红砂岩粗粒土弹塑性双屈服面模型试验研究

通过高速公路路基90区红砂岩粗粒土填料的大型常规三轴试验研究,建立了一个椭圆-双曲线弹塑性双屈服面本构模型,并确定了模型参数。该模型可以考虑红砂岩粗粒土的剪缩硬化性,模型参数确定方法简单。另外,对FLAC进行二次开发,建立了红砂岩粗粒土弹塑性双屈服面本构模型计算模块,利用该模块对高速公路红砂岩粗粒土路堤填筑过程中的变形进行了模拟计算。结果显示,双屈服面弹塑性模型计算的红砂岩粗粒土路堤沉降值与实测值接近,该模型能很好描述红砂岩粗粒土的应力应变关系。     

侧向送粉激光沉积中粉末与激光相互作用数学模型

为了确定侧向送粉激光沉积粉末到达基板时的温度状态,并分析各工艺参数对最终温度的影响,建立了侧向送粉激光沉积中粉末颗粒与激光相互作用的数学模型。结果表明:运动模型可以确定颗粒与激光相互作用时间,温升模型可以确定颗粒温升与作用时间的关系;运动模型中,喷嘴倾角为临界角时时间最长,激光光斑半径越大时间越长;温升模型中,粉末直径越大温度升高越慢,激光功率越大温度升高越快,光斑半径越小,温度升高越快;两个模型结合即可计算特定工艺条件粉末到达基板时的状态。     

非对称液压缸位移伺服系统的复合控制策略与试验研究

非对称液压缸的位移伺服系统存在两腔作用面积不等、系统模型不确定等特点,给液压缸高精度位移跟踪控制造成了巨大的困难。对此,提出以速度前馈为主与位移反馈为辅的复合控制策略。设计一种新的以控制电流和阀口压差为自变量的伺服阀流量计算模型,并根据该模型设计液压测试回路,通过测试结果辨识模型中的参数。根据伺服阀流量模型与目标位移轨迹计算速度前馈控制量。基于PI控制求出位移误差反馈控制量。最后,将速度前馈和位移反馈控制量相叠加作为伺服阀的驱动电压。通过试验得出在复合控制策略下液压缸位移跟踪的最大误差与目标位移幅值之比为2.1%,相对PID控制跟踪误差明显减小。提出的控制策略为生产实际中非对称液压缸的位移跟踪控制提供了一种简单、有效的方法。     

桩土系统分布参数的正反演理论与应用

根据静力学理论提出了分层非均匀土质、变截面和非均质桩身的复杂桩土系统在外荷载作用下，桩身位移满足的微分方程和边界条件，推导了线弹性和弹塑性条件下的微分方程解析解。在已知桩土力学参数的条件下，可以计算不同桩顶沉降下对应的荷载大小与桩身相应的内力、摩擦阻力和端承力大小，以及桩底的位移值；也可根据实测的若干个静荷试桩数据，通过作理论计算与实测曲线拟合分析处理，确定桩土系统的力学参数，然后进一步分析桩的受力机理。工程桩静荷试验和内力测试研究结果表明，理论分析的桩底位移和实际试验的残余沉降值比较吻合，计算的桩身内力与实测内力对应性较好，特别是利用４０００ｋＮ的静荷载试验结果进行反演拟合处理求得的桩土系统特性参数，推算外荷载为５２００ｋＮ对应的桩顶沉降值和桩底位移值，与实际５２００ｋＮ静荷载试验的结果很相近。     

选择合理施工工艺参数采用沉降差法控制石方路基压实质量

目前国内填石路基检测压实质量常采用干密度、沉降差、面波等单一方法进行质量检测,这些方法均存在一些不足。我们知道路堤压实质量与压路机的压实功率、碾压速度、压实遍数、铺筑厚度、填料粒径、填料强度等施工工艺参数有关。如果采用沉降差法检测压实质量并同时对施工工艺参数进行控制,能够有效地保证填石路堤的压实质量。     

恒流开式液体静压支承动力学建模及参数辨识方法

针对现有恒流开式液体静压支承线性动力学模型计算偏差较大问题,建立了液体静压支承的非线性动力学模型。基于液体静压支承振动响应,提出应用Fourier级数方法和最小二乘联合方法,识别该非线性动力学模型中的刚度与阻尼。同时,设计了多种阶跃激励作用下的实验工况,应用研制的实验平台,获取了各种工况条件的振动响应。结合液体静压支承的非线性动力学模型和提出的参数辨识方法,得到了液体静压支承的刚度、阻尼参数。在此基础上,对比识别的动力学参数计算的位移响应与实验值,发现理论值与实验值的决定系数都在0.97以上,从而验证了建立的非线性动力学和参数辨识方法的有效性。     

冷连轧机跳动辊张力计算模型的改进

介绍了冷连轧机入口段跳动辊功能,分析了带钢张力计算模型误差较大的原因,从而对模型进行了改进,模型中增加了机械结构参数和液压参数。生产实践表明,新模型计算精度提高了近20%     

TC4钛合金GTN损伤模型反向标定法研究

通过拉伸试验得到TC4钛合金载荷-位移曲线,研究反向标定法确定GTN孔洞损伤模型参数。通过有限元模拟,研究GTN模型6个待定参数对模拟结果的影响。结果表明,参数f0和fN需要通过反向标定法确定,εn可由拉伸试验确定,Sn可通过计算确定,fc和fF可由模拟结果直接给出;TC4钛合金的孔洞损伤随颈缩过程的产生迅速发展,直至断裂。     

焊接热影响区相变模型分析

以Kamamoto相变模型和Koistinen—Marburger相变模型为基础,研究了焊接热影响区相变的数值计算方法。提出了Kamamoto相变模型的参数是以相变开始温度以为自变量的连续函数的观点,详细讨论了Kamamoto。相变模型参数的计算方法,提出提高模型计算精度的方法,并进一步讨论了该相变计算模型的应用范围,进而确定了完整的焊接热影响区相变计算模型。     

基于ABAQUS的多点成形有限元模型的建立与验证

利用ABAQUS建立了传统多点成形与力-位移分控多点成形两种模式的数值模型,两种模型均可实现压头的随动偏转,计算效率高。在力-位移分控多点成形数值模型中,能够对200个基本体分别施加位移加载曲线和力加载曲线。以1050铝合金为原材料,对半径为200 mm的圆柱面进行成形实验,将实验数据与模拟数据进行比较,结果表明:模拟结果与实验结果具有较好的一致性。     

钢板水火加工温度场热源参数预报研究

本文以水火弯板加工过程中的燃气流量、火焰移动速度、加工时间和钢板厚度作为输入参数,热源热效率和热源半径作为输出结果,建立了一种可以预测水火弯板热源模型参数的BP神经网络方法.应用神经网络预测结果设定水火弯板数值模拟时钢板表面的热流载荷参数,基于ANSYS软件得到钢板水火弯板温度场数值计算结果.经应用实例验证,以BP神经网络输出为热源参数的水火弯板数值计算结果与试验测试结果基本一致,说明本文所建立的BP神经网络方法可以用来预测水火弯板温度场热源模型参数.     

Investigation and Modeling of Austenite Grain Evolution for a Typical High-strength Low-alloy Steel during Soaking and Deformation Process

The final mechanical properties of components greatly depend on their grain size. It is necessary to study the grain evolution during different thermomechanical processes. In the study, the real-time austenite grain evolution of a high-strength low-alloy (HSLA) steel during the soaking process is investigated by in situ experiments. The effects of different deformation parameters on the dynamic recrystallization (DRX) kinetic behaviors are investigated by hot compression experiments. Based on the observations and statistics of the microstructures at different thermomechanical processes, a unified grain size model is established to evaluate the effects of soaking parameters and deformation parameters on the austenite grain evolution. Also, the DRX kinetic model and critical strain model are established, which can describe the effects of the soaking process on the DRX kinetics process well. The established grain size model and DRX kinetic model are compiled into the numerical simulation software using Fortran language. The austenite grain evolution of the material under different deformation conditions is simulated, which is consistent with the experimental results. It indicates that the established model is reliable, and can be used to simulate and predict the grain size during different thermomechanical processes accurately.     

磨料池内气固两相流模型的建立与分析

为研究磨料池内复杂的气固流动现象和规律,采用全尺度直接数值模拟法。基于改进的内嵌边界法,通过流场控制方程、数值求解、并行计算等方法,建立气体湍流与磨粒的运动耦合模型,以分析磨料池内的气固流动特性。通过分析入口气体速度、磨粒高度对磨料池内气固两相流动状态的影响,选择合适的方案以提高系统稳定性。验证了磨料池内颗粒、壁面和拟序结构的耦合作用使得颗粒出现扩散、局部富集、壁面沉降及再悬浮现象。研究结果为磨料池结构的优化设计提供了参考。     

激光深熔温度场数值模拟热源模型分析

热源模型是激光深熔焊温度场数值模拟分析的关键。在分析连续和脉冲激光深熔焊焊缝形状特征的基础上，构建了组合热源模型，讨论了热源模型参数的确定方法。应用所建立的热源模型模拟分析了激光深熔焊焊缝边界形状，并与实验结果进行了比较。     

BT25钛合金β相区动态再结晶行为及数值模拟

利用Gleeble-3500型热模拟试验机对BT25钛合金进行单道次等温压缩实验,分别采用Najafizadeh-Jonas加工硬化率模型和Cingara-McQueen流变应力模型研究了合金在变形温度1040~1100℃,应变速率0.001~1 s^-1和最大压下率为60%的条件下动态再结晶的临界条件,分析真应力-真应变曲线,计算加工硬化率并建立了临界应变模型;同时通过线性回归法计算材料参数,构建JMAK动态再结晶动力学方程,并采用该模型模拟了BT25钛合金在热变形过程中动态再结晶行为。结果显示:流动应力表现出对应变速率和变形温度非常敏感;高温和低应变速率有利于DRX发生;有限元模型对DRX体积分数的预测误差在10%以内。该模型具有良好的预测能力,为工业生产中塑性变形和微观结构的预测提供了有效的工具。     

Modeling and analysis of resistance spot welding based on neural network

A numerical study on the multi-parameter control method based on nonlinear auto-regressive with exogenous input neural network (NARX) is presented here. Welding current was set as the input parameter; electrode displacement and dynamic resistance were set as the output parameters. The NARX model using these parameters was set up to simulate the multi-parameter resistance spot welding process. By comparing actual experimental data and NARX model output data, it was validated that the results from the model reflect the relationship between input parameter and output parameters correctly under the influence of many affecting factors.     

Three-dimensional characteristics analysis of the wire-tool vibration considering spatial temperature field and electromagnetic field in WEDM

In this paper, a three-dimensional multi-physics coupling model (thermal model, electromagnetic field model and structural model) is proposed for analyzing and controlling the vibration of wire electrode in cutting thin plate process. Firstly, a three-dimensional thermal model is developed to evaluate temperature distribution of wire electrode considering heat convection and heat conduction, and the numerical solutions of wire temperature increment are performed under different process parameters. Secondly, the mechanism of electromagnetic force acting on wire tool is clarified in detail, and a spacial finite element method (FEM) program is designed to analyze the electromagnetic field considering electromagnetic induction. Then, combining thermal model with electromagnetic field model, and conventional structural model, a multi-physics coupling model is established to acquire the frequency and amplitude of wire vibration under random multiple-spark discharges. Furthermore, the simulational results of multi-physics coupling model on wire vibration show a good agreement with experimental data, and the influencing rules of processing parameters on wire vibration are also illustrated to seek the best parameter combination. Eventually, three practical methods are presented to restrain wire vibration performance, and the significant effects on suppressing the wire vibration and improving geometric accuracy have been obtained.     

Three dimensional numerical simulation of welding temperature fields in stainless steel

Three kinds of mathematical models representing welding heat sources are presented. Among them, Gaussian model and double eUipsoidal model are used to analyze the thermal distributions with finite element method. At the same time, this paper analyzed the influences of the heat source models, the latent heat and the welding parameters on the temperature distributions. The comparisons between the simulated results and the experiments show double eUipsoidal model is good for three-dimensional numerical simulations. Furthermore, the adaptive mesh technique is applied in the three-dimeusional model which greatly reduces the number of nodes and elements in the simulation.     

破碎带围岩参数确定有限元反演试验研究

文章提出了一种浅埋隧道破碎带围岩参数识别的简易方法,该方法基于弹塑性地基模型,利用荷载试验的测点位移,通过有限元反演理论的遗传算法,反演计算隧道破碎带围岩基本参数。将该方法应用于界牌坳浅埋隧道破碎带围岩参数识别,进行了隧道破碎带围岩段岩基的荷载试验,并建立了反演计算模型,反演计算得到界牌坳隧道破碎带围岩的4个基本参数(E、μ、c、Φ)。最后,将反演计算所得破碎带围岩参数输入界牌坳隧道破碎带段有限元正分析计算模型,计算各施工步隧洞拱顶下沉和水平收敛,计算结果与实测值接近,说明所得岩体参数符合实际情况。