反向钻孔法应用于工件内表面残余应力测量的研究

针对现有应力测试难以准确获得工件内壁应力的问题,该文提出于内壁贴片测应变,由外壁钻入的反向钻孔法。应用有限元数值模拟反向钻孔过程,借助生死单元技术获得反向钻孔法测试所需要的应变释放系数a,b;对比反向钻孔法、盲孔法和X射线衍射法对不同厚度钢板的同一测点测得的残余应力结果,以验证反向钻孔法的可行性和可靠度。模拟结果发现,a,b系数与样品壁厚、孔径、剩余钻深均有关系,对此进一步归纳出适用于标准ASTM E837中A、B型应变片的a,b系数赋值表。实验结果显示,不同测试方法间虽由于测试范围不同而存在差异,但大部分测试结果保持一致。综合模拟与实验结果,通孔法可以改善原先工件内壁应力测试难的问题,并提高内壁应力的测试精度。     

小孔释放法测纤维增强复合材料残余应力的释放系数

介绍了小孔释放法测量残余应力的原理,给出释放应变与残余应力之间的关系公式.针对纤维增强复合材料的属性特点,应用坐标系转换原理推导出通孔法测量复合材料残余应力时的应力释放系数公式.以碳纤维增强复合材料为例计算其残余应力测试过程中的释放系数,由此得到释放应变,并将计算结果与同一预应力下用有限元法计算的结果进行了对比.     

平板焊接接头纵向残余应力修正估算公式

为研究不同焊接参数对平板焊接接头残余应力大小的影响规律, 采用ANSYS软件, 建立了大量焊接试件的三维热弹塑性有限元模型, 对其温度场和应力场进行了数值模拟. 根据数值模拟结果, 考虑不同焊接参数、焊道数以及板件热流分配系数的影响, 对拉应力区半宽的计算公式进行了修正. 在此基础上, 采用指数函数对纵向焊接残余应力进行了拟合, 得到了预测不同焊接接头纵向残余应力分布规律和大小的修正估算公式. 最后设计了多组焊接构件模型, 采用盲孔法实测了其残余应力大小和分布规律, 并与估算公式的计算结果进行了对比, 结果表明:两者吻合良好, 验证了该文修正残余应力估算公式的有效性.     

5A06管材力学性能测试及其缩口成形性的有限元分析

目的研究直径Φ20 mm、壁厚2 mm的5A06铝合金管在单向拉伸试验下的表现以及其在外支承球形缩口成形中的变形特点。方法利用管材准静态单向拉伸试验测试其力学性能,获得真实应力-应变曲线,再结合有限元软件ABAQUS分析管缩口成形的应力应变特征。结果 5A06管在拉伸中表现出良好的应变硬化能力,并呈明显的锯齿波动屈服特性。模拟结果显示缩口中的管坯整体处于周向、轴向压应力状态;主变形区内,轴向应变从缩口口边的拉应变逐渐变为主变形区向直壁过渡区域的压应变;除主变形区外,直壁部分的壁厚也有所增加。Φ20 mm×2 mm的5A06管在模拟中的极限缩口系数约为0.410。结论Φ20 mm×2 mm的5A06管在外支承球形缩口中的模拟成形极限较高,有限元分析作为缩口成形模具和工艺设计的前一步工作,其结果有一定的参考价值。     

材料模型对1Cr18Ni9Ti管材拉伸有限元仿真的影响

为研究材料模型对有限元模拟1Cr18Ni9Ti管拉伸的影响,将管材单向拉伸试验获取的真实应力应变曲线分别拟合成线性硬化和指数硬化材料模型,并用于有限元模拟。经对比分析认为,采用真实应力应变模型的分析结果与实验结果吻合良好,并能正确显示出颈缩发生时刻和颈缩形状;采用指数硬化模型的有限元模拟结果接近真实应力应变模型,颈缩区应力应变分布略显分散;采用线性硬化模型的有限元模拟结果未能显示实际管拉伸后期的局部颈缩形状。     

获取材料应力应变关系的锥形压入新方法

采用自主研发的便携式压入设备,对材料平滑表面进行单调压入试验获得载荷—深度曲线,进而获得材料的单轴应力应变关系曲线。在等向强化、各向同性、单调加载条件下,基于能量原理和有限元分析提出应用双锥无卸载的压入载荷—深度曲线预测具有Hollomon律的材料应力应变关系半解析新公式。在有限元验证方面,根据不同材料的Hollomon律应力应变作为有限元本构关系条件获得的载荷—深度分析结果与压入载荷—深度关系吻合较好。在试验方面,通过压入载荷—深度曲线得到加载曲率,然后利用半解析新公式得到的材料单轴应力应变关系与单轴拉伸试验结果进行比较,结果表明新方法获取的材料应力应变关系和单轴拉伸试验结果有较好的一致性。     

考虑夹持影响的铝合金板拉伸模拟及试验

为了优化铝合金预拉伸板拉伸过程中的工艺参数,对7075铝合金板淬火过程进行直接热力耦合数值模拟,在获得淬火残余应力分布规律的基础上开展考虑夹钳制约作用时铝合金拉伸过程数值模拟,研究了不同拉伸率时其残余应力消除效果,得出在夹钳制约作用下铝合金板材拉伸后变形3个区域--夹持区、过渡区和均匀区.采用盲孔法对夹持作用下铝合金板...     

测定钢板残余应力的改进盲孔法

说明了传统盲孔法测定残余应力的基本原理和不足之处,介绍了一种改进的盲孔法,即先在工件上钻一个较小的盲孔,再多次对其进行扩孔,记录钻孔前后的应变变化量,来计算残余应力。试验中预制了残余应力试样,并使用传统盲孔法和改进盲孔法分别测定试样的残余应力,结果表明:新方法能有效地降低钻孔带来的附加应力,从而得到更准确的残余应力测定结果。     

碳化硅晶须增强铝基复合材料热残余应力的宏观特征

采用Ｘ射线宏观应力测试方法，测量ＳｉＣｗ／ＬＤ２复合材料的热残余应力，应用盲孔及电阻应变片技术，研究热残余应力对宏观应变释放的影响。结果表明，热残余应力在材料表面呈三向拉应力状态，且不能引进宏观应变释放，是伪宏残余应力。冷处理可降低复合材料的热残余应力。     

2219铝合金焊接接头软化模型的建立与应用

通过2219铝合金TIG焊接接头不同区域的微区拉伸试验以及母材在热循环过程中不同温度下的拉伸试验,获得了相应的屈服强度和抗拉强度,建立了基于温度、温度历史及应变强化效应的接头软化模型。将此软化模型应用到TIG焊接接头残余应力的有限元模拟中,并将应力模拟值与X射线衍射应力实测值进行对比。结果表明,与常规模型相比,软化模型中的残余应力分布水平出现了不同程度的降低,此外,残余应力在焊缝附近区域、起弧端与收弧端区域及横向分布上下降幅度较为明显。与实测值相比,应用接头软化模型计算得到的焊接残余应力分布与之更为接近,提高了残余应力的计算精度,验证了接头软化模型的有效性。     

Design method and scientific method

A recurring theme in recent design theory has been a desire to relate design method to scientific method: to create the ‘science of design’ or a ‘design science’. There is an inherent paradox in such a desire since design and science are clearly very dissimilar kinds of activities. Further, the concept of ‘scientific method’ now seems to be in epistemological chaos. For these reasons, attempts to model design method on scientific method seem misplaced. It is proposed that it would be more fruitful to regard design as a technology, rather than as a science. The paper seeks to establish the basis for such a view, drawing especially on the idea that both design and technology involve the application of types of knowledge other than the purely ‘scientific’ kind.     

基于APEX方法的湍流退化图像复原算法

在目标探测过程中,为了消除大气湍流带来的影响,提出了一种基于APEX方法的盲去卷积图像复原算法.该算法是一种非迭代的盲图像复原算法,以湍流退化系统具有G类点扩展函数为假设前提,通过模糊图像的频谱信息直接估计点扩展函数,并采用SECB方法实现目标图像的重建.本文对该算法的原理及其对湍流退化图像复原的可行性进行了深入研究,进行了真实的湍流退化图像的复原实验,其结果表明,该算法能够快速实现对湍流退化图像的重建,并具有一定的稳定性,能满足目标探测过程中的实时性要求.     

无机纳米材料的水热合成及其衍生方法

综述了纳米材料水热合成法的研究进展,并总结了水热合成法的优点和缺点,对水热合成法的反应机理作了初步的探讨,对水热反应中水的状态作了简要分析;对由水热法衍生出来的溶剂热和微波水热法也做了分析,介绍了溶剂热反应中经常使用的有机溶剂和微波反应中微波的加热机理;同时论述了目前这几种实验方法的实验进展和应用情况.     

基于分解法的最大熵随机有限元法

摘要：提出了一种新的基于分解法的最大熵随机有限元方法,利用单变量分解将多维随机响应函数表述为单维随机响应函数的组合形式,从而将求解随机结构响应统计矩的多维积分表达式转化为单维积分式,对单维积分采用高斯-埃尔米特积分格式求解。在获得结构响应的统计矩之后,利用最大熵原理求得结构响应的概率密度函数解析表达式。该法不涉及求导运算,对于非线性随机问题非常适用。算例结果表明,本文方法具有较好的精度与计算效率。
     

基于拉格朗日乘子法的空间圆弧拟合优化方法

针对传统的空间圆弧拟合方法鲁棒性低、拟合精度不高等问题,提出了一种鲁棒性较强的空间圆弧拟合优化方法。首先,以拉格朗日乘子法为基础,基于平面条件约束建立目标函数,从而得出空间圆弧拟合方程;其次,采用RANSAC（random sample consensus,随机抽样一致）算法剔除错误跟踪点,将RANSAC算法的高稳定性应用到空间圆弧拟合的点云优化中,进而提高拟合精度。最后,通过实验分析验证了所提空间圆弧拟合优化方法的可行性,并与传统拟合方法进行比较,分析所提方法的拟合精度。实验结果表明：普通圆弧点云拟合的相对精度在0.003左右,复杂圆弧点云拟合的相对精度在0.01左右;相较于传统拟合方法,所提方法有效解决了拟合精度低及鲁棒性差等问题。研究结果表明提出的空间圆弧拟合优化方法一方面可运用拉格朗日乘子法增强鲁棒性,另一方面可通过采用RANSAC方法剔除错误点以提高拟合精度,具有广泛的工程实际应用价值。     

Free mesh method: A new meshless finite element method

A new meshless finite element method, named as the Free Mesh Method, is proposed in this paper. Once nodes are arranged in the domain to be analyzed, some temporary triangular elements are set around a node, i.e. a current central node. The contributions from the element matrices of the above temporary elements are assemebled to the total stiffness matrix. The above processes are performed on all the nodes in the domain. Finally, the solution is obtained by solving the total stiffness equation system as the usual finite element method. To demonstrate the effectiveness of the method, a simple two-dimensional heat conduction problem is solved.     

Combination of Newmark method and natural element method for elastodynamics

The natural element method (NEM) is a meshless method. The trial and test functions of the NEM are constructed using natural neighbor interpolations which are based on the Voronoi tessellation of a set of nodes. The NEM interpolation is linear between adjacent nodes on the boundary of the convex hull, which makes imposition of essential boundary conditions easy to implement. We investigate the performance of the NEM combined with the Newmark method for problems of elastodynamics in this article. Applications are considered for a cantilever beam with different initial load conditions. The NEM numerical results are compared with the finite element method. NEM shows promise for these applications.     

Numerical manifold method based on the method of weighted residuals

Usually, the governing equations of the numerical manifold method (NMM) are derived from the minimum potential energy principle. For many applied problems it is difficult to derive in general outset the functional forms of the governing equations. This obviously strongly restricts the implementation of the minimum potential energy principle or other variational principles in NMM. In fact, the governing equations of NMM can be derived from a more general method of weighted residuals. By choosing suitable weight functions, the derivation of the governing equations of the NMM from the weighted residual method leads to the same result as that derived from the minimum potential energy principle. This is demonstrated in the paper by deriving the governing equations of the NMM for linear elasticity problems, and also for Laplaces equation for which the governing equations of the NMM cannot be derived from the minimum potential energy principle. The performance of the method is illustrated by three numerical examples.     

An efficient method for the two-dimensional elastostatic boundary element method

In order to obtain accurate results and to reduce computation time, we have proposed in this paper a new strategic method, where quadratic elements are used at the corner points and linear elements at the points off the corner points. A computer program using this method has been developed and applied to several problems of various shapes. The usefulness of this method was illustrated by the application results.     

动态测量不确定度贝叶斯评定的改进方法研究

动态测量不确定度的评定一直是比较复杂的问题,到目前为止,国内外有许多学者对这一问题进行了探索与研究,给出了一些评定的方法,但这些方法都存在自身的缺点与不足,还不能给出十分精确的评定结果。因此,通过对现有基于贝叶斯理论的动态测量不确定度评定方法进行分析,用最大熵原理改进其先验分布的选择与计算方法,从而有效提高计算后验分布的精度,最终提高不确定度的计算准确度。