5754铝合金板材冲压成形材料模型研究与应用

建立准确的材料模型是冲压数值模拟的基础,通过3个方向的单向拉伸试验、以及单向压缩试验和成形极限试验,获得5754铝合金材料性能数据,基于Voce硬化模型、Barlat89屈服准则和成形极限,建立5754铝合金成形用材料模型。利用Pamstamp-2G软件,对5754铝合金汽车大梁的冲压成形进行数值模拟,并与冲压试验结果进行对比。结果表明:数值模拟获得的应变数据与试验测量获得的应变数据比较接近,且各区域最大减薄率误差在±10%以内,验证数值模拟的可靠性。     

多校核准则管系应力分析

管道是工业生产的命脉,由于管道长期承受温度、压力、载荷的影响而容易发生各种失效。管道的敷设方式包含架空以及埋地两种,管道的应力分析评价属于管道定期检验安全评估中的一项重要工作,由于这两种敷设方式管道的受力条件具有明显不同,因此必须对埋地管道和架空管道的标准适用性进行详细的研究。通过利用CAESARⅡ软件建立模型,并采用ASME B31.3-2014《工艺管道》和ASME B31.4-2016《液态烃和其他液体管线输送系统》分别对架空管道和埋地管道进行校核,计算管道的整体应力水平,为工业管道的定期检验提供有力的技术支撑。     

基于Druck-Prager和MISO模型的混凝土 三轴压缩行为有限元模拟

本文采用有限元分析软件ANSYS模拟了不同围压(0,25.5,51.2 MPa)条件下素混凝土圆柱试样压缩响应特征。首先,综合对比分析了Druck-Prager模型及多线性强化(MISO)模型的模拟效果。此外,进一步基于MISO模型分析了混凝土试件端部约束条件对模拟结果的影响。最终得到的主要结论包括:(1)单轴压缩条件下,有限元模拟结果与试验结果一致性较好,且Druck-Prager模型更适宜模拟混凝土体应变特征;(2)施加围压时,MISO模型所得抗压强度较保守,而Druck-Prager模型高估了混凝土抗压强度;(3)就MISO模型而言,端部摩擦约束对混凝土应力—应变曲线无显著影响,但会加剧混凝土体积膨胀(剪胀)。     

基于DSMC-CFD方法的气固两相流冲蚀预测研究

目的 研究气固两相流中固体颗粒间碰撞对冲蚀的影响。方法 使用Eulerian-Lagrangian方法，将气相作为连续相，通过Navier-Stokes方程求解，颗粒平移运动由离散相模型（DPM）求解。颗粒间碰撞运动采用直接模拟蒙特卡罗（DSMC）方法进行模拟，用少量采样颗粒代替真实颗粒计算颗粒间碰撞，碰撞的发生条件通过修正的Nanbu方法判定，碰撞过程遵循颗粒间碰撞动力学模型，采用Grant-Tabakoff随机颗粒-壁面碰撞反弹模型，计算颗粒与壁面的碰撞运动。将颗粒运动信息导入5种不同的冲蚀模型，并将计算与未计算颗粒间碰撞的冲蚀预测模拟结果与实验数据进行对比。结果 颗粒间碰撞位置主要分布在90°弯头外拱侧的颗粒高浓度区，随着颗粒质量流量的增大，颗粒碰撞次数增加，且直管段中碰撞次数占比增大。随着入口速度的增大，颗粒碰撞次数减少。使用DSMC-CFD方法计算的最大冲蚀位置沿弯管外拱轴线向高角度方向偏移，且数值比忽略颗粒间碰撞的CFD方法约低5%~15%，总冲蚀率则两者区别不大。结论 引入DSMC方法计算颗粒间的碰撞，可以节省大量算力。弯管处发生颗粒间碰撞，DSMC-CFD冲蚀预测方法更符合实际，使用DSMC-CFD方法的Oka模型与实验测得值最贴近。     

齿轮测量中异常值的判定及剔除系统设计

针对齿轮测量数据中存在异常值的问题,分别对异常值的4种常用准则进行了对比分析;设计了异常值剔除系统,结合齿轮测量系统所测得的齿轮数据,选用相应的判定准则,对齿轮测量数据进行快速高效的异常值剔除处理。通过实验分析,给出了齿轮测量数据预处理需要遵循的原则。研究结果表明,当对齿轮测量数据进行粗大误差剔除时,需要结合实际情况对4种准则综合运用,以达到所得数据的科学性和合理性,对齿轮误差的后续处理做出科学的预处理。     

改性橡胶混凝土在复合盐冻融循环-风沙冲蚀作用下损伤研究

使用15％(质量分数)NaOH溶液对橡胶颗粒浸泡改性处理,研究普通混凝土、未改性橡胶混凝土和改性橡胶混凝土力学性能变化,采用模拟风沙环境侵蚀实验系统对复合盐冻融循环后的混凝土试件进行冲蚀试验,探究改性橡胶混凝土在复合盐冻融循环-风沙冲蚀作用下的损伤机理.结果表明:15％(质量分数)NaOH溶液改性橡胶混凝土较未改性橡胶混凝土强度提高,弹性模量进一步降低,韧性有所提高;改性橡胶混凝土在抗风沙冲蚀性能方面仍表现出脆性材料特性;80目(0.18 mm)橡胶混凝土抗复合盐冻融循环性能最优,10目(2.00 mm)橡胶混凝土抗风沙冲蚀性能最佳,NaOH溶液对不同粒径橡胶混凝土不同性能的改性作用也不同;改性橡胶混凝土对抗复合盐冻融循环性能和抗冲蚀性能均有一定的改善作用,通过微观形貌分析其主要原因为改性橡胶颗粒与混凝土基体粘结作用更强,弹性变形更大.     

40Cr在高压液固两相流中的冲蚀行为

为研究钻井液中的固相颗粒对控压钻井节流阀阀芯表面轮廓冲蚀的影响,采用高压水携砂喷射法模拟节流阀阀芯工作环境,探究节流阀阀芯材料40Cr在不同攻角下的冲蚀行为,分析冲蚀量与攻角的关系;采用三维扫描仪测量冲蚀后材料的表面形貌,采用扫描电镜(SEM)观测材料冲蚀区的微观形貌,分析不同攻角下材料的冲蚀磨损机制。结果显示:当攻角由15°增加到90°时,试件冲蚀斑坑深度、冲蚀质量损失呈现先增加再减小的趋势,并在45°时达到最大,同时,冲蚀斑坑形状由椭圆形状逐渐向圆形变化;随着冲蚀时间的延长,在攻角为45°时冲蚀质量损失以指数方式增加;40Cr材料在低角度冲蚀为"犁削"作用,高角度为"冲击锻打",在整个冲蚀过程中2种损伤机制并存,在45°时2种作用效果最大。研究表明:通过改变阀芯轮廓使粒子攻角避开45°附近,可减少节流阀冲蚀磨损。     

基于压力和流量守恒收敛准则的微织构端面机械密封数值计算

目前在研究微织构端面机械密封时,离散求解雷诺方程时采用的压力收敛准则,并不能完全保证得到准确的泄漏率。提出基于压力收敛和内外径流量守恒收敛双重收敛准则的微织构端面机械密封数值计算方法,针对圆柱形微孔端面机械密封,基于考虑JFO边界条件的二维雷诺方程,建立含一个计算域的数值计算模型,并采用不同的收敛准则对开启力和泄漏率进行数值计算。结果表明:仅使用压力收敛准则不能显式判断计算是否已经满足质量守恒,不能准确计算泄漏率;仅使用内外径流量守恒收敛准则可能出现迭代初始阶段就满足收敛条件,导致错误结果;使用压力收敛准则和内外径流量守恒收敛准则相结合的双重收敛准则,可保证泄漏率计算的正确性。     

基于高光谱图像的改进SIFT特征提取与匹配

针对尺度不变特征变换(SIFT)算法所提取图像特征点数量少、误匹率高的问题,提出了一种基于高光谱图像的改进SIFT算法。首先,依据传统SIFT算法中高斯金字塔的构造思想,结合在不同波段下的高光谱图像具有相同宏观特征的特点,首次用高光谱图像作为原始算法中经高斯变换产生的图像,使得检测到的具有实际意义的特征点数量大幅增加;其次,传统SIFT算法以及大量的改进方法都只通过目标象元邻域范围内的像素信息来构造特征描述符,而忽略了像素点的位置信息,文中将目标象元的位置信息纳入了特征描述符,在特征描述符的匹配阶段,在利用邻域范围内的像素信息进行粗匹配之后,利用特征描述符中的位置信息进行精细匹配。仿真实验结果表明在限定最优值与次优值之比的情况下,采用高光谱图像构造高斯金字塔的方式能显著增加特征点的提取数量,更多地挖掘出图像中的极值点;在特征描述符中加入目标象元的位置信息作为特征点匹配第二阶段的判断依据,正确匹配数量达到原方法的59倍以上,极大提升了算法的匹配性能。     

夹杂物随机分布特征对齿轮接触疲劳性能的影响研究

齿轮材料中存在非金属夹杂物会显著降低齿轮的接触疲劳强度,其作用机理研究可为生产质量的控制和服役性能的评价提供重要指导。为此,建立了含随机分布非金属夹杂物的齿轮副有限元接触分析模型,并基于Brown-Miller多轴疲劳准则研究了夹杂物分布特征对齿轮接触疲劳性能的影响,预测了3种不同可靠度下的齿轮接触疲劳R-S-N曲线。结果表明,次表面夹杂物的存在,尤其是夹杂物的聚集,会产生相当大的应力集中,并造成接触疲劳寿命的显著降低;最小疲劳寿命深度主要位于0.35bH到0.75bH的范围内,其统计分布与对数正态函数的符合度最高,其次为三参数威布尔分布函数;接触疲劳寿命较好地符合三参数威布尔分布。