聚碳酸酯挤压形变力学行为有限元模拟

采用有限元方法研究了聚碳酸酯在中应变率下挤压形变的力学行为。基于DSGZ本构模型,开展聚碳酸酯圆柱单轴压缩形变有限元模拟,对比模拟与实验结果,计算模型预测准确度,分析材料压缩形变后的多物理场分布,验证模型对压缩力学响应预测的有效性。模拟聚碳酸酯平板在侧向受限挤压模式下的固态形变,获得了制件的力学演变规律。结果显示,单轴压缩模拟与实验应力-应变曲线吻合度高,DSGZ模型可较为准确地预测压缩弹-塑性形变过程中的应力-应变关系。在圆柱单轴压缩形变与平板挤压形变模拟中,材料整体变形均匀,应力响应温度变化比响应应变率变化更敏感。模拟结果有效地反映了聚碳酸酯挤压形变力学特性,可成为聚碳酸酯挤压形变工程实现的重要依据,为材料强化及其在飞机座舱透明件中的应用提供有力支持。     

EPE网套包装皇冠梨的静力学特性及损伤研究

目的 模拟皇冠梨在物流运输中受静压情况,研究发泡聚乙烯（ExpandablePolyethylene,EPE）网套包装皇冠梨在横向、纵向及斜向上的静压力学特性及损伤。方法 主要采用皇冠梨准静态压缩试验和有限元分析法。结果 横向、纵向及斜向仿真与试验的结果相对误差分别为1.21%、5.49%和5.55%,验证了有限元模型的准确性。与皇冠梨裸果相比,在横向、纵向及斜向静压下,EPE网套包装皇冠梨出现初始损伤的位移分别提高了3.5倍、2.9倍和2.3倍;压缩位移为15mm时,EPE网套包装皇冠梨承受的静压力分别减小了76.1%、74.4%和51.0%;梨果压缩至破裂时,EPE网套包装皇冠梨承受的静压力分别提高了17.9%、14.9%和21.5%,抵抗外界变形量分别提高了1.9倍、1.8倍和1.7倍。EPE网套包装皇冠梨损伤面积和体积百分比均保持在5%以下。结论 EPE网套包装对静压下皇冠梨的缓冲效果明显,提高了其静压承载力,减小了静压损伤,可为皇冠梨缓冲包装设计及采收减损提供一定的参考。     

印刷纸Z向力学特性研究

应用Laplace变换得出印刷纸z向力学模型的本构方程,并应用该方程分析徐变、回复及应力松弛特性,得到应力时间和应变时间的解析表达式.分析结果表明印刷纸z向的应力应变具有非线性关系,属于材料非线性问题.研究结果为进一步研究印刷纸动态力学特性提供了理论依据.     

高密度聚乙烯材料在大变形条件下的数值模拟研究

针对高密度聚乙烯(HDPE)在大变形条件下有限元模型不易收敛、本构关系较为复杂的问题,对HDPE片材进行了单轴拉伸试验和数值模拟研究。通过对比试验结果和模型计算结果发现:非线性粘弹性本构模型与小变形条件下HDPE的单轴拉伸试验结果较为吻合,但与大变形条件下的试验结果相差较大;而Kwon模型的计算结果与大变形和小变形条件下的试验结果均较为吻合。同时,对Kwon模型的参数选择进行了优化,得到了100mm/min和150 mm/min拉伸速率下的优化参数,对大变形下片材的数值模拟具有较好的参考价值。此外,通过对条带单元的应力应变分析,可知HDPE条带在单轴拉伸下的应力应变呈不均匀分布,中心点区域是片材最大应力应变的集中点,这也解释了HDPE条带断裂多出现在中心区域的原因。     

纤维增强复合材料层板高速冲击损伤数值模拟

推导了复合材料应变率相关三维本构关系,并将其用于复合材料层板高速冲击损伤的数值模拟。该模型在复合材料层间引入界面单元模拟层间分层,结合三维Hashin失效准则进行单层板面内损伤识别,引入材料刚度退化,采用非线性有限元方法,研究了复合材料层板高速冲击的破坏过程及层板的损伤特性。数值分析结果表明,剩余速度预报结果与实验结果吻合较好,层板的主要损伤形式是层间分层、基体微裂纹和纤维断裂,减小弹体直径、增大铺层角度和层板厚度能够有效降低层板损伤面积。     

混凝土梁仿真模拟的混凝土材料本构模型的选取

钢筋混凝土的仿真是现代结构研究的重要工具,仿真研究离不开材料的本构模型。模型的选取主要依据本构关系的维数、实际受力状态和分析深度三个方面。     

混凝土梁仿真模拟的混凝土材料本构模型的选取

钢筋混凝土的仿真是现代结构研究的重要工具,仿真研究离不开材料的本构模型。模型的选取主要依据本构关系的维数、实际受力状态和分析深度三个方面。     

岩体损伤流变模型及其有限元分析

本文运用流变力 损伤理论,提出了一个损伤演化方程来描述岩体 性质随时间不断弱化的现象,从而给出相应的有限元解。     

再生混凝土与钢筋粘结滑移性能的试验研究及力学分析

良好的粘结性能是确保再生混凝土与钢筋能够共同工作的前提条件。通过120个试件的拉拔试验,并结合非平衡态热力学与损伤力学的相关理论分析再生混凝土与钢筋间的粘结滑移性能。提出三段式的粘结滑移本构模型,对比表明该模型对实测粘结滑移曲线具有较好的模拟效果。分析了粘结破坏过程中的能量守恒与能量耗散特性,给出了耗散能与弹性变形能代表值的计算公式,探讨了初始弹性变形能与极限弹性变形能的关系,并基于本构破坏能,对影响粘结性能的因素进行了分析。提出相对损伤变量的概念,定义了界面相对损伤变量,推导出相对损伤滑移方程,分析了界面初始损伤、界面损伤发展阶段以及界面损伤的发展速度。研究结果可为推广应用钢筋再生混凝土结构提供基础研究资料。     

复合材料层合板准静压损伤的数值模拟

从层合板准静压损伤机制出发, 根据渐进累积损伤原理, 建立了复合材料层合板准静压损伤的有限元模型, 合理地描述了复合材料层合板内部不同形式的损伤及其累积过程, 进而讨论了在相同的层合板厚度下, 单向铺层厚度对层合板准静压损伤的影响。结果表明, 单层厚度的增加会加大层合板的基体开裂损伤以及分层损伤的程度, 但有利于抑制纤维断裂的发生。     

基于刚度匹配的汽车保险杠防撞梁改进设计

为提高某汽车保险杠防撞梁的吸能和经济性,基于刚度匹配原理对其进行改进设计.搭建有限元仿真平台,对40%偏置静压试验进行模拟分析,验证了仿真方法的有效性;考虑设计功效、制造成本与维修费用等因素,提出了包含横梁弹性变形、吸能盒塑性变形和横梁塑性变形三阶段的防撞梁合理变形模式;结合变形与刚度的关系,提出了防撞梁刚度匹配模式;以调整结构及材料参数为途径,针对原防撞梁变形不够合理的缺点进行了改进并验证.结果表明:改进后的防撞梁总吸能更多,达到吸能充分的要求;通过满足刚度匹配关系,实现了防撞梁合理变形模式.     

基于应用程序交互访问技术的桥梁有限元模型修正研究

传统的有限元模型修正方法对于具有复杂多自由体系的大型桥梁结构显得束手无策,其中一个重要的原因是大型桥梁结构体系很难用有限元编程精确地表达,难以建立完整的或者缩聚的质量矩阵和刚度矩阵。该文开发了基于应用程序交互访问的有限元模型修正模式,首先在Strand7软件中建立初始的有限元模型,然后利用MATLAB建立迭代程序并调用Strand7软件,通过读写Strand7中的物理参数来更新模型,实现了大型桥梁结构有限元模型修正。该文对一座实桥进行多参考点脉冲锤击法模态试验和静载试验,基于获得的静动力试验数据和Strand7有限元模型分析结果,引入损伤函数的概念识别得到了该桥各梁的分段刚度,成功地实现了单元层次的参数识别。     

GH4065A高温合金惯性摩擦焊接本构模型及热变形行为研究

目的 为了更好地描述GH4065A合金在惯性摩擦焊接过程中的塑性流变行为,建立适用于GH4065A高温合金惯性摩擦焊接的材料本构关系,并探究焊接过程中材料的热变形行为。方法 采用Gleeble-3800热模拟机对GH4065A高温合金在1 000~1 150 ℃温度和0.01~10 s⁻¹应变速率下进行等温热压缩试验,基于实测的流动应力-应变数据,分析不同温度和应变速率下的材料流变特性,对比了GH4065A合金的Johnson-Cook本构模型和Arrhenius双曲正弦本构模型的准确度,并且将建立的Arrhenius本构模型应用到GH4065A的惯性摩擦焊接有限元仿真中。结果 GH4065A高温合金在高温下表现出加工硬化与动态软化的复杂相互作用,其流变应力随应变速率的上升而增大,随变形温度的上升而减小。基于Arrhenius模型的有限元模拟结果与IFW试验结果吻合较好,镦粗量的有限元模型的误差为5.6%。结论 通过在不同温度和应变速率下对GH4065A高温合金的流变特性进行分析,发现该合金在高温条件下表现出加工硬化和动态软化的双重行为。采用Arrhenius本构模型对GH4065A合金的流变行为进行了描述,并通过有限元仿真验证了该模型的准确性。表明该模型能够有效地预测GH4065A合金在惯性摩擦焊接过程中的热变形行为,为焊接工艺的优化提供了理论支持。     

A three-stage constitutive model for the creep behaviours of high-Cr steels at elevated temperatures

In this paper, a three-dimensional constitutive model is proposed to simulate the creep behaviours of high-Cr steels at elevated temperatures. In the model, the minimum creep rate and the average creep rupture time at different temperatures and stress levels are predicted by adopting two Larson–Miller parameters. The decrease of the creep rate during the primary creep stage is captured by introducing an internal variable representing the strain hardening effect. The material parameters of the model can be identified by using the conventional experimental results. Both the strain- and stress-driven algorithms are designed to solve the constitutive evolution equations. The response of high-Cr steels during the whole creep procedure can be predicted at a quantitative level by the current model. Further implementing the model into a finite element software, the global creep behaviours of high-Cr components under realistic loading conditions can be simulated.     

蜂窝纸芯静态压缩性能有限元分析

目的对蜂窝纸芯静态压缩性能进行分析。方法基于有限元软件对蜂窝芯层静态压缩性能进行仿真。结果得到了蜂窝芯层不同位移下的变形图、应力分布图以及后处理曲线。结论仿真结果与试验相吻合,芯层的破坏从上端开始,弹塑性阶段有明显的屈服波,屈服波数目随着边长比增大呈阶梯状上升。蜂窝芯层应力分布显示随位移增加,载荷的承载主体从蜂窝壁板过渡到蜂窝楞,解释了试验中粘结处易开胶现象。     

金属橡胶Mooney-Rivlin修正模型试验

目的研究金属橡胶的本构关系,建立一种适用于工程计算和数值仿真的金属橡胶Mooney-Rivlin修正模型。方法基于金属橡胶变形过程中刚度非线性、可压缩的特点,将金属橡胶试件的变形分为“等容部分”和“体积部分”这2个部分,采用正交试验法研究加载速度、固相体积分数、丝径对金属橡胶变形“体积部分”的影响程度。结果试验因素对Mooney-Rivlin模型描述金属橡胶本构关系误差的影响顺序为固相体积分数>丝径>加载速度,其中加载速度对误差值的影响程度远小于固相体积分数和丝径。结论修正后的Mooney-Rivlin模型有较好的拟合效果,可以更好地反映金属橡胶非线性刚度的特性,为金属橡胶的实际应用提供了理论参考。