一种快速模拟复杂冲压件成形过程的截面分析单元

基于有限变形虚功率增量原理的弹塑性大变形有限元理论,建立了两节点高效率平面应变板壳单元截面分析模型,并应用非均匀有理Ｂ样条曲线描述模具截面线进行接触判断,能快速获得较理想的板料冲压成形模拟结果。并以某发动机油底壳为例,把截面分析结果与三维分析结果、实验结果进行对比,验证了截面分析技术的可行性和高效性。     

Effect of Hygrothermal Cycle Aging on the Mechanical Behavior of Single-lap Adhesive Bonded Joints

The aging behavior of single lap joints(SLJ) in hygrothermal cycles was investigated and compared by using a shearing strength test, Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR), thermogravimetric analysis(TG/DTG), energy dispersive spectrometry(EDS) and scanning electronic microscopy(SEM). The temperature/relative humidity was set at 80 ℃/95% and –40 ℃/30% for 20 cycles, 40 cycles, and 60 cycles(one cycle was 12 hours), respectively. The experimental results show that hygrothermal aging significantly decreases the failure strength of adhesive joints. However, the failure displacement increases as the number of aging cycles increases. In addition, hygrothermal aging changes the failure mode of the adhesive joints from a cohesive fracture in un-aged adhesive layers to an interfacial failure of aged adhesive joints.     

基于有限元弹性迭代的坯料展开算法改进

对基于有限元弹性迭代的坯料形状展开算法进行了改进,在弹性有限元计算中引入大变形位移应变关系,以克服应用小变形应变-位移计算单元形状改变量时,由于单元刚体转动较大而带来的计算误差,从而使坯料形状的预示精度基本达到了基于塑性迭代的一步成形方法,并且使计算效率得到了显著提高。     

基于拟全量理论的多步正向成形模拟方法

在全量理论的基础上,引入增量思想,构建了多步正成形算法。其基本原理是在一步正成形的基础上,适当增加了若干个中间步,依次计算各中间步之间的应变改变量,并以分量形式累加到当前步的总应变,基于全量理论进行Newton-Raphson迭代计算,并将计算结果以应变分量的形式累加到下个中间步计算中,计算对应的弹塑性本构矩阵,从而在计算过程中体现加载历史的影响,提高了最终的模拟结果精度。设计了方盒件多行程实验方案,采用电腐蚀方法在初始坯料上刻上圆形网格,进行了10 mm、20 mm、30 mm、40 mm、50 mm五个不同行程的方盒件成形实验。利用光学方法测量网格变形量并推算出网格应变量,使用超声测厚仪测量板料不同行程的厚度变化量。通过几种不同算法在计算精度和计算效率上的对比,证明了多步正成形算法的有效性。     

单双搭接接头经高温老化后的失效对比

为了对比研究单双搭接接头在高温老化后的失效情况,加工制作了一批Al-CFRP单搭接接头和Al-CFRP-Al双搭接接头。选取80°C高温老化周期0、10、20、30d,并在-40、20、80°C环境下进行准静态拉伸试验,建立一元回归与二元回归模型,分析总结搭接接头失效强度与失效形式变化规律,揭示老化机理。结果表明：老化时间的增加和服役温度的升高都会造成接头失效强度显著下降,服役温度比老化时间对失效强度的影响更大、相关性更高;双搭接接头失效强度明显高于单搭接接头,在工程应用中,在一定条件下可以用双搭接连接来代替单搭接连接以获取更大的承载能力。随着老化时间的增加,搭接接头失效形式从内聚失效变为混合失效并伴随纤维撕裂的出现,老化时间越长,纤维撕裂越明显,通过SEM电镜观察到老化后的CFRP树脂明显减少,CFRP基体与树脂间结合力降低,导致其更容易发生纤维撕裂现象。     

铸铁拘束试件的拘束度计算及铸铁焊缝裂纹倾向定量评定

本文提出了一种试件拘束度分级可调的铸铁焊缝拘束裂纹定量新方法，采用有元元方法对铸铁试件拘束度进行了计算，并做了实测验证，应用本试验方法测定了石墨形态对铸铁焊缝裂纹倾赂的影响。     

车身模态自动识别算法

针对车身结构振型的变形特点,提出了基于统计学原理的车身整体一阶扭转和一阶垂直弯曲模态自动识别算法。首先建立车身结构各阶模态变形特征线回归方程,再对各回归方程进行回归分析,通过计算可决系数R2确定目标模态。根据该算法编写了Fortran程序,利用该程序对三款客车车身进行模态自动识别,效果良好,验证了该算法的有效性。     

客车骨架接头焊缝间距对疲劳性能的影响

应用梁壳混合模型,对客车骨架接头局部结构的疲劳特性进行了分析,重点研究了接头焊缝间距对疲劳性能的影响.通过提取客车侧围结构接头的局部模型,进行不同焊缝间距疲劳性能的对比研究,初步总结了接头局部疲劳寿命随焊缝间距变化规律,为客车结构的疲劳可靠性设计提供参考.     

螺栓连接有限元模型的弹性接触研究

采用刚性梁单元模拟螺栓连接结构来进行有限元分析不能准确计算螺栓连接区域的应力。根据真实螺栓连接结构的特点和连接原理,提出了基于弹性接触的螺栓连接模型,该模型引入GAP单元定义了被连接件之间的弹性接触与摩擦条件,并用实验验证了该方法的有效性。     

CFRP/铝合金粘接接头在低温环境中的老化机理研究

采用胶粘剂哑铃试件,结合SEM(扫描电镜)分析,研究了胶粘剂、CFRP和CFRP/铝合金粘接接头在长期低温(-40℃)作用下的老化失效机理。研究结果表明:低温老化对胶粘剂的力学性能和CFRP表面粘接性能影响不大,但是热应力会降低胶粘剂和CFRP纤维/基体界面力学性能;CFRP/铝合金剪切接头失效强度的下降主要是由胶粘剂的性能下降引起,对接接头失效强度的下降主要是由胶粘剂和CFRP性能共同下降引起,随着老化时间的增加,CFRP的影响减小。因此,在复合材料粘接结构老化研究时需要考虑胶粘剂、复合材料的老化以及受力形式的影响。