基于有限差分网格的发动机缸体铸件热应力模拟

对发动机气缸体铸件从浇注完到开箱落砂后的铸造过程应力场进行计算机数值模拟.为了实现形状复杂铸件的热应力分析,应用了有限差分网格向有限元网格的转换方法,得到缸体的有限元模型,并将该模型与经过大量简化后直接剖分得到的有限元模型进行了比较.在此有限元模型的基础上,采用FDM/FEM集成铸件热应力分析系统实现了对发动机缸体铸件热应力分析,模拟结果和实际生产情况相吻合.     

铸件三维有限差分网格连通性自动检测

介绍了有限差分网格剖分中存在的误差，误差和剖分精度有关，由误差带来的型腔不连通，会使模拟失败或得到错误的结果；对由该误差引起的型腔连通性进行了探讨。通过对连通区域进行递归算法提出了对剖分后型腔连通性进行检测的方法。     

凝固模拟中有限元网格向有限差分网格的转换

如果能将有限元网格转换成为有限差分网格,就可以利用现有的商业软件进行网格剖分,然后进行网格转化,再应用到开发的温度场模拟软件了.在此方面做了一些探索工作,以解决凝固模拟中有限元网格向有限差分网格转换的问题.     

有限差分法铸造热应力模拟的铸件变形显示技术研究

基于有限单元法中计算结点应力的绕点平均法的思想,提出了差分网格角点位移平均的方法,将包含网格角点的周围铸件网格中心处的位移值进行平均,得到网格角点上的位移值,然后就可以方便地使用OpenGL图形显示函数库将铸件的整体变形情况显示出来实.际算例证明,这种方法显示出来的铸件整体变形趋势与试验结果相符,对铸件变形等相关研究与应用具有实用价值和指导意义.     

基于IDEAS的三维有限差分网格自动剖分

在分析ＩＤＥＡＳ数据结构的基础上,采用端点排序和扫描线填充算法开发了适用于任意复杂形体的有限差分网格自动剖分程序。通过实际应用证明了程序的实用性。     

数据可视化和遗传算法在有限差分网格自动剖分中的应用

根据STL文件格式，提出拓扑结构优化分层算法，加快剖分速度和效率；利用遗传算法确定网格的大小以及利用数据可视化技术对剖分结果进行分层实时处理，提高割分的灵活性和剖分过程的透明性。     

基于有限差分非规则边界网格剖分技术

有限差分法广泛用于铸造过程中流场和温度场的模拟,而对复杂实体进行更为准确、快捷的三维网格划分对铸造过程模拟十分重要.本文在传统FDM结构化网格剖分算法基础上,开发出对实体边界区域采用20点坐标定义的不规则凸多面体网格进行离散的非规则边界网格剖分程序.剖分实例证明,这种剖分算法可以为大型、复杂的铸件铸造过程数值模拟提供更为准确的计算网格,可有效地消除传统有限差分剖分算法阶梯型边界网格近似边界区域所引起的计算误差.     

铸件三维有限差分网格自动剖分技术

本文在分析三维ＳＴＬ文件格式数据结构的基础上,分析了建立拓扑结构的优点并提出了建立拓扑结构关系的方法,并建立了快速优化分层算法,从而大大提高了铸件三维有限差分网格自动剖分的速度和效率,开发了能适用于任意复杂铸件形体的三维网格剖分程序,通过实际应用证明了程序的实用性。     

基于有限差分网格的凝固模拟后处理研究

阐述了铸件凝固过程数值模拟后处理的一些设计思想和实现方法。根据有限差分网格的特点，提出简便的“表层网格单元可见面提取”算法进行消隐以显示三结实体及其温度场，提高了显示速度。提出了一套基于有限差分网格的任意剖面求取及其温度场显示方法。实践证明，提出的算法可以快速地完成大量网格数据的显示和处理。     

有限差分问题的变网格技术

本文针对有限差分问题中的均匀网格技术存在的弊端提出了变网格技术，并提出了区分粗细网格的假设与原则，给出了区分粗细网格在算法上实现的流程图。     

基于MATLAB平台有限单元法的铸造热应力数值模拟

采用有限单元法(FEM)对铸件凝固过程热应力场进行了三维数值模拟研究,开发了基于MATLAB平台的FEM铸造热应力场模拟程序,采用典型应力框试件对所开发的算法和程序进行了算例验证,并与采用商品化软件ANSYS进行模拟的结果进行了对比,二者吻合良好.结果表明,所采用的算法及开发的程序能较好地预测铸件变形及热应力的集中位置.     

基于ANSYS的铸造过程热应力双向耦合模拟

为提高铸造过程温度场和应力场的模拟精度,开发了基于ANSYS的铸造过程热应力双向耦合模拟的FEM/FEM集成系统.系统使用接触单元处理铸件·铸型间的相互作用,采用一致的有限元网格模型模拟温度场和应力场,并实现了温度场-应力场的相互影响.最后使用该系统进行了应力框铸件的实例验算,模拟结果与实验结果吻合良好.     

铸件三维温度场数值模拟隐式差分法研究

以CASTSoft/CAE为基础 ,围绕软件的模拟精度、计算速度与内存管理三个方面 ,对铸件三维温度场数值模拟隐式差分法进行了理论探讨及程序开发 ,并将原显式差分法改为隐式差分法。经实例验证 ,改变后的模拟软件计算速度更快 ,同时保证了一定的模拟精度。     

铸件热应力模拟中铸件/型(芯)相互作用的研究进展

铸造过程热应力分析是当前铸件数值模拟领域的研究重点和热点之一.其中铸件/型(芯)之间的相互作用的处理直接影响铸件铸造过程热应力分析的准确性.介绍了国内外处理铸件/型(芯)热力相互作用的研究进展,接触单元法是三维复杂铸件应力模拟发展的趋势.文章还介绍了砂型材料高温力学性能的研究情况.     

Cu-Fe-P合金引线框架材料残余应力的有限元分析

针对微观状态下的Cu-Fe-P合金引线框架材料起皮处Fe颗粒密集区,采用弹塑性有限元方法建立力学模型分析残余应力的分布。主要研究了对施加一定位移载荷的模型卸载后Fe颗粒对材料残余应力分布规律的影响。研究发现,Cu基体和Fe颗粒界面附近两相的残余应力值很大;且在卸载前后沿载荷方向,颗粒和基体的残余应力方向相反。界面两侧的残余应力差值也因两种反向应力的作用而加大,最终导致界面处被撕裂,材料表面起皮。     

Cu-Fe-P合金引线框架材料残余应力的有限元分析

针对微观状态下的Cu-Fe-P合金引线框架材料起皮处Fe颗粒密集区,采用弹塑性有限元方法建立力学模型分析残余应力的分布.主要研究了对施加一定位移载荷的模型卸载后Fe颗粒对材料残余应力分布规律的影响.研究发现,Cu基体和Fe颗粒界面附近两相的残余应力值很大;且在卸载前后沿载荷方向,颗粒和基体的残余应力方向相反.界面两侧的残余应力差值也因两种反向应力的作用而加大,最终导致界面处被撕裂,材料表面起皮.     

FEA of Residual Stress During HVOF Thermal Spraying

Due to the recent advances in thermal spraying technology, considerable research emphasis has been placed on the development of models capable of predicting deposition mechanisms at various stages during the process. In order to gain a deeper knowledge of the mechanisms involved in thermal spraying, it is necessary to isolate the factors affecting these constitutive properties (e.g., residual stress generation) and in doing so quantify the effect of the individual factors. Finite element analysis (FEA) is used in the present research to predict the residual stress generated in a WC-Co deposit produced via the HVOF process. The model is compared to an analytical technique and validated experimentally, the result of which provides a thermo-mechanical modeling procedure with an accuracy greater than 80% of that found experimentally. Combining FEA techniques with analytical and experimental results will enhance the understanding of residual stress in thermal spray techniques.     

纤维增强金属基复合材料中轴向热残余应力分析

采用ANSYS有限元分析软件,通过显微复合材料模型,系统地分析了纤维直径、TiC 中间层厚度、纤维体积分数和制备温度等因素对SiC纤维增强Cu基复合材料轴向热残余应力的影响特征.结果表明,纤维直径的变化并不影响热应力的人小,但直径越小应力梯度越大;TiC中间层的厚度变化对自身及基体中的应力影响较小:但制备温度的变化对TiC层中的热应力影响较大;纤维体积分数的变化对纤维和基体中的热应力也有着非常显著的影响.     

两种不同约束条件下发动机缸体铸件热应力场的数值模拟

采用FDM/FEM集成热应力分析系统(其中采用铸造之星FT-STAR进行温度场计算,ANSYS进行热应力场计算,采用FT-STRESS进行有限差分网格向有限元网格转换和有限差分/有限元温度载荷转换),对某厂柴油机发动机缸体铸件进行从浇注到冷却至室温全过程的温度场、热应力场数值模拟,得到冷却变形情况及残余应力分布,并研究比较了将气缸处砂芯考虑为部分刚性,和将砂芯考虑为完全退让性的两种不同约束模拟方案对计算结果的影响。前者应力值和变形值远远大于后者的结果。