形状记忆合金驱动主动变形波纹板结构的有限元分析

NiTi形状记忆合金作为一种功能材料,具有输出回复力大、性能稳定等优点,故可以将其用作主动变形结构中的驱动元件。将NiTi形状记忆合金带与波纹板结构以离散点的形式相联接,制作形状记忆合金驱动主动变形波纹板结构。对形状记忆合金通电驱动,利用其产生的拉伸或收缩力,达到控制结构主动变形的目的。同时,为预报该结构的变形响应,应用有限元软件ANSYS进行数值模拟。针对现有的通用有限元分析软件中没有模拟形状记忆合金形状记忆效应的单元和材料模型的问题,根据形状记忆合金材料本身的特殊性,提出“负热应变”的方法。在试验的基础上(即通过试验获得具有一定预应变的形状记忆合金在不同温度点上的回复应力、应变,进而利用本构关系求得不同温度下形状记忆合金的弹性模量)建模分析,最终获得不同温度下波纹板结构的变形响应曲线。预报结果与试验结果比较吻合,验证了该方法的正确性,为形状记忆合金驱动器的设计、模拟以及制作提供参考和依据。     

钢丝绳股内钢丝的载荷分布

应用微分几何理论分析钢丝绳结构特点及钢丝的空间螺旋缠绕关系,利用ANSYS软件开发常用的几种金属绳芯钢丝绳的建模程序,建立6×19IWS右同向捻和右交互捻两种钢丝绳的几何模型.通过适当的网格划分得到了钢丝绳的有限元模型,以钢丝绳一端约束三个方向自由度,另一端施加轴向集中载荷作为加载工况,确立模型求解的边界条件,并进行数值模拟.分析数值模拟结果,得出钢丝绳股内处于不同位置钢丝在长度方向上应力呈螺旋状分布,钢丝截面上应力呈中心对称分布的规律,对照分析两种捻向组合钢丝绳中对应钢丝的应力分布规律,指出捻向组合对钢丝绳股中钢丝应力分布的影响.确立钢丝绳拉伸试验方案,进行6×19IWS钢丝绳拉伸试验,用四种载荷下的拉伸变形量验证了数值模拟结果,试验结果与模拟结果基本吻合.     

CR1500HF热成形钢U形件不同位置的高速拉伸性能及其有限元模拟

在CR1500HF热成形钢U形件不同位置取样,进行应变速率在1～500 s-1的拉伸试验,研究了不同位置拉伸性能的差异和应变速率对热压成形件拉伸性能的影响;建立材料拉伸有限元模型,模拟分析了该钢的高速拉伸性能和拉伸试样加持端应力分布.结果表明:该热压成形U形件侧壁位置的抗拉强度和屈服强度低于法兰和底部位置,在进行碰撞分...     

尺寸缺陷对拉伸试验影响的研究

拉伸试验是航天制造领域广泛进行的基本力学试验之一.在拉伸试验过程中试样上的应力变化及最终断裂位置受多种因素影响,其中加工和装配过程中的各种尺寸缺陷对拉伸试验产生的影响是工程界关注的焦点.利用三维实体造型软件SohdWorks和有限元分析软件DEFORM-3D模拟拉伸试验过程,分析研究拉伸试验中出现各种尺寸缺陷时对试样上的应力分布情况及出现失效破坏的位置的影响,为航天制造领域材料试样的形状标准化设计以及进一步的夹具优化设计提供参考数据.     

涡旋压缩机下底盖屈服变形分析

为了预测不同厚度涡旋压缩机下底盖在工作压力下产生的屈服变形,对5台涡旋压缩机进行工作压力试验并记录下底盖屈服变形。通过对下底盖材料（DD13）进行拉伸试验确定该材料的应力-应变曲线。使用Zeiss三坐标测量机对下底盖横截面厚度进行测量,获得下底盖横截面厚度分布。使用有限元方法对现行厚度下底盖进行计算模拟并与实验值对比验证,然后预测不同厚度下,涡旋压缩机下底盖的屈服变形值,使得新下底盖刚度满足许用要求。结果表明：有限元方法模拟屈服变形与实验结果获得良好匹配,预测不同厚度下底盖屈服变形结果可信,效率高,成本低。     

波纹板在拉伸载荷下的力学性能分析

以可延展性柔性电子中的余弦型波纹状结构为研究对象,运用ANSYS Workbench有限元软件分析波纹板在拉伸载荷作用下的应力分布情况。在此基础上,提出对波纹板的优化措施,使其达到更好的力学性能。     

6063铝合金在不同应力状态下的变形及损伤行为

用平板拉伸、缺口拉伸、剪切试验结合断口形貌观察及有限元模拟等方法,对6063铝合金在三种不同应力状态下的变形及损伤行为进行了研究.结果表明:在不同应力状态下该合金的变形及损伤行为存在明显的差异,剪切时材料的断裂应变远大于平板和缺口拉伸时的,而缺口拉伸时材料的屈服强度及峰值应力大于平板拉伸时的;平板拉伸时试样为拉剪混合型断裂,断口由一定比例的韧窝和剪切平面组成;缺口拉伸时试样有明显的颈缩,断口以韧窝为主;剪切断口以剪切平面为主;损伤行为的有限元模拟结果与试验结果吻合较好.     

TRIP590先进高强钢板的双向加载变形行为

为了探索TRIP590先进高强钢板的复杂变形行为,从试验、理论和有限元模拟三个方面对其在不同双向加载路径下的应力应变关系进行研究。针对TRIP590先进高强钢板料进行十字形试件的双向拉伸试验,获得了不同加载路径下的双向拉伸变形性能。基于弹塑性理论和广义胡克定律,采用Mises屈服准则和Hill48屈服准则(Hill屈服准则采用两种方法求解其参数)给出包含弹性和塑性应变在内的双向拉伸真实应力-真实应变关系曲线,并与试验结果进行对比,分析不同屈服准则的精度及误差原因。采用ABAQUS有限元软件,基于Mises和Hill48两种屈服准则对十字形试件不同加载路径下的双向拉伸试验进行有限元模拟。将试验直接采集到的不同加载路径下的双向拉伸载荷-位移数据与有限元模拟结果进行对比,进一步分析不同屈服准则的精度,同时验证采用本研究中的十字形试件的双向拉伸试验来计算双向应力-应变关系的可行性。研究结果可为TRIP590先进高强钢板在实际成形工艺中的应用提供重要的技术支撑。     

6N01铝合金中厚板三点弯曲变形行为的数值模拟

通过拉伸试验获得T5热处理态6N01铝合金中厚板的拉伸性能和应力-应变曲线,在此基础上采用ANSYS-LSDYNA有限元软件对其三点弯曲变形行为进行了数值模拟,并进行了试验验证。结果表明:不同厚度铝合金板的拉伸性能不同,且与厚度的关联性不强;三点弯曲过程中不同节点位置的应力三轴度变化不大,模拟得到的弯曲极限角在150°到154°之间,与试验结果符合;用所选的材料模型和基于应力三轴度得到的失效应变准则可以模拟铝合金中厚板的弯曲行为。     

低应力三轴度下孔洞行为的有限元研究

基于有限元计算研究了低应力三轴度下,三维孔洞体胞模型的应力应变分布规律和变化趋势,分析了孔洞和基体体积的变化规律,指出用孔洞体积分数表征材料损伤的理论在低应力三轴度下的应用存在局限性。引入断裂应变作为单元失效判据,通过比较单轴拉伸试验和模拟结果,验证了其在材料失效模拟中的可靠性。最后将断裂应变应用到有限元模拟中获得不同应力三轴度下基体失效时的临界等效塑性应变,以临界等效塑性应变为表征参量研究孔洞变形规律和材料的失效行为。