件的抗风性能数值分析,得到了这种屋面连接系统的失效模式,并获得了该屋面结构系统的抗风极限承载能力以及抗风失效时各构件材料强度的利用效率。研究结果可为铝合金屋面设计提供参考和依据。     

韧性断裂机理的理论探讨与基于铝合金薄板韧性断裂准则的修正

对韧性材料的断裂机理进行理论研究.当裂纹尖端附近两个相邻的材料微单元体的破坏面共面或共线时,裂纹可以通过破坏面扩展并传递到相邻的单元;当两个单元体的破坏面与两单元体中心线成一定角度时,两单元体之间将产生相对滑动或旋转,使得两破坏面之间重新共面或共线,从而使得裂纹可以扩展,形成一个连续的裂纹开裂面.基于铝合金6063薄板修正韧性材料的断裂准则,并用简单的平面应力状态下的平板拉伸试验和平面应变状态下的缺口拉伸试验,结合有限元ABAQUS计算求得韧性断裂准则中的材料常数.     

复杂受力状态下密肋复合墙体框格有限元模拟

基于通用有限元计算分析软件并结合自定义材料子程序模型,对水平往复荷载及轴压力下的密肋复合墙体框格试件进行了梁式建模、壳式建模及梁壳式建模方式下的数值模拟.基于不同有限元建模方式,混凝土材料模型分别选用汪混凝土本构模型和经典混凝土弹塑性+断裂本构模型,而钢筋材料模型统一采用汪钢筋本构模型.通过计算结果与试验结果的对比分析,探讨了影响往复荷载下密肋复合墙体框格数值模拟的主要因素.     

温度及应变速率对7075铝合金临界损伤因子的影响

解析Cockroft-Lathem韧性累积损伤计算原理,提出基于损伤敏感率演变规律求解临界损伤因子的方法。完成不同温度和应变速率条件下多组7075铝合金试样的热物理模拟压缩试验,以采集到的真实应力应变数据作为数值计算损伤值的底层材料模型,以最大损伤值出现的镦粗鼓外缘部位为研究区域,获得损伤敏感率在变形初期快速下降至后期逐步趋于0的损伤软化规律,而损伤软化现象对应变速率较为敏感。以损伤敏感率为0作为临界损伤因子出现的时机,获得7075铝合金在温度573～723K、应变速率0.01～10s-1下的临界损伤因子分布规律。结果显示其不是常数,而是为在0.255～0.453范围内变化的变量,其在高的温度下对应变速率更为敏感,在高的应变速率下对温度更为敏感。     

镁元素对挤压高铝锌合金的组织与性能的影响

研究了镁元素对挤压高铝锌合金的组织和力学性能的影响,结果表明：与未加镁的合金相比,加入0.015%Mg,合金挤压态的抗拉强度从366 MPa提高到467 MPa、布氏硬度从HB91提高到HB114,伸长率从43.6%降低到27%;在320 ℃×2 h固溶处理水淬室温自然时效状态下,合金的抗拉强度从389 MPa提高到488 MPa,布氏硬度从HB107提高到HB139,伸长率从41%降低到28.3%;镁元素影响过饱和β相转变和分解产物形态,能阻碍合金的共析分解和室温时效脱溶析出。