钢丝缠绕拱梁立柱全剖分——坎合机架

重型承载机架是重型设备的关键部件,其整体制造触及到众多工艺和技术的极限能力,已成为重型工程的瓶颈。通过分析钢丝缠绕预应力承载机架的发展及其应用特性,提出基于钢丝缠绕预应力的重型拱梁立柱全剖分—坎合承载机架设计路线,以期解决200 MN级以上液压机主承载机架的制造难题。以400 MN单缸单牌坊模锻液压机承载机架的设计为例案,通过对其1∶10模型试验及有限元建模对比,分析拱梁立柱全剖分—坎合机架在特定力系(中心载荷、偏心载荷等)作用下的变形特性和承载能力,得出在一定的预紧系数下,拱梁立柱全剖分—坎合机架与整体机架在变形特性和承载能力方面具有相似性。因此对于承载达到200 MN以上的单牌坊机架,建议采用此结构。这一结构的应用将直接推动重型液压机及相关装备行业的发展。     

重型液压设备承载结构连接形式

在回顾预应力钢丝缠绕液压机的发展和现状的基础上,抽象出液压机的基本力学模型,指出重型设备工程领域常用的三种连接结构形式,即冶金结合结构、键合结构和坎合结构。分别从连接形式、力学特征和应用特性等多方面对其进行了全面比较分析,阐明了各种结合结构的优缺点,同时也阐明了坎合结构在重型承载中的应用优势。通过例举我国多台自主建造的万吨级重型压机实施情况,说明坎合原理及其技术在重型压机中已经得到广泛应用,在重型装备等行业中具有巨大潜在市场。     

单元探测器的短波红外多通道成像技术

为了克服目前利用短波红外焦平面器件获取图像时难以消除器件自身的非均匀性、难以获得较高信噪比及成本昂贵的问题,提出了利用单元探测器和DMD(Digital Micro-mirror Device)空间光调制器件,基于Hadamard变换进行凝视光学画幅式成像的方法.通过实验验证了该方法用于短波红外成像的可行性.对实现低成本、高信噪比的短波红外成像具有借鉴意义.     

无网格方法及其在体积成形中的应用

应用有限元模拟体积成形时 ,由于坯料变形很大导致网格畸变 ,使得解题效率和计算精度大大降低。作为一种新兴的数值计算方法 ,无网格计算只需将求解域离散为独立的节点 ,因此适用于分析大变形问题 ,位移场利用节点值通过函数拟合得到 ,可以保证在整个求解域内连续 ,同时后处理计算具有简单和精度高的优点。本文简要介绍无网格方法的基本原理 ,包括位移场的逼近、泛函的积分及边界条件的处理 ,最后分析了圆柱体镦粗过程 ,通过与DEFORM2D结果的比较验证了此方法的可行性     

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。     

重型钢丝缠绕预应力剖分-坎合结构概述

重型整体结构转变成螺栓预应力剖分-组合结构再发展到钢丝缠绕预应力剖分-坎合结构是科学、技术、工程发展的结果,预应力技术是推动这一发展的关键因素.从预紧件的许用应力、被预紧件的应力波动比、预紧系数、预紧刚度、剩余顶应力、疲劳抗力、技术经济等多个角度系统分析这几种结构的优缺点和应用背景.着重指出重型螺栓预应力剖分-组合结构的原理性缺点,由于预紧件许用应力的限制,在重型和超重型结构应用中难以获得高的力学指标,预紧件须占据很大的空间且无法对被预紧件进行法向应力保护.详尽对比分析钢丝缠绕预应力剖分-坎合结构力学特性及应用于重型结构的优势,可提供高可靠性预紧力,被预紧件上的剩余压应力与预应力之比可达到50%左右,对防止子件间剪切错移十分有利.通过给出重型预紧结构设计参数优选表,为重型预应力结构的设计提供了科学的参考.     

碳纳米管弯曲和拉伸等效弹性模量的计算分析

碳纳米管中的结合键为C-C共价键，它有3个特征参数：键能、键长和键角,首先给出C-C键合关系的坐标描述，然后基于对势函数定义了相应的势能泛函，并建立了相应的计算模型，系统分析了不同手性矢量参数单壁碳纳米管在拉伸和弯曲情形下的力学行为，基于实验结果，按碳纳米管的中空结构计算了相应的等效弹性模量，研究了扶手椅型SWNT(3，3)～SWNT(14，14)的等效弹性模量变化规律,研究结果表明，在拉伸和弯曲情形下。按碳纳米管中空结构计算得到的等效弹性模量为237-239GPa，泊松比为0.21,该结果具有实验上的统计性质。     

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。     

基于有限元的大型模锻压力机钢丝缠绕动梁预应力测试

预应力检测对重型压机钢丝缠绕工艺来说至关重要。钢丝缠绕压机动梁结构复杂,缠绕时表面应力场分布无明显规律,测试难度大,目前动梁缠绕工艺的应力测试尚属空白,给工艺质量评价及工艺控制带来不便。应用有限元法对400 MN航空模锻压机动梁缠绕进行模拟,研究动梁缠绕时端面的应力场分布特征,确定动梁端面存在环形的径向、周向单向应力区,据此制定应变测量贴片方案,解决了重型压机动梁缠绕过程中预应力测试的难题。有限元计算结果与试验结果基本吻合,确保动梁缠绕工艺质量达到设计要求,也证实了这种基于有限元的应力测试方法的可行性。该方法对于其他复杂工程结构的应力测试具有借鉴意义。     

有限元方法在玻璃成形工艺研究的应用

分析了玻璃在熔融状态下的力学性质、弹粘塑性和刚粘塑性本构方程以及玻璃成形的力学特性等,并结合玻璃成形的热力学公式,介绍了对玻璃成形的热力耦合分析的基本原理,还介绍了在玻璃成形过程中玻璃和模具之间的非线性接触、摩擦问题的求解,自动网格重划分技术.为了说明玻璃成形有限元分析的过程,最后介绍了利用三维大变形有限元方法来模拟电视显像管管屏的压制成形过程和饮料瓶吹制成形过程.