十字形双向拉伸试验有限元模拟及分析

本文建立了臂上开缝十字形试件双向拉伸试验有限元计算模型 ,在十字形试件几何参数优化的基础上 ,对两种不同性能的板料在不同位移比例加载条件下 ,进行了有限元模拟和分析。模拟结果表明 ,改变加载路径对该试件中心区轴向应变量有较大影响 ,但不影响中心区轴向应力的分布。可见 ,所设计的臂上开缝十字形试件双向拉伸试验研究不同加载路径下板料变形行为是可行的     

基于缺口应力法的场桥导轨焊接结构疲劳性能评估

为研究焊接工艺对场桥导轨疲劳性能的影响,应用缺口应力法对试件的疲劳性能进行评估.建立了场桥导轨试件的有限元模型,分析了试件形状、尺寸、边界条件对缺口应力值的影响,并根据计算结果绘制了场桥导轨试件的S-N中值曲线和设计曲线.结果表明,试件的形状、尺寸和边界条件均对缺口应力值有一定的影响.缺口应力法适用于场桥导轨焊接结构的疲劳评估,其计算结果可以反映这些客观因素的影响,降低试验数据的离散性,当试件形状相差不大时,以缺口应力表示的试验数据可以用一条S-N曲线进行表征.     

加载速率、缺口几何和加载方式对16MnR钢解理断裂行为的影响

通过实验和有限元(FEM)计算研究了加载速率、缺口几何和加载方式对16MnR钢解理断裂行为的影响. 结果表明, 该钢的解理断裂机理及相应测得的细观解理断裂应力σ_f和宏观解理断裂应力σ_F不随加载速率、缺口几何和加载方式发生变化. 不同缺口几何和加载方式试样的缺口韧性随加载速率的变化可以通过判据 σ_yymax≧σ_F预测. σ_yymax为缺口前的最大正应力, 可通过有限元计算得到. σ_F可作为一个工程缺口韧性参数用于含缺口类缺陷的结构完整性评定中.钢的σ_F值可用Griffiths--Owen缺口试样在一个温度和加载速率下获得.     

单、多轴混合加载下GH4169合金的高温疲劳特性

利用拉扭薄壁管疲劳试样，在应变控制拉扭循环加载下对高温合金材料GH4169的多轴循环特性进行了实验研究，高温疲劳实验过程中，采用单、多轴混合加载路径对薄壁管疲劳试件进行加载，通过连续记录拉与扭的应力响应值研究了变幅高温多轴疲劳特性，结果表明，在高温低周单、多轴混合疲劳块载荷加载下，试件的疲劳寿命与应力响应特性不但取决于应变加载路径，而且与加载路径的排列顺序和加载参数的大小有关。     

应力/应变场对插销试验焊接接头氢扩散的影响

采用ABAQUS有限元分析软件及有关焊接接头中氢扩散与集聚的计算模拟技术计算分析了不同外加载荷条件下插销试件的能力、应变场及其对氢扩散与聚集过程的影响。计算结果表明，静载拉伸条件下插销缺口前沿有明显的应力应变集中，随着外加载荷的增加，缺口尖端应力逐渐增大，但应力集中系数逐渐减小；在相同初始氢条件下，随着外加载荷的增加，缺口前沿应力应变集中部位氢的峰值浓度逐渐提高，氢浓度达到峰值的时间也逐渐增长。分析认为，插销缺口附近产生的应力应变集中是导致氢在该区域产生聚集的重要原因。     

缺口对GH3536镍基高温合金蠕变性能的影响

针对GH3536镍基高温合金无应力集中和带典型应力集中圆棒试样在160,200,240 MPa应力条件下的高温(750℃)蠕变性能进行了试验和有限元分析,研究了缺口的存在对材料蠕变性能的影响。采用扫描电镜分析了试样断口的形貌,确定了材料的断裂机制。结果表明:缺口的存在对GH3536镍基高温合金试件的蠕变性能影响较大,其降低了试件的最大蠕变应变及在蠕变各个阶段的蠕变速率。缺口对试件的蠕变寿命存在硬化作用,缺口根部轴向应力的再分配和松弛可简单认为是导致缺口对该合金蠕变寿命起硬化作用的影响因素。断口形貌分析表明由于缺口的存在,2种试件的表面形貌虽有不同,但蠕变断裂机理都是由微孔洞不断增大与聚集引起的。     

剪切修正GTN模型在拉剪变路径加载问题中的适用性

为评估含剪切修正项GTN模型在非比例加载条件下的适用性,以一组缺口圆棒试样的拉剪变路径加载试验结果为依据,运用有限元软件ABAQUS/Explicit模块及用户子程序VUMAT进行平行仿真分析。研究结果表明:在大预变形下的拉剪变路径加载条件下,增长的预应变会加快后续拉伸过程中孔洞的增长率,导致材料提前断裂。同时,结合断口宏观与微观形貌分析,研究了非比例加载过程材料的损伤演化机理。AA2024铝合金在拉剪变路径加载条件下的断裂机制为拉-剪混合断裂,随着预扭作用的增强,剪切断裂逐渐取代拉伸断裂成为主导的断裂模式。     

大型厚壁半球形封头成形的模拟与试验研究

采用三维刚塑性有限元软件DEFORM-3D对带支撑台的大型厚壁半球形封头的热拉伸工艺进行模拟,研究了拉伸过程中板坯变形特点,获得了成形后封头壁厚分布规律.定量分析了摩擦系数、凹模下圆角半径、凸凹模间隙、毛坯板形等参数对壁厚的影响,确定了合理的工艺参数.在3150 t水压机上进行了1:3的验证试验,并对试件进行了测量.结果表明,有限元分析计算与试验结果相比误差不超过5%.     

遗传算法结合有限元模拟对液压胀形加载路径的优化

加载路径对液压胀形件的最终质量有着至关重要的影响。在优化加载路径的过程中,设计变量的取值区间对模拟时间的减少及最优解的收敛有重要的意义。文章根据塑性理论分析,给出了管形件液压胀形过程中弹性变形阶段、塑性变形阶段及贴模阶段的轴向喂入量及内压力的工程计算表达式。选取应力比为优化变量,依据屈服准则,得出了胀形过程中合理的变量区间。利用有限元软件包、优化算法及工程计算表达式,得到了液压胀形最优的加载路径。实验结果和有限元模拟结果一致性较好,该方法为轴对称件的加载路径优化提供了新的思路。     

两种Al2O3结构陶瓷断裂强度的统计分析

研究了结构陶瓷材料的统计分布规律。首先通过实验测试了两种Ａｌ２Ｏ３陶瓷光滑试件和不同缺口半径试件的断裂强度;对实验数据用正态分布和Ｗｅｉｂｕｌｌ分布分别进行了分析,发现对于缺口件,用正态分布描述其断裂强度分散性要比Ｗｅｉｂｕｌｌ分布好一些。这也说明在对陶瓷材料结构件进行设计时,应考虑用正态分布表述其断裂强度的分散性和存活概率。     

基于PLC控制的某全自动装填电液比例控制系统设计

利用电液比例方向阀实现了某自动装填装置的快速装填和精确定位,利用气动系统实现装填弹箱的可靠锁紧.整个系统采用PLC和触摸屏实现了装填系统的程序化动作以及运行状态的可视化.     

双轴加载下冷变形Zr-4合金的循环变形行为及其微观机理

研究了冷变形Zr-4合金在双轴比例和非比例加载下的循环变形行为,结果表明:当循环应变幅较低时,Zr-4合金表现为循环初始硬化随后饱和的特征;随着应变幅提高,初期硬化后,表现为连续循环软化特征;高应变幅下,初期硬化消失,表现为急剧的循环软化.相同等效应变幅下,非比例加载下的Mises循环等效应力明显高于比例加载,表现为非比例附加硬化现象; 相位角30°时,非比例附加硬化程度最高.非比例加载下疲劳寿命低于比例加载.双轴疲劳变形亚结构TEM观察表明:当加载方式由比例加载转化为非比例加载时,疲劳位错结构由拉长的位错条带向位错缠结和位错胞转化,材料内部各向同性强化机理加强是Zr-4合金非比例潜在硬化的原因.     

渗氢处理对冷变形Zr-4合金双轴疲劳行为的影响

研究了不同程度渗氢处理Zr-4合金的双轴循环变形行为。结果表明：当氢含量为CH=400μg/g时，在相同等效应变幅和相同相位角下，渗氢Zr-4合金的疲劳寿命高于原始冷变形状态Zr-4合金。当氢含量增加到CH=580μg/g时，渗氢处理Zr-4合金的双轴疲劳寿命却低于原始冷变形状态的Zr-4合金。透射电镜和金相显微镜观察表明，冷变形Zr-4合金渗氢后析出的氢化物具有良好的塑性变形能力，渗氢过程中中温条件下长时间保持导致基体产生去应力退火效应是Zr-4合金疲劳寿命提高的主要原因。     

MULTIAXIAL CREEP-FATIGUE LIFE EVALUATION UNDER PROPORTIONAL LOADING

A new method was proposed for the multiaxial creep-fatigue life evaluation under proportional loadings. Because this method was derived from the strain range partitioning method with a multiaxiality factor, it was possible to consider the influence of both creep-fatigue interaction and multiaxial stress state on fatigue life. In order to predict the combined axial-torsional fatigue life the damage under combined loading was defined as linear summation of the damages under axial loading and torsional loading. Axial-torsional creep-fatigue tests were carried out using tubular specimens of 316LC austenitic stainless steel and the ferritic rotor steel. This rotor steel was developed for the permanent magnet type eddy current retarder in heavy trucks. Experimentally obtained lives of both steels were well corresponded with the lives predicted by the proposed method. It was found that the proposed method was effective in multiaxial fatigue life evaluation under proportional creep-fatigue Ioadings.     

Zr—4双轴低周疲劳寿命估算

测定了拉－扭复合加载下,主应变比φ＝－０．５,０．６３,－０．７,－０．８,和等效应变幅△εｅｑ＝０．５％,０．７％,０．８％,１．０％,１．１％下,Ｚｒ－４低周疲劳寿命曲线,分别采用最大主应力、应变,ＣＯＤ应力,应变,最大剪应力,应变,Ｍｉｓｅｓ等效应力,应变,ＬＥ应变,ＢＭＫ应变准则,估算了Ｚｒ－４单轴、双轴低周疲劳寿命。结果表明：应变准则能较好地描述了Ｚｒ－４双轴低周疲劳寿命,特别是Ｍｉｅｓ     

Zr-4合金拉-扭复合比例加载条件下的低周疲劳特性

研究了Zr-4合金管材在主应变比ε3／ε1=-0.8,-0．7,-0．6,-0．5和等效应变幅0．5％,0．7％,0．8％,0．9％,1．0％,1．1％下的低周多轴疲劳性能。结果表明：在拉-扭比例加载过程中,再结晶状态Zr－4合金表现为初期短暂硬化,随后持续软化的特性。Zr－4合金的循环等效应力-应变曲线位于单调曲线的上方,表现为循环硬化。主应变化对循环硬化曲线没有影响。相同Mises等效应变幅下,应变比越大,疲劳寿命越低。双轴疲劳过程中,Zr－4合金Mises等效应变幅与疲劳寿命之间呈指数关系。     

Biaxial Low Cycle Fatigue Properties of Zircaloy-4 under Tension-Torsional Proportional Loading

Biaxial low cycle fatigue properties of the alloy Zr-4 have been studied for the principal strain ratios (ε₃／ε₁) of -0.8，-0.7，-0.6，-0.5 and the equivalent strain ranges of 0.5%，0.7%，0.8%，0.9%，1.0%，1.1%.The results show that the alloy Zr-4 displays cyclic deformation hardening followed by softening. The cyclic Mises' equivalent stress-strain curve lies above the monotonic one for the alloy Zr-4 under proportional loading. The effect of strain ratio on cyclic deformation behavior is small. The larger the strain ratio, the lower the fatigue lifetime for the same Mises' equivalent strain range. The relationship between fatigue lifetime and the Mises' equivalent strain range fits an exponent law.     

双轴比例加载条件下含氢化物Zr-4合金变形行为的数值分析

采用有限元数值分析方法,模拟了含氢化物Zr-4合金拉-扭双轴比例加载下的变形行为.相同外加等效应变下,加载路径对含氢化物Zr-4合金的应力、应变分量的大小和分布有明显的影响,而对其等效应力-应变曲线影响较小.不同加载路径下, Zr-4合金基体的最大静水拉应力区位于氢化物与基体的界面附近.随着拉伸-扭转应变比的增加,基体中最大静水拉应力增加,而最大静水拉应力位置与外加剪切方向的夹角由45°逐渐转向90°.     

装载机工作装置电液比例操纵系统试验台设计

在专门设计的符合装载机工作原理的试验台上，采用模拟实际工况的加载方法对一种装载机工作装置电液比例控制系统进行了试验测试。试验测试结果表明，被测系统可以满足装载机工作装置的实际操纵控制要求。文中提出的试验测试原理具有一般性，只要稍加修改，还可以用于具有不同技术参数的工程机械电液比例控制系统的试验测试。