平面应力裂纹尖端复合型弹塑性变形场和约束场的有限元分析

应用有限元方法分析了不同Ⅰ＋Ⅱ复合型下裂纹尖端的为形场和约束场，结果表明，平面应力条件下复合型裂端变形是不对称的相反塑性变形，符合钝化一锐化模型。Ⅰ＋Ⅱ复合加载时裂端出现负约束的区域。随Ⅱ型分量增加，负约束区域增在最大正约束水平Ｒσｍａｘ降低。  

ADAPTIVE RIGID-PLASTIC MESHLESS GALERKIN METHOD AND ITS APPLICATION IN ANALYSIS OF EXTRUSION PROCESSES

Under the hypothesis of the rigid-plastic material,specific efforts are placed on the deve-lopments of the key simulation techniques of the meshless Galerkin method because of the complexity of the deformation process as well as the generality and atomization of the simulation procedures for non-steady state large deformation plastic processes,therefore,an adaptive rigid meshless Galerkin method is developed. The influence domain control method is used in the least square approximation by dynamic evaluation of the magnitude of the influence domain and the effective control of the amount and the positions of the points in the least square approximation in order to improve approxi-mation precision. The amount of the Gauss integration points in the discrete domain is maintained in a considerable magnitude in order to ensure the integration precision in the discrete domain. The length of the frictional boundary of the plastic deformation process may be getting longer when its deforma-tion is getting severe. Thus,the densities of the boundary points of some places get lower. The adap-tive boundary points setting method is employed to improve the approximation precision of the boundary points and enhance the constraint of the boundary condition by adaptive control of boun-dary point density. Some typical extrusion processes are analyzed,detail simulation results such as the deformation field,velocity field,effective strain field,effective strain rate field,the volume loss curve and load-stroke curve are obtained. The effectiveness of the method developed is demonstrated and the precision of the meshless simulation is proved by overall comparison with the results obtained by using the commercial software deform.  

强制冷却对活塞二阶运动和受力的影响研究

为研究某发动机活塞底部强制喷油冷却对活塞在缸内二阶运动和受力的影响，采用硬度塞测温法获得活塞表面的单点温度数据，借助有限元法求取活塞和缸套的温度场和热变形场，并进一步采用多体动力学分析强制冷却前后不同热变形下活塞的二阶运动和受力。研究结果表明，采用强制冷却后活塞的温度梯度减小，相应的热变形量也随之减小。活塞的横向运动、绕活塞销的摆动由于受到热变形量减小的影响，其运动幅度峰值分别增大25%和27.8%，而活塞与气缸之间的作用力峰值增加36.8%，明显加剧对活塞裙部的磨损。  

侧压过程板坯温度变化的研究与分析

利用热力耦合有限元的理论,建立了板坯侧压过程的三维热力耦合有限元仿真模型.得到了板坯在稳态变形区内节点温度和轧制力随时间的变化规律,通过轧制力的模拟结果和试验数据比较可知,两者吻合良好.分析结果为板坯侧压规程的制定和轧制力的在线预报提供了理论依据.  

对椒盐噪声稳健的数字图像斯皮尔曼秩次相关法

应用传统数字图像相关方法进行变形场分布测量时,很难精确处理带有椒盐噪声的数字图像.本文利用斯皮尔曼秩次(SR)相关系数对于椒盐噪声鲁棒的特点,提出了一种基于SR的数字图像相关算法.根据SR均值统计特征,当椒盐噪声密度足够小时,二元高斯混合模型数据的SR相关系数主要由散斑图像母体之间的相关系数决定.为了验证SR在椒盐脉冲噪声情况下的稳健性,采用可精确控制的模拟散斑图像进行了仿真,然后在三维扫描系统中使用SR相关技术计算出扫描数据的偏差.可控压缩散斑变形仿真表明,当椒盐噪声密度小于25％,计算子块大小为41 pixel×41 pixel时,SR数字图像相关仍可计算出精确的变形.将该算法应用于计算激光扫描纹理数据之间的偏差,结果显示,整体变形为4 μtm时,相关系数为0.996 6,表明SR相关系数具有较强的稳健性,在椒盐噪声下可用数字图像相关方法进行变形场分布测量.  

TRT蜗壳稳态运行特性的数值模拟

通过有限元的方法,对大型TRT蜗壳式焊接机壳在热稳态运行条件下的温度场、应力场以及变形场的分布情况进行了数值模拟。计算结果表明,整个TRT蜗壳在热稳态运行条件下,机壳由于温度载荷的作用产生了热膨胀,机壳上的等效应力值均不大,大部分区域应力在100 MPa以下,在上机壳筋板附近,等效应力值比较集中,筋板上的等效应力值在70 MPa左右,最大值为117 MPa,出现在筋板的局部尖角处。整个机壳最大等效应力为168 MPa,远小于其屈服强度,因此满足强度要求。整体机壳的轴向收缩量较大,机壳在排气室与端板处收缩1.711 mm,变形并不大。因此,在稳态运行过程中,蜗壳的刚度足够。  

轴流压缩机机壳稳态运行特性的数值模拟

通过有限元软件，对轴流压缩机机壳的静力及热稳态运行时的温度场、应力场和变形场进行了有限元分析。静力分析结果显示，机壳在静载作用下的变形及应力均不大，满足设计要求。热应力分析表明：机壳大部分区域等效应力较低，中腔到排气腔的过渡处及排气腔法兰处应力较高，最大应力值为922MPa，超过了材料的屈服强度；机壳在热膨胀的作用下，排气腔直径扩张19mm左右，并且，机壳有较大的轴向伸长，应加强机壳相应部位的强度及刚度，保证机壳安全可靠地运行。分析结果为轴流压缩机机壳的优化提供了参考。  

基于傅里叶变换的数字散斑照相测量

提出了基于傅里叶变换的双曝光散斑场的全场数字化测量。对双曝光散斑图进行傅里叶变换得到条纹图以灰度归一法和相位构造法将其优化，获取低噪声、高对比度的散斑干涉条纹。平面位移的测量实验结果表明，数字散斑照相技术适合计算机进行自动条纹识别和位移场计算，能得到较为精确的水平位移值，可实现变形场的精准测量。