应用直接法求解拉延筋约束力

结合板料冲压计算机模拟的实际情况,改进了李东升[1]等人提出的拉延筋约束力求解模型。在板料成形模拟过程中采用弹塑性本构方程,推导出塑性状态下应力应变关系。考虑厚向各向异性、应变率、弹性力和应变硬化的影响,根据平面应变假设采用弹塑性幂次强化模型求解拉延筋约束阻力,并将结果与试验值对比,从而验证了此改进方法的有效性。     

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。     

复杂冲压件成形过程的截面分析技术

基于有限变形虚功率增量型原理的弹塑性大变形有限元理论,建立了高精度的八节点四边形单元平面应变状态下的截面分析模型,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。旨在用很短的计算时间,获得较理想的板料冲压成形的模拟结果。方模具圆坯料胀形和深拉延成形过程以及发动机油底壳深拉延的模拟与试验结果,表明了该截面分析技术的正确性、可行性和高效性。     

高温环境下碳纤维增强树脂复合材料的层间力学性能老化行为与失效预测

为了研究碳纤维增强树脂(CFRP)复合材料层间力学性能在高温环境中的老化失效行为,设计了CFRP复合材料层间拉伸和层间剪切实验,在高温(80℃)环境中进行0(未老化)、 120 h、 240 h、 360 h、 480 h、 600 h和720 h的老化测试,分析CFRP层间失效强度和失效形式随老化时间的变化规律,得到随高温老化的二次应力准则响应面。建立CFRP复合材料层间力学性能预测模型,得到不同老化衰减系数下的退化模型,并通过CFRP复合材料层间仿真模型进行了验证。结果表明:随着高温老化时间的增加,层间拉伸和层间剪切强度总体上都发生了一定程度的退化,层间拉伸时更容易发生碳纤维丝剥离,层间剪切发生局部的树脂剥离,纤维之间的分层更加明显,高温老化使树脂与纤维丝的界面结合力显著下降。通过CFRP复合材料层间力学性能随高温老化的二次应力准则,计算不同老化时间后的内聚力模型参数,预测CFRP复合材料在高温老化条件下的层间强度,发现仿真与实验误差小于10%,说明了CFRP复合材料层间失效预测模型的准确性。     

可变载频径向剪切雅敏干涉仪

基于雅敏干涉装置,提出一种新的可变载频(条纹频率可调)的径向剪切干涉仪。该干涉仪主体由两块雅敏干涉平板、两对可旋转双光楔、两个可变比例的扩束镜组成;双光楔用于调节条纹周期,以获取最佳干涉图;两扩束镜的扩束比例可变,以调节最佳剪切量。两块平板加工误差一致,同时所有光楔来源于同一楔板,参数一致,两扩束镜的性能参数也完全相同,光路对称,严格等光程。提出的干涉仪可一次性完成非球面模具的测量;并根据被测面形情况进行条纹周期和剪切量的调节,获得了最佳条纹图。最后,对球面/非球面模具表面进行了测试。结果显示:通过调节双光楔和扩束比,此干涉仪可获得较好的条纹图,为多种非球面模具的进一步高效检测提供了新的思路。     

客车封闭环腰梁接头形式对侧翻安全性的影响

针对客车侧翻事故中车身上部结构变形的特点,在调查了几个现有封闭环接头形式的基础上,提取出3种典型的客车车身骨架腰梁接头形式,并建立了相应的有限元模型,研究了接头在侧翻冲击中的变形特性。将3种典型接头引入封闭环中进行侧翻性能对比,得出了其对侧翻性能影响的初步规律,为客车结构的侧翻安全性设计提供参考。     

高温老化对CFRP/铝合金粘接接头失效的影响

为了揭示碳纤维增强复合材料(CFRP)/铝合金粘接接头在高温环境中的老化失效规律,加工了处于剪应力、拉应力和拉剪组合应力状态的粘接接头,在高温(80℃)环境中分别进行了10、20、30、40、50天的老化测试,分析了失效强度、失效模式的变化规律,建立了失效准则响应面。结果表明:随着拉应力比例的增加,失效强度下降更明显,下降趋势由二次多项式向线性转变,失效模式由内聚失效转变为内聚、纤维撕裂和界面失效的混合失效模式,这主要是由CFRP老化引起的;失效准则响应面平均误差为3.0%,能够对不同应力状态下的接头进行失效预测。因此,在粘接结构中降低拉应力比例能够提高承载能力,同时在失效预测时需要考虑不同应力状态的影响。     

一种快速模拟复杂冲压件成形过程的截面分析单元

基于有限变形虚拟功率增量原理的弹塑性大变形有限元理论,建立了两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。     

基于全量理论的一步成形正算法

在一步成形逆算法的基础上,提出了一步成形正算法来模拟金属板料冲压成形过程。先利用映射关系和面积坐标,得到一步成形正算法的空间初始解。再采用Newton-Raphson方法,基于全量理论在空间坐标系下进行迭代求解。迭代过程中使用接触搜索方法保证节点不会脱离零件工艺面。正算法的求解过程更加符合零件的成形过程,既保持了一步成形逆算法高效率的优势,又提高了算法的模拟精度。利用方盒件拉伸实验验证了本文算法的有效性。     

一步成形模拟方法中松弛因子选取算法

通过一系列算例,着重研究了一步成形模拟方法中松弛因子对收敛性和计算效率的影响,提出了一种基本上可以同时兼顾计算效率和收敛性两方面要求的松弛因子选取算法,并且在此基础上设计编制了计算程序。通过S形轨、方盒、客车牵引架、前翼子板4个算例,与未经优化的固定松弛因子结果进行了比较,验证了此方法的有效性。