Q235钢基体表面微晶玻璃功能梯度涂层接触应力的数值模拟

接触应力状态是涂层材料表层破坏、整体分层剥落的重要影响因素。运用有限元软件ANSYS对Q235钢基体表面TiN/LZAS微晶玻璃梯度涂层在法向静载下的接触应力进行了分析,建立了该复合涂层的有限元分析模型,通过比较有限元数值解和Hertz理论解,验证了有限元模型的可靠性,探讨了不同层数和层厚对涂层体系接触应力分布的影响。结果表明:涂层的径向接触应力和Mises应力的最大值均位于接触区域中心处,最大剪切应力位于接触中心附近;涂层层数和厚度对涂层表面径向应力、界面剪切应力和整体Mises应力均有明显影响。模拟分析的结果可以为该复合材料的设计和制备提供一定的理论依据。     

钛基 / TiN 涂层接触应力有限元分析

目的研究在接触载荷作用下,钛基/TiN涂层的应力变化规律。方法利用ABAQUS软件建立可靠有限元模型,分析涂层厚度不同的钛基/TiN涂层系统在球压头作用下的接触应力。结果钛基/TiN涂层系统最大Mises应力出现在距表面约0.4a(a为接触半径)处的亚表层或者亚表层附近的界面处。在接触应力和弯曲应力作用下,涂层弯曲变形会影响涂层的径向应力和剪应力分布。结论在接触载荷作用下,涂层内存在接触应力和自身弯曲两种应力作用。分析结果有利于理解钛基Ti N涂层的失效机理。     

电火花沉积钨涂层的温度场和残余应力有限元模拟

目的 通过模拟钢基体表面电火花沉积钨涂层过程中的熔池区域温度场变化及其残余应力分布,以便更好地理解电火花沉积钨涂层的工艺过程,得到钨涂层成膜过程中的温度场分布和残余应力形成机制.方法 采用电极低速旋转与上下点动相结合的电火花沉积工艺,由点到线、再到面的沉积顺序,在钢基体表面均匀制备抗烧蚀钨涂层.同时,采用ANSYS仿真...     

基于弛豫时间分布和有限元模拟的环氧涂层渗水行为研究

采用弛豫时间分布(DRT)技术和有限元模拟方法,从微观电化学角度分析研究了环氧涂层的渗水行为过程。结果表明：环氧涂层的渗水过程分为3个阶段：初始阶段、饱和阶段和失效阶段。3个阶段中,涂层内部水和腐蚀性介质的含量不同,会严重影响涂层的电容变化。本文为有机防护涂层的机理研究提供了一种新的综合分析方法。     

CVD金刚石涂层中热应力的有限元模拟

在CVD涂层系统中,由于各种材料物理性能的差异,涂层在从沉积温度冷却到室温的过程中会产生热应力,影响膜基之间的附着力.为了考察各种因素对产生热应力的影响,利用热固耦合有限元方法分析了不同沉积条件下硬质合金基体上金刚石膜的热应力情况,还讨论了有不同过渡层的情况.对各情况下的轴向、径向和剪切应力做了比较分析.结果发现沉积温度和金刚石膜厚度对热应力影响较大,而过渡层厚度和物理性能对热应力影响不大.     

减摩涂层对高强度钢板冷冲裁过程影响的有限元模拟

随着对汽车环保、安全与轻量化要求的日益增加,高强度钢应用开发越来越受到汽车行业的青睐。基于Deform 2D有限元软件平台,采用数值模拟技术,动态仿真了CPW800高强钢板与HR340LA热轧酸洗钢板的冲裁过程;并从抗磨减摩角度模拟了PVD涂覆MoST(Ti/MoST/MoS2)、GLC(Graphit-iC类石墨涂层)及CrMoN减摩涂层对冷作模具钢寿命的影响。结果显示:CPW800钢较HR340LA钢更难产生光亮带,冲裁模具所受的轴向载荷与等效应力更大;减摩涂层不同程度地减小了模具的等效应力,抗磨减摩涂层的研发对提高高强度钢冲裁模具寿命起重要作用,但对高强钢的轴向载荷影响不明显。     

等离子喷涂FeCrBSi涂层接触应力有限元分析

针对传统宏观力学研究涂层的局限性,开展了基于Hertz理论的等离子喷涂Fe Cr BSi涂层有限元数值模拟研究,得到了涂层表面在不同载荷和摩擦力作用下,涂层主应力与剪切应力的分布特征。分析结果表明:主应力是接触疲劳失效的临界应力,而剪切应力则导致涂层在微缺陷处在较短的时间内诱发萌生微裂纹,不同主应力与剪切应力的协同作用使得涂层失效模式呈现多元化,应力是涂层失效的主要驱动力。摩擦系数的增加导致剪切应力急剧增加,剪切应力造成涂层表面的塑性流动。当塑性流动超过材料的变形极限时,造成表面材料开裂,在循环作用下最终形成裂纹。同时摩擦系数的增加加大了涂层与对摩轴承直接接触相互损伤的可能性。     

接触应力状态对材料冲击磨损特性的影响

试验发现，低应力冲击磨损（冲击能量为３．５Ｊ）以微切削为主，而高应力冲击磨损（冲击能量≈１６０Ｊ，与实况相近）以块状剥落为主，且其磨耗显著增大。材料组织类型影响高应力冲击磨损，贝／马复相组织具有优良的抗高应力冲击磨损性能。     

钢基NiMoCrFeCo-WC涂层螺杆承载应力-扭矩的有限元分析

为研究高强度塑料注射成型过程中碳化钨陶瓷涂层螺杆的承载规律,采用ANSYS有限元模拟计算不同螺棱结构的碳化钨涂层螺杆承载特征,分析钢基材对三段式碳化钨涂层螺杆承载的影响规律,模拟碳化钨涂层螺杆在扭矩载荷作用下的应力/应变变化规律,讨论碳化钨涂层螺杆的承载扭矩与最大应力和最大应变的对应关系,建立碳化钨涂层螺杆临界扭矩的判...     

热障涂层界面位移非稳定性的有限元模拟

热障涂层界面位移非稳定性是影响整个热障涂层体系失效破坏的关键因素,采用有限元分析软件ABAQUS及其用户子程序UEXPAN和USDFLD相结合的有限元数值方法,对表面缺陷的Fecralloy金属基体界面的位移非稳定性进行了有限元模拟.该数值方法基于实验测得的真实TGO厚度,首次模拟了热氧化循环中TGO的生长过程,使得该...     

港口起重机轮轨接触应力有限元分析

利用ANSYS10．0软件进行轮轨弹塑性接触有限元分析。文章分别对点接触和线接触状态轮轨的弹性和弹塑性两种情况进行有限元分析,得出了轮轨间弹性接触和弹塑性接触应力的分布情况。接触点及车轮圆角过渡处应力较大,线接触较点接触的应力分布更平缓。     

铝合金铸造凝固过程有限元模拟的神经网络优化

应用神经网络优化了铝合金铸造凝固有限元模拟(FEM)过程,使得CPU时间最小化.在优化中,通过粗化FEM网格减少CPU时间.模拟精度降低的代价通过神经网络拟合机制来补偿.拟合机制由自适应学习率-动量因子的误差反向传播改进算法来实现.FEM模拟的控制方程是基于焓变的Fourier导热方程.模拟结果为开模循环周期20 s的温度场,几何中心与浇道等铸件特定部位的温度-时间曲线.本工作证实了对凝固FEM技术实施神经网络优化的可行性.     

螺栓结合面的三维弹塑性接触的有限元分析

为揭示螺栓结合面的微观接触机理,探究不同加载下三维表面粗糙度参数的变化,基于实测的三维形貌数据,建立了螺栓结合面的三维弹塑性有限元接触模型;进一步通过提取有限元模型表面节点坐标及其变形量,重构受压后的三维形貌.测得的表面粗糙度峰值高度明显降低,其三维粗糙度参数Sa、Sq、Sp、Sv和Sz随着装配载荷的增加而逐渐降低,粗...     

基于有限元CAE的回转体零件凝固工艺数值优化

根据有限元CAE对回转体铸钢件的凝固进程进行了数值模拟。通过CAE反馈信息进行了凝固工艺的数值优化设计。模拟表明，按照传统比例法设计的冒口能够保证铸件质量，但冒口数目多，工艺出品率偏低。通过减少冒口数目并适当设置冷铁，既消除缺陷，又提高出品率。通过模拟优化的实施，预测工艺出品率将提高12％。     

AgNi10触头材料闭合接触阶段的热-电-力耦合分析及实验研究

建立了描述直流闭合接触阶段AgNi10电接触材料受热-电-力耦合作用的数学模型,通过有限元法采用顺序耦合方式计算了固定接触阶段AgNi10触头材料接触区的温度场、应力应变场等,计算过程考虑了材料物理力学特性随温度的变化、接触电阻以及符合实际工作环境的边界条件等。结果表明:电流密度沿接触区域非均匀分布,形成环形热源;在热-电-力耦合作用下,热应力集中区由接触中心向触头内部扩展,同时,接触界面的边缘处也出现了热应力集中区,热应力集中区容易成为裂纹源,这一计算结果与实验现象基本一致。     

大型电机转子焊接残余应力的数值分析

利用轴对称模型研究了大型电机转子焊接残余应力分布规律 ,探讨了单层单道焊情况下两侧同时焊接、热套、预热等工艺以及三层四道焊情况下焊接顺序对焊接残余应力的影响。研究结果表明 ,磁轭圈与辐板焊接后在焊缝及其周围区域产生较大的三向残余拉应力 ;两侧同时焊接可大大降低径向残余应力 ;热套可降低三向残余拉应力 ,热套后直接焊与热套后先冷却后焊相比效果更佳 ;预热可以降低周向残余拉应力 ;多道焊时径向残余应力主要取决于最后一层 ,尤其是最后一道焊缝 ;两侧的最后一道焊缝同时焊接可显著降低径向残余应力 ,而前面的焊道同时焊接与否并不重要。研究结果为优化生产工艺 ,降低残余应力提供了理论依据     

轮胎-地面接触模型研究现状与展望

介绍了轮胎-地面接触模型的研究现状、研究手段及方法。指出了该领域发展存在的问题,提出有限元方法是轮胎-地面接触模型今后研究的重要方向。