基于ANSYS模拟激光焊接温度场的后处理研究

利用有限元数值模拟方法计算了激光加热镀锌钢板的温度场分布,采用多软件综合使用得到了ANSYS无法得到的各种热循环图和重要图例数据,丰富了该软件的后处理数据显示功能,从而对实际的激光加热工艺起指导作用.     

基于旋转交错网格的探地雷达正演数值模拟

以旋转交错网格(RSG)差分为基础,实现探地雷达(GPR)在非均匀突变介质中的正演数值模拟。通过利用旋转交错差分算子,将雷达波场各场分量设置在非均匀突变介质的基本单元中,单元内同一物性参数定义在同一位置,将对角线方向上物性参数差分值的线性组合来计算坐标轴方向上的物性参数差分值,针对非均匀特征变化剧烈的网格区域,算法中的单元网格形式不再需要进行插值,扩宽了数值稳定性条件的限制。推导了适合于探地雷达的旋转交错网格差分格式及TMy极化模式下的更新方程组,实现了均匀介质和非均匀突变介质中的TMy雷达波场的数值模拟,并分别从解析解、模拟剖面和波场快照的角度,与标准交错网格差分算法进行了对比。结果表明,在模拟非均匀特征明显的介质时,旋转交错网格算法可以选取更大的时间步长,数值色散程度控制更好,提高了模拟效率和成像精度,可更有效地指导非均匀突变介质中探地雷达数据的解译。     

基于SPH法的爆炸焊接边界效应二维数值模拟

为了揭示造成爆炸焊接边界效应的机理,文中借助LS-DYNA软件,采用无网格的SPH法分别对复板厚度为2 mm、基板厚度为16 mm的Q235/Q235、TA2/Q235、304不锈钢/Q235复合板进行爆炸焊接边界效应的二维数值模拟. 观察不同组模拟过程中的复板飞行姿态,复板撕裂均发生在与基板碰撞之前. 当基板保持一致,炸药分别为乳化炸药与膨化铵油混合炸药,复板为TA2时均比复板为Q235钢以及304不锈钢的撕裂尺寸更大;当基板、复板均为Q235钢,乳化炸药条件下比膨化铵油混合炸药条件下复板的撕裂尺寸更大. 结果表明,在复板、炸药变化的情况下,爆炸焊接的边界效应依旧存在,只是产生的边界效应的严重程度有所不同;复板极限抗拉强度越低或炸药爆轰速度越高,边界效应现象越严重.     

型材拉弯数值模拟夹钳边界条件的一种等效模型

拉弯是一种重要的型材弯曲工艺,被广泛应用于汽车和飞机制造业。有效应用该工艺必须了解不同工艺参数如何影响工艺过程和零件最终形状。当前数值模拟是研究这些问题的一种有效手段。然而准确模拟成形过程的前提是准确描述毛料的边界条件。张臂式拉弯夹钳力矩边界条件复杂,在数值模拟中处理困难,为此该文提出了一种位移加载等效模型。利用该模型对矩形中空截面铝合金型材张臂式拉弯过程进行了模拟和试验验证。切向应变、截面畸变和回弹模拟结果与试验结果基本吻合,说明上述夹钳等效模型可行,为后续工艺参数优化提供了基础。     

Understanding the spatial interaction of ultrasounds based on three-dimensional dual-frequency ultrasonic field numerical simulation

A transient 3D model was established to investigate the effect of spatial interaction of ultrasounds on the dual-frequency ultrasonic field in magnesium alloy melt. The effects of insertion depth and tip shape of the ultrasonic rods, input pressures and their ratio on the acoustic field distribution were discussed in detail. Additionally, the spacing, angle, and insertion depth of two ultrasonic rods significantly affect the interaction between distinct ultrasounds. As a result, various acoustic...     

Simulation of direct wave propagation by numerical FDTD for a GPR coupled antenna

This article describes a numerical model of a GPR antenna used in the context of civil engineering to test structures. The model proposed was obtained by comparisons between simulations and experiments made with different cementitious materials. This model does not represent the real sensors exactly because some components are not known due in part to the manufacturing secrets, but it gives a good approach to the fields measured in the experiments.     

基于MATLAB数值仿真的等离子天线辐射场空间分布研究

等离子体具有优异的导电性能,利用等离子体作为电磁能量传导介质的等离子天线相比于普通的金属天线,具有隐身性好、体积更小、重量更轻、可动态重构等特性。采用 MAT-LAB 数值仿真模拟研究了天线的辐射场问题。结果表明：随着天线长度、密度等参数的不同,其电流分布图、辐射方向图都会发生相应的变化,也就是说其辐射方向具有可控性。     

一种有效的焊接温度场数值模拟方法

应用有限元软件ANSYS对半椭球体热源作用下的焊接温度场进行仿真。将半椭球体热源模型的3个形状参数:长度参数、宽度参数和垂直参数分别独立变化,以单独考查每个形状参数对熔池形状的影响。结果表明:模型的长度参数和宽度参数是改变模拟结果中熔池形状的主要参数;垂直参数的变化对熔池形状无影响,但可以影响熔池的大小。     

镁电解槽热场二维有限体积解析方法计算模拟

借助FIuent有限体积分析软件,建立了镁电解槽二维切片有限体积解析模型,对其热场进行计算.并以2000A中试镁电解槽为研究对象,根据实测的电解槽运行数据对模型进行了检验,结果表明:本文所建立的二维有限体积解析模型的计算结果与实测值吻合较好(各层分布温度偏差10℃以内).能较真实地反映镁电解槽内热场的二维分布状况.可为工业镁电解槽优化设计提供可靠的研究手段.     

基于数值模拟的工艺评估与优化

精密锻件在工艺设计过程中往往存在多种可供选择的工艺方案, 为了获取最佳的工艺方案, 本文首先建立起工艺评估与优化的数学模型, 然后通过有限元仿真技术对各种工艺方案进行模拟, 获取应力、应变、载荷等工艺评估与优化模型所需要的相关工艺参数。通过两种技术的结合应用, 不仅可以在较短的时间内对锻件的最佳工艺方案做出选择, 而且可以大大减少工艺开发过程的试模成本。     

基于数值模拟的雷达H弯波导件坯料优化

将数值模拟技术应用于雷达H弯波导件的坯料优化过程,研究了不同的毛坯形状尺寸对H弯波导件拉深的成形极限、厚度分布、减薄率及回弹量的影响。通过对比分析由坯料展开的坯料和由凹模偏置展开的坯料成形模拟结果,提出修改方案,确定较为合理的毛坯形状尺寸。研究结果表明,毛坯形状对零件成形效果影响很大。在所列的坯料形状中,修改后90°圆角毛坯最有利于成形,拉裂、回弹程度最小。针对模拟的结果进行拉深实验,证明数值模拟与物理实验具有良好的一致性,可以通过数值模拟指导实际生产。     

无网格法在板料冲压成形数值模拟中的应用

基于移动最小二乘法近似函数和以有限元网格作为积分背景网格的无网格法理论，对板料冲压成形过程进行了数值模拟，利用罚函数法引入本质边界条件处理成形过程中的接触摩擦问题，并将模拟结果与有限元法计算结果进行对比，结果表明：无网格伽辽金法的计算结果与有限元法计算结果基本吻合，无网格伽辽金法作为新兴的数值计算方法，具有前后处理简单，精度高等特点，为板料冲压成形的数值模拟提供了一种有效的新方法。     

基于"局部-整体"映射法的焊接装配变形数值仿真

焊接的非平衡加热、冷却过程导致产生焊接应力与变形,而焊接残余变形是影响结构设计完整性、制造工艺合理性和结构使用可靠性的关键因素.本文基于"局部-整体"映射法.模拟了局部模型为T形接头角焊缝的局部塑性应变,并把结果用于薄壁箱形梁的焊接装配变形数值仿真,同时对不同焊接顺序产生的残余变形情况进行了分析和探讨,并将预测结果与焊接工艺试验结果进行了对比验证,二者吻合很好,从而为研究焊接顺序对大型焊接结构变形的影响提供了一种方法.     

A novel method for FDTD numerical GPR imaging of arbitrary shapes based on Fourier transform

Ground penetrating radar (GPR) systems are very powerful tools with a wide range of advantages in non-destructive testing. Target detection is one of the serious results of GPR application. The landmine detection in the soil and reinforcement bars and holes in the concrete is some of the GPR object detection examples. In this research, the targets are modeled in different cases, an air hole or a conductive material. A cracked surface is also modeled for both conductive and dielectric media. For modeling, the three-dimensional (3D) finite difference time-domain (FDTD) method is applied. Perfectly matched layer (PML) absorbing boundary condition is used for simulating the physical absorbers and free space. The results were shown in time domain. The difference between results helps to distinguish the target depth and electrical properties. For better specification of the target shape, a transform in frequency domain is used. This transform contains a Fourier transform in a selected frequency. The results show a sudden change in the frequency response over the hole or target scanning. By this idea, the shape of any arbitrary hole or crack can be extracted.     

漏斗形结晶器液面流场物理试验与数值模拟分析

当FTSC薄板坯连铸机生产拉速提高到4～6 m/min时,浸入式水口通钢量增加,结晶器内流场扰动加剧,卷渣率提高,对生产顺行及铸坯质量都将产生重大影响。因此,为了解结晶器液面流场,根据实际生产情况,制作了1∶1的结晶器水物理模型,并通过Fluent软件对结晶器液面流场进行了数值模拟,研究了水口浸入深度及拉速对液面流场的影响。结果表明,在水模型物理试验中,水口浸入深度恒定为130 mm时,拉速在4～6 m/min范围内,结晶器表面流速随着拉速的提高而增大,其最大值范围为0.401～0.693 m/s;在6 m/min恒定拉速下,水口浸入深度在130～190 mm范围内,结晶器表面流速随着水口浸入深度的增加而减小,其最大值范围为0.503～0.690 m/s。在数值模拟中,水口浸入深度恒定为130 mm时,拉速在4～6 m/min范围内,结晶器表面流速随着拉速的提高而增大,其最大值范围为0.50～0.75 m/s;在6 m/min恒定拉速下,水口浸入深度在130～190 mm范围内,结晶器表面流速随着水口深入深度的增加而减小,其最大值范围为0.65～0.75 m/s。结晶器表面流速随着距水口中心距离的增大有先增加后减小的规律。     

铝熔炼过程温度场的数值模拟研究

根据物料平衡方程、能量守恒方程、动量方程建立熔炼炉内熔炼过程中熔体温度的数学模型;以能量平衡测试中得到的数据为边界条件,在概率密度函数(PDF)仿真基础上,运用Fluent6.3流体力学软件对熔炼过程温度场进行数值模拟,模拟结果与实际情况相符。本研究为现场实际生产过程控制提供重要依据,为熔炼炉的设计、研究提供了有效的方法和途径。     

基于数值模拟的铜铝接触线拉拔成形工艺优化

采用DEFORM-3D有限元分析软件对铜铝接触线拉拔加工过程进行三维数值模拟,得到拉拔过程中等效应力、等效应变及流动速度分布,分析了接触线复合界面产生缝隙的原因以及实际生产中接触线弯曲的原因。通过改变铜线坯断面形状,使铜铝接触线界面结合良好,调整铝侧定径带长度为2mm、铜侧定径带长度为5mm,使接触线保持平直,并分析了拉拔模角对拉拔加工工艺的影响。     

板料弯曲成形数值模拟参数敏感性分析

在单因素敏感性分析的基础上,利用定义了无量纲形式的敏感度函数和敏感度因子的多因素敏感性分析方法,对板料弯曲成形数值模拟前处理阶段可控模拟参数进行了敏感性分析.结果表明,冲头虚拟加载速度Vp是影响板料弯曲成形数值模拟前处理阶段可控参数对结果扰动度大小的敏感因素.通过敏感性分析剔除了非敏感因素,为提高板料弯曲成形数值模拟精度而进行的前处理参数优化提供了方便,减少了计算工作量,为实际成形优化了试验方案.     

T形接头焊接温度场的三维数值模拟

利用有限元分析软件ANSYS,对T形接头焊接的温度场的分布进行了动态模拟,提出高斯函数和双椭球函数相结合的双热源模型.并应用APDL语言实现了焊接全过程温度场的三维动态模拟,其结果与理论值完全吻合,证明了数值模拟的可靠性.