基于流固双向耦合仿真的热气球装置空气外流场分析

在热气球装置数值仿真计算过程中使用流固双向耦合和动边界方法,降低了模拟过程中因忽略流固耦合作用和热气球装置的变形造成的误差,大大提高了数值计算的模拟精度。考虑力和位移的双向耦合作用,依据4阶Runge-Kutta方法,设计了热气球空气外流场的数学模型,采用UDF自定义函数编制了流固双向耦合作用程序。通过计算得到热气球的速度压力分布云图、升力曲线以及热气球的变形曲线。对结果进行分析发现:数值仿真模拟结果和理论结果相吻合,从而验证了算法的有效性和可靠性,为航热气球装置的稳定性研究提供了理论依据。     

软岩地下洞库施工的水土耦合有限元模拟

为了解决饱和软岩地下洞库开挖稳定数值模拟分析中的2项关键问题:合适的本构模型和超孔隙水压对岩体受力变形的影响,基于软岩的类超固结土性质,将下负荷面理论应用于修正剑桥模型,推导出适用于研究软岩地层开挖数值模拟的简易本构模型,并通过三轴试验结果与数值模拟结果相比较验证新本构模型的适用性;然后通过某一实际软岩地下洞库开挖工程的数值模拟,对比分析水土耦合和水土非耦合方法得到的数值模拟结果与现场实测结果间的符合程度.结果表明,新提出的所需参数较少的简易软岩本构模型能较好地模拟岩体在开挖过程中的受力变形特征,同时发现采用水土耦合算法模拟饱和软岩地下洞室开挖能够很好地模拟实际开挖过程中围岩的受力与变形情况.     

厚壁球冠结构焊接变形及残余应力数值实验研究

潜艇球面艏端隔壁结构在工程焊接过程中产生的焊接变形及残余应力是关系到潜艇安全的重要指标．为了保证焊接构件的可靠性，准确推断潜艇球面艏端隔壁构件焊接过程中的力学行为，有必要针对厚壁球冠结构的焊接变形及残余应力进行数值实验分析．该文在大型有限元软件ANSYS的基础上，开发了相应的焊接程序，对焊接过程中结构的应力、变形进行了数值模拟；并将模拟结果与相关的理论值及实验值进行对比分析．对比结果表明，数值实验结果与理论结果基本吻合，可以满足工程要求．在此基础上，对厚壁球冠结构的焊接过程进行三维有限元分析，得到了球冠结构焊接时的变形及残余应力的变化规律，为结构的加工工艺提供了可靠的依据．     

软岩巷道“三锚”支护过程对巷道围岩稳定性影响

通过数值模拟和正交试验确定锚索、锚注、复喷的相关参数和最佳的支护工艺过程即：开挖→初次喷射混凝土→锚杆→锚索→复喷→锚注;运用FLAC模拟了软岩巷道逐步开挖和支护的过程,分析了不同的支护工艺过程下巷道围岩应力和位移的变化,进一步论证了最佳的支护工艺过程能有效的控制围岩的变形。这些为软岩巷道的支护工艺过程设计提供了理论参考,同时对于复杂条件下巷道支护的技术实践,具有重要的指导作用。     

软岩隧道开挖与支护的三维有限元仿真分析

为了验证某国防隧道工程设计和施工方案的可行性,根据地下结构设计理论和岩石屈服的Drucker—Prager准则,考虑到围岩的自身承载能力,用ANSYS9.0软件对该隧道的开挖与支护过程进行三维有限元模拟,对设计参数进行验证,对周边围岩变形和初期支护效果进行综合分析,得出结论：该设计方案可行,初期支护满足要求,围岩能够自行稳定,该数值分析结果与现场实测结果一致,可为相关工程设计和现场施工提供理论指导。     

汽车后门外板件冲压成形CAE研究

介绍了金属板料冲压成形数值模拟理论和主要步骤。利用Dynaform软件完成了汽车后门外板件冲压成形过程的仿真,得到了优化的工艺参数。模拟结果验证了方法的可行性。     

合肥地铁创新大道站深基坑支护结构变形规律及优化

地铁基坑施工过程中支护结构应力变化和优化设计是施工的重点。通过对创新大道站地铁基坑进行数值模拟,得出了地表沉降和围护结构的受力及变形特性,并与监测数据进行对比,结果验证了模拟的正确性。基于数值模拟结果,对基坑支护结构进行优化,使其能够满足基坑设计安全和经济效益两个主要优化目标。优化后新方案的最大变形量仍能满足技术规范的要求。同时能够节约经济成本,缩短施工工期,具备一定的可实施性。     

热挤压工艺过程非稳态的有限元分析

依据工艺试验所得数据,采用有限元软件对铝棒材挤压成形过程的温度场进行了数值模拟,得出了反映该过程温度场分布和变化情况的云图,并结合实验研究和模拟结果对其工艺规律进行了深入分析.研究结果表明:保压时间是决定工艺稳定性和制件质量的重要工艺参数,合适的保压时间可使挤压过程中变形区金属始终处于半固态,保证工艺的顺利实施.该结论为进一步设计优化工艺参数提供了理论依据.     

夹层板大挠度问题的力学表征与数值模拟

随着材料制备工艺的发展和成型加工技术的日趋完善,夹层板在现代航空领域结构设计中获得了广泛应用,以获得理想的重量及其它功能性指标,工程分析时往往利用薄板理论进行近似分析,这忽略了夹层板的良好的抗弯特性,给分析结果带来较大误差。在薄板大挠度问题及夹层板相关理论的基础上,提出分段叠加法分析大挠度夹层板的变形机理,并利用有限元进行了数值模拟,结合某型飞机蜂窝轮舱壁板静力试验验证了夹层板大挠度变形机理的合理性,证明了叠加法的有效性。     

板边预弯弹复解析及实验研究

采用双线性硬化材料模型,基于小曲率弯曲变形假设,建立了预弯成形弹复理论解析模型,得到了预弯回弹后弯曲角与工艺参数之间的数学表达式。用VC软件编程进行数值计算,并进行了实验验证,理论计算结果与实验结果比较一致,验证了理论解析的正确性。研究结果为实际生产快速准确制定预弯成形工艺参数提供了理论依据,为大型直缝焊管板边预弯成形工艺规划CAPP系统设计奠定了理论基础。     

杯形件反挤压变形力的滑移线场数值分析解

因工程设计中挤压力的计算依赖于经验公式,误差较大且不利于优化设计,基于经典塑性理论,运用数学方法探索更准确方便的挤压力的求解模型。以滑移线场为理论平台,以杯形件反挤压过程为研究对象,分析不同压缩比的系列滑移线特征并叠加得到代表滑移线场。在求解应力场及变形力的基础上,通过曲线拟合方法研究滑移线场参数与模具几何参数的解析关系,从而建立变形物理参数与几何参数的数值分析模型。该数值分析模型所得解析解比滑移线场数值解具有更明显的物理意义,在知道变形几何参数的前提下,可方便求解挤压力。最后通过实测挤压力、并结合经验公式进行验证。结果表明数值分析模型计算结果较准确,并可作为目标函数实现工艺优化设计。     

FORTRAN语言实现河流数值模拟的初步可视化

详细介绍了用FORTRAN语言实现水沙数学模型水位流量动态显示的方法.基于FORTRANQUICK WIN运行环境,在数据运算处理庞大的一维非恒定水沙数学模型中,加入QUICKWIN绘图语句,利用其绘图功能,实现了在程序运行过程中各关键参数如水位、流量的变化过程的动态显示,从某种程度上达到虚拟现实的效果,为水沙数学模型的可视化奠定基础.     

皮尔格冷轧无缝钢管成形过程组织演变过程研究

皮尔格冷轧技术作为冷轧无缝金属管材最主要的技术手段,具有材料利用率高、截面累积变形量大及加工精度高等特点,以LG-60皮尔格冷轧管机轧制304不锈钢为研究对象建立数值仿真模型,分析不同轧制工艺参数对皮尔格冷轧成形的影响规律。结合轧制实验,截取管材不同的变形段利用金相显微镜、扫描电镜以及X射线衍射仪分析研究了皮尔格冷轧过程中钢管组织演变规律,结果表明：本文所使用工艺参数条件均可以满足管材的塑性变形要求,但在轧制过程中极有可能形成裂纹或其他缺陷。因此通过对皮尔格冷轧仿真过程中轧制力、管材等效应力、残余应力以及外径回弹量等关键参数分析,获得基于送进量、回转角和Q值最优工艺参数,同时,发现轧制过程中随着变形量的增大,试样内部产生了大量位错,晶粒发生了碎化,晶粒尺寸减小,轧制过程中有奥氏体γ相转变为α''-马氏体相。     

基于相对湿度场和变模量本构的岩土膨胀分析模型

随着含水率的增加,红层岩土材料会表现出体应变增加而变形模量降低的双重特征。为研究荷载作用下含水率变化对岩土体变形的影响,本文在湿度应力场理论的基础上,对含水率进行归一化处理,提出基于相对湿度的变模量本构,建立了岩土膨胀分析模型。以压实红黏土和红层黏土岩为研究对象,首先开展侧限膨胀试验,对稳态模型参数和不同法向应力条件下变形模量随含水率的变化规律进行了反演。试验结果表明：压实土和黏土岩都具有一定的膨胀性,膨胀力分别为225kPa和112.5kPa,无荷载侧限膨胀率分别为0.345和0.205；相对湿度相同时,粘土岩具有较大的变形模量,但随着含水率的增加,黏土岩的模量衰减速度快于压实黏土；在膨胀力实验中,压实黏土的膨胀应力能过够更快达到稳定,具有较高的相对湿度扩散率。其次,基于已标定的膨胀分析模型对侧限膨胀试验进行数值模拟,通过数值模拟和实验得到的膨胀力和膨胀率对比,一方面,验证本文方法在稳态分析时的适用性；另一方面,给出了相对湿度场平均扩散率K的标定方法。最后,以圆形洞室遇水问题为算例,进行了稳态理论分析和瞬态数值模拟,通过与湿度应力场理论解的对比,说明了本文模型在考虑遇水软化和大变形引起应力重分布时的优越性。本文膨胀分析模型参数易获得,数值模拟结果准确性高,可为红层膨胀岩和膨胀土地区工程建设提供指导。     

复合管撞击吸能特性的数值研究

针对大变形、大应变的复合材料受撞击吸能的复杂的过程，进行了数值分析，综合了复合材料的各种失效准则，运用非线性有限元理论建立了数值分析模型．研究了外部缠有增强环氧玻璃纤维的金属圆柱管(简称为复合管)在轴向撞击载荷下的能量吸收特性，并从金属材料的性能、复合材料层的厚度和纤维的铺设角度这几个方面研究了复合管的吸能性能的影响因素，数值模拟结果与实验结果吻合，为复合材料吸能元件的设计和研究提供了有价值的参考．     

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 wasd 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 stiffiness.numerical results show 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 simlated.The step-wise decoupled strategy is adopted to handle coupling between mechanical deformation and the temperature variation.By comparing with the experimental results.the numerical simulation was verified./     

柔性和刚性压边方式防止薄板多点成形拉裂的对比分析

采用有限元数值模拟方法研究了薄板鞍型件在有压边多点成形过程中的拉裂现象。提出了能够避免拉裂的柔性压边成形方式,分析了刚性压边与柔性压边成形时的成形极限和成形效果,证明柔性压边成形能够很好地解决板料起皱与拉裂之间的矛盾,并利用压边面中板料的流动分析了柔性压边成形时压边力大小与拉裂之间的关系。当采用刚性压边多点成形时,加大压边力板料可能拉裂,减小压边力板料可能起皱;而采用柔性压边多点成形方式可以有效避免起皱和拉裂,大大提高变形量,得到更好的成形结果。     

金属薄板台阶断面件可冷压加工性的试验研究

基于冲压分离工序只能实现板类零件的分离成形,且其分离断面为直壁形状,而现今生产实际中又提出了一种内孔和外缘均有台阶断面形状的薄板零件的要求,研发了一种以普通冲裁的冲压工艺为基础,与挤压、压印等冷锻工艺组合的板料成形新工艺,成形出了这种新型结构的薄板零件。利用DEFORM-3D等通用软件进行了数值模拟分析,获得了该类零件成形过程中的一些变形力学行为规律,并提出了其内孔与外缘之合理壁间距概念及其数值大小的设计原则,设计制造了一副冲压冷锻组合模,用铝质动力电池盖零件以及铜板材料进行了工艺试验验证。     

大型平板类塑料制品冷却系统的优化设计

大型平板类塑料制品常因尺寸大冷却不均匀,成型时容易产生翘曲变形。针对该问题,提出利用数值模拟技术预测和控制因冷却系统设计不合理而产生的缺陷。首先以大型拼装塑料地垫为研究对象,分析该制件的结构和成型性能特点,然后采用计算机模拟方法对冷却系统进行分析。通过对2种冷却系统设计方案进行比对,预测可能存在的缺陷,并得到优化的冷却系统。模拟分析结果表明,改进后的冷却系统表面温度分布更加均匀,表面固化时间缩短。通过生产实践证明,该方法用于大型平板类塑料制件注射成型模具设计,能有效控制产品的质量。     

圆坯二辊斜轧单位压下量计算方法

单位压下量是斜轧中的基本变形参数,提高单位压下量计算精度对于轧制力能参数计算和数值模拟建模具有重要意义.基于轧辊开度的概念和变形区分析,对圆坯二辊斜轧轧辊开度计算进行了简化,导出了单位压下量计算公式,并参照实际工艺条件计算了单位压下量,发现单位压下量随轧辊送进角的增大而迅速增大,因而送进角对开度的影响不能忽略.此外,讨论了轧辊送进角对单位压下量产生显著作用的根本原因.导出的公式对圆坯斜轧内撕裂形成数值模拟模型简化、增强模拟可靠性提供必要基础.