热加载条件下Al/PTFE烧结药柱的数值模拟

利用COMSOL软件对Al/PTFE药柱烤燃过程进行数值模拟,获得了药柱在烤燃过程中温度变化情况.结果表明,数值模拟能够较好反应药柱在持续的热刺激加载下温度变化情况,为烤燃机理的研究提供了依据.     

Al/P TFE活性材料的动力压缩力学特性数值模拟

为了研究Al/PTFE活性材料动态力学性能,采用LS-DYNA非线性动力学分析软件对SHPB实验过程进行了数值模拟,研究了撞击杆速度和材料配比对Al/PTFE试件动力压缩性能的影响。研究发现随着撞击杆速度增加试件的破坏程度的不断加剧,试件破坏表象明显的不同;在不同材料配比下,Al含量较低时,压缩性能具有明显的应变率效应。     

压缩空气/燃油混合动力发动机工作特性的数值模拟

以一种四行程压缩空气/燃油混合动力发动机为研究对象,应用热力学理论建立了它的两种工作模式———四行程压缩空气动力模式和内燃机模式的数学模型,并对两种工作模式的工作特性进行了仿真研究。仿真结果表明,转速在低于1500r/min时,四行程压缩空气动力模式具有良好的经济性和动力性能;转速在1500～3500r/min范围内时,内燃机模式具有良好的经济性和动力性能。故知,四行程压缩空气动力模式适宜在低速、低负荷时运行,而内燃机模式适宜在高速、大负荷时运行。     

Al/PTFE活性破片高速碰撞双层间隔铝靶数值模拟

分析Al/PTFE活性破片高速碰撞双层间隔铝靶作用过程,在AUTODYN-2D平台上采用光滑粒子流体动力（SPH）算法,对Al/PTFE活性破片撞击双层间隔Al靶板的过程进行了数值模拟,得到了双层靶板间距对后靶孔径及着靶速度的影响规律。在相同靶板厚度下,靶板间距为120 mm时,活性弹丸贯穿后靶板的孔径最大;80～120 mm孔径逐渐增大,120～160 mm孔径逐渐减小。弹丸前部分的着靶速度随着靶板间距的增加而减少,而后部分的剩余速度先递减,120 mm的靶板间距达到最小,随后递增。利用一级轻气炮加载Al/PTFE破片作用双层铝靶进行实验,验证数值模拟方法的有效性,活性破片的碎裂是由弹丸撞击产生的冲击波和稀疏波相互作用诱发产生,碎片云的爆燃反应增强了对后靶板的毁伤,使得活性破片对后靶板的毁伤效应增强。     

金属椭圆环垫压缩回弹特性的数值分析

运用ANSYS软件的接触分析功能,采用二维轴对称模型,对金属椭圆环垫(0Cr18N i9)的压缩回弹特性进行了有限元数值计算,通过对计算结果的回归分析得到了室温和高温下垫片的压缩回弹特性方程。对R31椭圆环垫进行了室温压缩回弹性能试验。试验数据与有限元模拟结果较为吻合。     

原料粒径对Ni/Al含能结构材料压缩性能及能量释放特性的影响

分别将粒径5μm镍粉与45～75μm铝粉(1#)、0.2μm镍粉与45～75μm铝粉(2#)、0.2μm镍粉与0.5μm铝粉(3#)按物质的量比为1:1混合,通过真空热压制备Ni/Al含能结构材料试样,研究了粉末粒径对试样压缩性能和能量释放特性的影响.结果表明:3种试样在镍/铝界面处均生成了一层Al3 Ni扩散层;1#...     

PTFE基三层滑动轴承材料与不同材料配副时的摩擦学特性

PTFE基三层滑动轴承复合材料与不同材料组成的摩擦副有着不同的摩擦学特性,研究这些摩擦副的摩擦学特性,对于优化摩擦副配副材料具有重要的实用价值。研究PTFE基三层复合材料与钢铁材料、有色金属以及聚合物材料进行配副时的摩擦磨损性能,通过扫描电镜观察磨损表面的微观形貌,分析不同摩擦副的摩擦磨损机制,并给出摩擦副配副的优选结果。结果表明:PTFE基三层滑动轴承材料与钢铁材料以及聚合物材料配副时,其磨损机制为剥层磨损,摩擦学性能较好;而与有色金属配副时,其磨损机制为黏着磨损,摩擦学性能较差。     

组合式爆炸容器冲击载荷及其动力响应的数值模拟

本文采用ANSYS/LS-DYNA非线性有限元程序,通过容器壳体与分布载荷(流场)耦合方法,对椭球封头圆柱形组合式爆炸容器在承受内部中心点爆炸作用的冲击载荷与壳体的动力学响应进行计算分析,并与实测结果进行了对比.结果表明,ANSYS/LS-DYNA程序模拟壳体的应变历程,具有较好的精度;模拟爆炸载荷则存在一定的差异.反射超压由中环面向极点方向顺序加载,峰值逐渐降低,而作用时间逐渐加长.其峰值在圆柱壳与椭球壳的结合部达到最小,而后逐渐增加.最大应变由近爆点向远爆点方向逐渐降低,在圆柱壳与椭球壳的结合部达到最小,而后逐渐增加,在曲率最大处出现了一个较大的应力峰和最大压应力.轴向应变约为周向应变的1/2.容器结构在中环面和椭球壳极点处承受相对较大的载荷和应变,设计时应予以高度重视.     

薄壁零件粘性介质外压缩径成形及数值模拟

介绍了粘性介质外压缩径成形原理,利用有限元软件ANSY/LS-DYNA对成形过程进行了数值模拟,并对缩径过程中粘性介质压力场变化及对筒坯变形过程的影响进行了分析,得到了粘性介质非均匀压力梯度与筒坯褶皱形貌的变化规律.研究结果表明:失稳起皱是影响外压缩径成形的主要因素,缩径过程粘性介质产生的非均匀压力场可以延缓失稳的产生,抑制褶皱的长大,并在一定压力条件下消除了褶皱,从而有助于缩径成形极限的提高.     

圆柱形爆炸容器冲击载荷及其动力响应的数值模拟

采用ANSYS/LS-DYNA软件对单层圆柱形爆炸容器内部中心点爆炸后冲击波的产生、传播和壳体动态响应进行了数值模拟。结果表明:爆心环面应变呈现出非严格一致的周期性消涨特征,应变在第一个1/4周期内就得到了最大值,而离开爆心环面筒体上其他点也出现了应变增长现象;爆炸容器封头顶点所受的载荷最大,是最易发生破坏的地方,侧壁与爆点所在横截面的交线也易破坏。     

加强型蜂窝准静态压缩应力的理论、数值模拟及试验研究

为拓宽加强型蜂窝应用,研究其力学性能与结构参数的关系。首先,分析加强型蜂窝的结构,提取Y型胞元,以此为基础分析塑性铰单元。然后,将简化超折叠理论应用到Y型胞元结构折叠变形吸能分析,并分别利用基于屈雷斯佳和米塞斯屈服准则,推导蜂窝异面方向准静态平台应力理论模型。再次,选用壁厚为0.15 mm、边长为2.5 mm的铝合金5052H18,通过Ls-Dyna建立蜂窝仿真模型,获得平均应力,并将理论值与仿真值进行对比。结果表明,2种屈服准则下,理论值与仿真结果相关性为0.96,偏差在-12.16%～3.60%。最后,对普通型和“4+1”型蜂窝制样进行准静态压缩测试,结果表明,2种规格理论强度与实际测试强度偏差在-2.51%～1.56%。说明理论计算式正确,可为加强型蜂窝选型提供有效的设计依据,为工程应用提供一定的指导价值。     

不同转速下微型推进器水动力特性数值研究

微型喷水推进器是一种利用喷射水流产生的反作用力来驱动设备前进的推进器。为了分析推进器转速对其水动力特性的影响,基于k-ε模型对微型推进器在2 000,2 500,3 000,3 500,4 000 r/min 5个转速下全流场进行数值模拟。利用数理统计学中的最小二乘法等方法对推进器的推力、功率等水动力特性与转速的关系进行分析。结果显示:推力与转速的二次方成正比,功率与转速的三次方成正比;叶轮的导边部分受力和流动损失最大,尾流区存在一对旋转方向相反的非对称旋涡,且强度随着转速增大而增大。本文为微型推进器的结构设计和优化提供了参考和理论基础。     

搅拌摩擦焊中材料流动行为数值模拟的研究进展

搅拌摩擦焊是一种革命性的焊接技术。相比于熔化焊,搅拌摩擦焊在铝合金、镁合金等材料的焊接方面具有明显的优势。而搅拌摩擦焊过程中材料在熔化温度以下经历剧烈的塑性流动,这与传统焊接过程有着明显不同,因此非常有必要对搅拌摩擦焊过程中的材料流动行为进行研究。由于试验方法本身在空间与时间上的局限性,数值模拟成为研究搅拌摩擦焊过程中的材料流动行为的重要方法。分析搅拌摩擦焊过程中的物理过程,从数值方法、热源模型、边界摩擦模型、材料本构模型这四个方面介绍搅拌摩擦焊中材料流动行为的数值模拟的最新研究进展及相关应用。对当前搅拌摩擦焊材料流动模拟中存在的不足进行分析,提出未来研究中应关注的研究方向。     

基于多折叠单元理论的蜂窝纸板面外压缩数值模拟

通过原纸拉伸试验获取蜂窝纸板的材料参数,建立蜂窝纸板的有限元简化模型(Y单元模型),采用有限元方法对该模型进行准静态加速压缩模拟,并与蜂窝纸板的面外准静态压缩试验结果进行对比;采用该模拟方法研究蜂窝孔边长、纸板厚度和胞壁厚度对Y单元折叠模式的影响。结果表明：Y单元模型经准静态加速压缩模拟得到的形貌与试验结果相吻合,压缩应力-应变曲线中平台应力的模拟结果与试验结果的相对误差为3.87%,验证了该模型的可靠性;不同规格的Y单元模型在压缩后共出现3种折叠模式,蜂窝孔边长和纸板厚度是影响Y单元折叠模式的2个关键因素。1/2蜂窝孔边长与一次折叠褶皱波长的比值会影响Y单元的一次折叠模式,而双层胞壁与单层胞壁的厚度差是导致多折叠模式发生的主要原因。     

覆膜材料激光加工快速成形三维温度场数值模拟研究

系统地分析了覆膜材料激光加工的原理，通过分析各参数对温度的影响，得到了温度场的计算模型，并对覆膜材料的选择性激光烧结成形温度场的分布变化进行了数值模拟计算，分析了烧结过程及热物性参数之间的变化关系。利用有限元方法对温度场进行模拟，建立合理的有限元模型，得到了烧结件的温度变化趋势，并用热电偶测温系统实测温度验证计算结果，从而可以提高制件的精度。     

碳纤维复合材料缠绕铝合金管准静态轴向压缩的数值模拟

以多层(10层)和少层(3层)碳纤维复合材料缠绕铝合金管(Al-CFRP混合管)为研究对象,采用ABAQUS/Explicit有限元软件建立单层壳模型、多层常规壳模型和多层连续壳模型3种模型,基于Hashin失效准则对混合管轴向压缩变形过程进行仿真,对比了各模型的仿真准确性;将初始峰值载荷、比吸能、平均压缩载荷仿真相对误差和仿真时间进行无量纲化和权重处理,对各模型进行综合评价.结果表明:多层壳模型可以更好地预测混合管在轴向压缩下的损伤变形和吸能特性;对于多层缠绕混合管,最佳模型为多层连续壳模型,对于少层缠绕混合管,多层常规壳模型具有最小的误差.     

Ti/CFRP/Ti夹层结构高速冲击数值模拟研究

以新型的Ti/CFRP/Ti(钛合金/碳纤维复合材料/钛合金)夹层结构材料为研究对象,基于Hashin准则和Johnson-Cook材料模型,采用有限元计算方法,建立了Ti/CFRP/Ti夹层结构的高速冲击损伤模型,讨论了冲击速度、芯层复合材料的铺层、前置钛板与后置钛板的厚度配置等因素对冲击响应的影响。结果表明:靶板吸能值随弹速增加而增大直至趋于稳定,结构的损伤与芯层复合材料铺层相关性较小,此外在面密度不变的前提下增加前置钛板的厚度降低后置钛板的厚度可以提高Ti/CFRP/Ti夹层结构吸能效果。     

材料参数对汽车覆盖件冲压成形性能影响的数值模拟

使用基于动力显示算法的板料成形非线性有限元分析软件eta/DYANFORM对一个典型的汽车覆盖件零件冲压成形过程进行了数值模拟,从大量的计算结果中,研究三个重要的材料力学性能参数即屈服强度σs、应变强化指数n和厚向异性系数r对最终零件冲压成形性能的影响。在分析软件的后处理器中观察板料的厚度变化、总拉深力、板料的最大变形位移和沿冲压方向的最大应力,并作出了相应的曲线,最后根据所作曲线的变化得到了材料性能参数影响板料冲压成形性能的有关结论。     

离心式喷嘴雾化特性的数值模拟

采用数值模拟的方法,对航空发动机的燃油喷嘴进行研究,模拟不同情况下喷嘴内部的气液两相的流动状况,得到了流量与压力和喷雾锥角的关系,计算结果和试验数据吻合较好,为离心喷嘴的设计和试验提供了可靠的数值计算模型。     

迷宫式调节阀流量特性的数值模拟

为了研究迷宫式调节阀的流量特性,利用CFD方法对其内部流场进行了模拟,得到流场中压力和速度分布,计算流量系数并得到流量特性。模拟试验结果表明迷宫流道结构能达到均匀降压,调节阀流量特性为线性,符合预期目标。