断裂试样拉伸屈曲行为的试验及非线性有限元分析

除了压杆模型等几何简单的屈曲问题外,复杂结构的屈曲分析一直是有限元模拟中的一个难点。本文利用ANSYS对薄板紧凑拉伸断裂试样的自由屈曲拉伸试验进行了非线性有限元模拟分析。自由屈曲拉伸试验在岛津拉伸试验机上进行,并采用二维数字图像相关方法定量记录了断裂试样的屈曲变形过程。结果表明,利用有限元方法计算得到的拉伸反力与屈曲位移最大误差不超过20%,因此,有限元分析能够较为准确地模拟复杂试样的屈曲行为。     

基于有限元的400MN大型模锻压力机温度场分析

模锻件热传导和辐射会造成钢丝缠绕模锻压机机架和动梁温度升高,使钢丝层蠕变加剧、预应力损失,液压介质性能下降,温度场分析至关重要。运用ABAQUS对400 MN模锻压力机进行稳态和瞬态温度场有限元分析,研究顶出缸、动梁钢丝层、机架钢丝层等部位温度场分布特征。结果表明,模具工作温度300℃时,48 h钢丝层温度不大于75℃,满足设计要求,8.4 h顶出缸油温大于70℃,超出设计允许值。鉴于改善散热条件无法有效降低油温,提出缸底、端部加隔热垫片(A)和模具、上模座间加隔热垫片(B)两种结构改进方案,经模拟验证,方案B效果佳,48 h顶出缸油温低于70℃,满足设计要求。有限元分析结果与温度场测量结果基本吻合验证了模型的合理性,温度场分析为压力机结构设计及锻造工艺制定提供有益参考。     

研究NiTi合金相变局部化现象的宏观原位多场测试方法及分析

利用光学观测局部化相变场,数字图像相关(Digital image correlation, DIC)方法测量应变场,红外热成像技术测量温度场,设计一种宏观原位多场测试装置,以研究NiTi形状记忆合中应力诱发马氏体相变中出现的相变局部化和相变带演化规律。此外结合高低温动态冷热循环热力学试验系统和DIC方法,设计一种高低温下宏观原位多场测试的试验装置,用以研究温度诱导相变失稳引发的局部化。详细阐述2种试验方案的设计和安装细节,分析和讨论2套试验方案中影响测量效果和精度的关键参数,并利用两套测试装置获得了局部化的多场数据。     

基于BP神经网络的BSTMUF601高温合金蠕变本构模型

通过对BSTMUF601高温合金在1253 K和1368 K不同载荷下蠕变试验及基于恒应力条件的θ映射法蠕变本构模型,研究马弗炉真实服役环境下的蠕变行为。为了解决蠕变过程试件截面积减小的问题,提出一种直径修正法近似获得试件的真实应力和应变。考虑在恒载条件下,非线性多元拟合方法不能准确标定蠕变本构模型的参数,本文基于上述修正的应力和应变通过误差反向传播(BP)神经网络的学习算法逆向标定θ映射法模型参数。结果表明,预测结果与实验结果吻合良好,最大相对误差小于12 %。此外,模型计算的表观蠕变应力指数和TEM图像表明位错攀爬是蠕变变形主导机制,说明BP神经网络方法对BSTMUF601高温合金蠕变本构模型参数识别和预测方面的优势。     

空间曲线的直线圆弧逼近算法研究

提出了一种利用直线段和圆弧逼近空间曲线的计算方法。其基本原理是,首先人为将空间曲线近似分解为一定数量的直线段和圆弧段,并给出切点的坐标值作为初值。然后用点到直线的平均距离以及点到圆弧的平均距离作为搜索目标,通过采用模式搜索算法,逐个切点坐标进行调整,经过多次循环迭代,最终获得与原空间曲线的误差为给定误差的由直线和圆弧组成的空间曲线。计算结果表明,该算法稳定,计算效率及精度高,适合于空间曲线的逼近。     

非能动余热排出系统换热器管外流动组织及其对换热能力影响分析

对非能动余热排出系统的换热器管外对流换热进行数值分析,比较组织流道和不组织流道时换热器管束外部的流动分布的差异和换热能力的大小,数值计算结果表明,组织流道可优化换热器管外的流动,提高换热器的换热能力。比较分析无流道、有流道和流道出现缝隙对换热能力、阻力和出口温度等的影响。分析结果表明,组织流道会使换热能力增加约20%,阻力增加约1倍;当流道出现缝隙时,单缝隙对换热器的换热能力影响不大,多缝隙会损失一部分换热量。     

NiTi合金中马氏体相变失稳与局部化的原位多场研究

采用数字图像相关(DIC)方法原位测定了NiTi形状记忆合金薄带在单轴拉伸下变形时的应变场,采用红外热成像法(IR)原位测定其温度场,并定量获得了单轴拉伸加载-卸载条件下马氏体带局部化的全场应变与温度信息.同时研究了相变带的形核、扩展、合并、缩减、分裂及消失等过程中相变带内和带外应变场、温度场、厚度场及折曲角场的变化规律.结果表明,相变应变主要集中在相变带内部,而带外应变量很小,温度场和厚度场变化主要集中在相界面移动的前端,折曲角场变化集中在相变前端且带内分布不均匀.     

混凝土搅拌车前后支架拓扑及尺寸优化设计

前支架和后支架是混凝土搅拌车的两大关键承力部件,通过多工况下的前后支架有限元分析发现,基于传统概念设计出的前后支架存在整体刚度过大和结构偏重的缺点,这些缺点不仅严重降低了搅拌车的有效载荷,而且无形中增加了搅拌车的制造成本.以前后支架减重为目标,基于多种工况,首先对前支架进行拓扑优化分析,对后支架进行尺寸优化分析,其次从不增加制造难度的角度,设计出了新的前后支架,其中前支架减重26.3%,后支架减重18 .5%,新支架满足各种工况下的强度要求.     

基于变形及固有频率测量的纤维增强复合材料 风机叶片等效弹性参数反求方法

该文建立了一种基于变形及固有频率测量的风机叶片等效弹性参数反求方法。该反求方法通过构造偏差方程将弹性参数反求工作转化为函数优化问题。运用了数字图像相关算法测试叶片在静载及冲击载荷下的位移信息,并采用基于可变容限技术的遗传算法优化偏差函数,求解等效弹性参数。计算的等效弹性参数得到了叶片结构静载试验数据的验证,该弹性参数用于计算叶轮组的模态信息,该模态信息与单叶片的模态相对应。     

基于RBF神经网络模型的司太立合金磨损量预测

司太立(Stellite)合金是一种能耐各种类型磨损、腐蚀以及高温氧化的硬质合金.为研究其磨损性能,以Stellite6为例,在自行设计的摩擦磨损机上进行室温干摩擦和润滑条件下的磨损实验.以实验数据为基础,建立该合金磨损量的RBF神经网络预测模型.结果表明:RBF神经网络预测模型具有较好的收敛效果和预测精度,具有良好的应用前景.