截面线展开法在一步成形中的应用

在研究了现有的几种一步成形模拟初始场预示算法的主要优缺点的基础上,提出了一种改进的基于几何展开的初始场预示算法———截面线展开法,并编制了计算程序。该算法既具有基于几何展开方法的优点,又克服了"几何映射法"必须寻找对称线的困难,使得一步成形模拟方法更具有实用性。花盒件的实际模拟结果与实验数据的对比表明:通过一步模拟方法所得到的初始毛坯形状与由实验得到的毛坯形状比较吻合,验证了本文所研究的截面线展开算法的有效性。     

基于局部搜索和整体优化的客车杆件截面参数正向设计

首先建立了局部一维搜索方法,以客车车身线框模型与型钢截面库为基础,通过截面库优化排序、杆件局部模型一维搜索以及局部-整体迭代等优化步骤,得出一个满足多工况强度要求的车身结构杆件截面尺寸下限。然后通过灵敏度分析选择关键杆件,利用多目标遗传算法NSGA-II对选定杆件的截面尺寸在截面库的范围内进行优化,以提高整体刚度及模态性能。最后在某承载式客车车身杆件截面优化设计中,将该方法的优化结果作为设计输入,结果表明,车身结构的最终方案具有明显的轻量化效果。     

初始展开面积对一步成形模拟收敛效率的影响

通过典型件方盒，针对一步模拟法初始场预示的截面线展开法和反向变形法，研究了板成形冲压件表面积与初始展开面积之比对收敛性和收敛速度的影响，得出了适当调整该面积比，可以提高收敛速度的结论，并通过某轿车翼子板的一步成形模拟验证了该结论，为进一步提高一步成形模拟的计算效率提供了一个简便而有效的方法．     

条纹周期动态可调的通用型干涉仪

提出一种新型结构的通用型干涉仪,用于实现不同结构、不同形状的光学透镜、光学晶体等元件的快速目视观察与精确测量。该干涉仪利用可相对旋转的双光楔对条纹周期进行动态调制完成实时检测。以两块雅敏干涉平板为主体结构,在双光路中各自放入一对楔角完全相同的光楔对,建立条纹周期和条纹倾斜方向与光楔对相对旋转角度之间的关系,并采用光学晶体畴反转实时检测验证干涉仪的测量性能。试验结果表明,干涉仪的相位检测精度约为0.2 rad(λ/30),条纹周期(一对黑白条纹)为0.105~5.993 mm/pair,光路中光楔对的相对转角可在0~179°调节。干涉仪具有完全对称的光路结构,由于较高的稳定性和抗干扰能力,可针对不同类型光学元件的结构特点进行条纹周期的实时调制,并可达到较高的检测精度。     

服役温度对铝合金-碳纤维增强树脂复合材料粘接接头准静态失效的影响

为了研究服役温度对铝合金-碳纤维增强树脂(CFRP)复合材料粘接接头准静态失效的影响，本文加工了铝合金-CFRP复合材料粘接接头。考虑车辆实际运行工况下的服役温度，选取低温(?40℃)、常温(20℃)和高温(80℃)三种环境温度，结合设计的Arcan夹具对铝合金-CFRP复合材料粘接接头分别进行1 mm/min和100 mm/min的准静态试验，得到不同温度下铝合金-CFRP复合材料对接接头(BJs)、45°嵌接接头(45°SJs)和剪切接头(TSJs)的准静态失效强度，并结合失效断面对接头失效形式进行分析，建立了失效准则方程和三维响应曲面。结果表明:不同加载速率下的铝合金-CFRP复合材料粘接接头失效强度在高温环境下均呈明显的下降趋势，在低温环境下均呈一定程度的上升趋势。高温下的失效模式为胶层的内聚失效，低温下的失效模式中纤维撕裂的比例上升。相对于1 mm/min加载速率下的准静态失效强度，各温度和应力状态下的铝合金-CFRP复合材料粘接接头在100 mm/min加载速率下的准静态失效强度明显提高。      

基于子模型法的动车侧窗粘接强度快速评价方法

根据动车结构的特点,基于有限元子模型法的基本原理,提出一种动车侧窗粘接强度的快速评价方法。车体结构采用尺寸相对较大单元建立整体有限元模型,侧窗结构采用尺寸较小单元建立有限元子模型,基于三角形面积插值法提取侧窗子模型的位移边界条件,对侧窗子模型进行强度分析获得胶粘剂的应力;通过单搭接接头和对接接头的轴向拉伸试验测试,建立二次应力准则作为失效准则,对侧窗胶粘剂的粘接强度进行快速评价,整个过程通过编写FORTRAN程序自动完成;最后将快速评价方法和传统的整体细化评价方法进行对比。结果表明,快速评价方法获得的胶粘剂安全系数略低于传统评价方法,但是计算时间是传统评价方法的约1/17,这说明快速评价方法在保证可靠性的前提下,大幅度提高计算效率,为动车侧窗粘接结构的优化设计奠定了基础。     

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。     

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。