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。     

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     

喷丸强化对H13钢表面完整性的影响

为研究不同强度喷丸对H13钢表面完整性的影响,采用白光干涉仪、显微硬度计、XRD、SEM和EBSD等对喷丸前后H13钢试样的表面粗糙度、硬度、残余应力和表层微观组织等表面完整性进行了表征,并定量分析了未喷丸和经0.33A喷丸的试样表层组织的晶粒尺寸、晶界取向差及织构等的变化规律。结果表明,不同强度喷丸均改变了H13钢的表面完整性。喷丸在提高表面粗糙度和塑性硬化程度的同时引入了具有一定深度的残余压应力层。与未喷丸试样相比,经0.23 A喷丸后H13钢表面粗糙度提高了约152%。随着喷丸强度从0.23 A增大到0.33 A,硬化层深度由100μm增至160μm,残余压应力层深度由200μm增至300μm。H13钢的未喷丸组织的平均晶粒尺寸为950 nm,晶界平均取向差为33.5858°,主要存在强度较弱的{001}100和{110}111型混合织构;经0.33 A喷丸后距表面10μm处的平均晶粒细化至470 nm,晶界平均取向差增至39.0228°,组织中出现了两类{111}uvw和{hkl}110型板织构,且表层晶粒细化层深度达30μm以上。     

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。     

2024A1高温高应变率下动态塑性本构关系的实验研究

运用SHPB装置,文章对2024A1在不同温度和不同应变率条件下的动态力学行为开展了系列的实验研究,基于Johnson-Cook（Jc）本构模型,通过实验数据拟合得到了相应的材料模型参量,从而建立了2024A1的动态塑性本构关系。为进一步验证该本构关系,基于有限元方法,对常温下应变率为700s^-1的SHPB实验进行了数值模拟,模拟计算结果与实验结果相吻合,表明所得到的模型可以很好地描述该材料在高温高应变率下的动态塑性力学行为。     

温度和相变影响的弹塑性本构关系及应用

通过考虑温度和相变对等效物性参数的影响,建立了包含附加应力和应变的弹塑性增量本构关系,并采用该本构关系和ABAQUS软件构建了淬火过程的数值模拟平台.该本构模型引入的附加应力和应变分别由温度变化和相演化引起的.具有明确的物理意义.通过对26Cr2Ni4MoV钢的圆筒零件水淬过程的模拟表明,该模型能够正确地分析残余应力沿半径方向的分布规律.并且在截面中间部位残余应力值和靠近外表面的应力峰值与实测值更加接近,说明全面考虑温度和相变影响的弹塑性增量本构关系可改善模拟计算的精度.     

高吨位镁合金压铸机定模板减重设计的有限元分析

压铸机定模板是压铸机的重要零件,它在生产中变形程度的大小对生产过程尤其是所加工产品的精度具有重要影响。对某高吨位镁合金压铸机定模板减重前后的设计方案进行有限元分析,对比了两种设计方案的刚度值及应力场。依据有限元计算结果对设计方案进行了评估,并对加工过程提出了建议。从整个分析结果来看,减重孔对定模板的刚度有一定影响,但经减重处理后的定模板仍可以满足设计要求。     

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.     

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。