变温情形下单晶体热-粘塑性有限变形的分析方法

提出一种对单晶体热-粘塑性力学行为的分析方法.该方法跟随加载路径对考虑变温过程的单晶体粘塑性构形演化进行增量计算,而用Hencky对数弹性应变在卸载构形的基础上来计算总量的应力;在对滑移系增量分切应力、分切应变及硬化函数的增量非线性本构关系的计算过程中采用泰勒展开得到了便于求解的线性方程组,同时得到了用于计算有限元刚度矩阵的本构矩阵,该格式在本构计算时不需进行迭代因而有较高的计算效率.     

粘塑性挤压成形变形规律研究

为了寻求一种能全面揭示象等温和超塑性这类粘塑性复合挤压成形变形规律的方法，采用刚一粘塑性有限元对常温具有粘塑性行为的工业纯铅复合挤压进行了数值模拟。计算结果揭示了变形规律，如分流层的变化、速度场的分布、折叠缺陷的形成及原因等。计算表明，粘塑性复合挤压成形的最大变形区集中在凸模拐角处，变形分布梯度随着变形程度的增大而变小。增大变形速度、改善润滑条件有助于提高变形均匀性。对新旧网格的场变量传递、翻边现象的处理及初始速度场生成，采用有效的处理方法     

正交各向异性弹塑性材料中微孔洞的扩张

针对正交各向异性弹塑性多孔材料，用有限元方法计算分析内含球形微孔洞的三维六面体体胞在不同三轴应力状态下的变形。结果表明，在一定的应力三轴参数下，改变作用在体胞上的主尖力方向，微孔洞长大速度则发生明显的变化；其次，在较低的应力三轴参数下，当Lode参数μσ＝－1时，微孔洞长大速度较快；各向异性程度越同，微孔洞扩张越快。     

正交各向异性材料结构的传热拓扑优化研究

基于变密度法建立了正交各向异性材料结构的稳态传热拓扑优化模型,完成了变截面梁和圆锯片的传热拓扑优化,散热弱度最大分别降低了68.78%和74.82%,同时减重39.03%和23.75%;重点研究了各向异性因子和材料方向角对各向异性材料结构最优拓扑构型及散热效果的影响。结果表明:散热效果均随各向异性因子增加而增强,当各向异性因子小于和大于1时,各向异性材料结构的散热性能分别劣于和优于各向同性材料结构。变截面梁的材料方向角及各向异性因子对其最优拓扑构型及散热效果影响很大;而对于几何形状及热载荷均对称的圆锯片,其材料方向角对最优拓扑构型及温度分布无影响。变截面梁的材料方向角建议在60°～75°之间取值,在各向异性材料结构传热拓扑优化中,合理选择各向异性因子和材料方向角可获得较优拓扑构型。     

采用Bodner-Partom本构模型的粘塑性有限元应力分析方法研究

通过用户子程序将Bodner Partom统一弹粘塑性本构模型引入通用有限元程序中 ,该子程序包括初始化数组、单元应力计算、弹性矩阵计算和计算结果输出等 4个部分。对于一个从时间t到t+Δt的载荷 (时间 )步 ,主程序将经过平衡迭代求解出来的总应变增量分成若干个子增量 ,并且对每一个子增量步都调用一次该用户子程序 ,以便更新每一个子增量步的应力和其它与历史相关的变量 ,一旦算出本载荷 (时间 )步的最后应力便输出最终结算结果。算例分析表明 :本文的计算方法可靠 ,计算结果正确 ,能够模拟应变率敏感性、热恢复效应、循环软化和循环硬化。     

材料各向异性力学行为试验研究方法探讨

本文介绍了国产双轴试验机和双向加载不同方式进行研究材料的各向异性力学行为方法案例.研究结果表明:材料不仅在三向应力状态下会发生韧脆形的转变,而且在双向载荷、特定应变速率下也会发生材料的韧脆性转化,同时,分析了双向载荷下裂纹扩展偏转角的预测方法及相关因素,并以商业铝板材料"十字形"试样为例讨论了双向载荷下应力-应变响应曲线及影响因素.     

塑性强化材料辊式矫直力学行为研究

采用弹塑性弯曲理论与应力线性叠加原则对塑性强化材料连续弹塑性弯曲过程力学行为进行分析,考虑应力传递效应对矫直过程的影响,建立七辊辊式矫直机连续弹塑性弯曲矫直过程力学模型。通过对比试验结果及理论计算值,两者偏差平均值在8%以内,验证了理论分析方法的正确性。利用该模型,对不同的矫直策略进行分析。结果表明,大变形矫直策略残余应力与残余曲率控制能力均强于小变形矫直策略;由于应力传递效应对矫直过程的影响,使得小变形矫直策略随矫直过程的深入,残余曲率并未向零点逐步收敛,而是在一定范围内波动;大变形矫直策略由于采用了逐步矫直的工艺设定思想,使其可以达到矫直的目的。这些分析结果为工业生产中矫直策略的选取提供了理论依据。     

一种用于热端部件高温蠕变分析的统一型粘塑性本构模型──模型分析之一

为了描述韧性材料的率相关力学行为，提出了一个具有“过应力”特征的统一型粘塑性本构模型。通过模型分析的方法，将该模型与典型的Ｂｏｄｎｅｒ－ｐａｒｔｏｍ统一型粘塑性本构模型进行了对比分析。重点考察了该模型对工程材料三种基本变形过程的描述能力：（１）瞬时塑性。（２）循环塑性。（３）蠕变变形（包括应力松驰、蠕变恢复）。     

平面应变条件下粘塑性板材气压成形过程的数值模拟方法

在作者过去的工作和有关文献资料的基础上,本文提出了一种平面应变条件下粘塑性板材气压成形过程的数值模拟方法。这种方法可以模拟压力恒定的过程,也可确定保证成形过程中应变速率恒定的最佳加压规律。用本文提出的方法对某些成形过程进行数值模拟的结果,与文献资料中提供的实验数据基本一致。本文所提供的研究结果对实施有关工艺有指导意义。     

非各向同性材料小范围屈服下裂尖塑性区研究

基于各向异性弹性力学的Stroh理论和Tsai-Hill非各向同性强度理论,预测非各向同性材料单一型和混合型裂纹裂尖塑性区的形状与大小,研究横向剪切强度以及材料主方向与裂纹坐标方向夹角θ等参数对裂尖塑性区的影响。研究发现,当材料反平面剪切强度相对面内强度较小时,反平面剪切应力对裂尖塑性区形状、尺寸的影响显著;反之则较小。偏角θ也会明显影响裂尖塑性区的尺寸和形状。     

波纹管补偿器加压变形的有限元分析

波纹管补偿器也称伸缩节、膨胀节。主要作用是补偿管道在压力、温度和振动等作用下的尺寸变化,是一种薄壁、具有伸缩功能的器件,由金属波纹管与构件组成。文中利用ANSYS软件对补偿器内部加压后的受力与变形情况进行模拟。查看在压力载荷下,补偿器的最大应力以及变形情况。为波纹管补偿器的结构优化、性能提升提供技术支持。     

25 Cr2 Ni2 MoV钢焊接接头循环变形行为的有限元模拟与分析

以25Cr2Ni2MoV汽轮机转子钢V形平板焊接接头为研究对象,考虑不同热影响区材料与母材的弹性模量比值、坡口角度及载荷特性（包括不同应力比、平均应力和应力幅值）等因素的影响,采用大型有限元软件ABAQUS和Chaboche循环本构模型对接头的循环变形行为、局部塑性变形分布及其随循环周次的演化特性进行了有限元模拟与分析。结果表明,随着热影响区材料与母材的弹性模量比值的增大,焊接接头整体抗拉和抗棘轮变形能力增强,发生局部破坏的可能性也随之增大;随着坡口角度的增加,焊接接头的抗拉性能和抗棘轮变形能力降低;应力比、平均应力和应力幅值越大,焊接接头越容易发生破坏。研究成果实现了对平板焊接接头结构及性能的初步优化,为提高该类焊接接头的设计水平提供了参考。     

圆管的弹塑性变形分析及有限元模拟

通过分析厚壁圆管施加外压的受力特点．使用ANSYS有限元软件对厚壁圆管弹塑性变形进行模拟,分析圆管的变形规律和应力、应变分布状况。对液压柔性成形的科研和运用提供有效的帮助。     

内圆磨削过程的有限元数值模拟

针对现有磨削零件的热损伤,以圆环内圆磨削为例,基于有限元分析方法,采用命令流方式建立了圆环传热的二维有限元分析模型,对磨削温度场、热变形过程进行了模拟仿真。计算结果得到工件的温度场基本上呈环状分布,周向基本均匀,磨削内圆进入了垫}生状态,磨削内圆时的热变形基本是对称的。分析结果合理可行,为实际切削奠定理论基础。     

金属板料成型的三维弹塑性大变形有限元模拟

根据非线性连续介质力学的基本原理推导板料成型分析的三维弹塑性大变形全量拉格朗日法的有限元列式，首次给出其矩阵表达式的显式，并对圆板半球形凸膜胀形进行了模拟，模拟与实际结果吻合较好。     

高速冷滚打成形过程的有限元数值模拟

通过对高速冷滚打成形原理进行分析,利用有限元软件Abaqus对LY12铝合金高速冷滚打成形过程进行数值模拟;计算了成形过程中的变形击打力;并利用自行设计的试验装置进行了连续成形过程中变形击打力的试验验证。结果表明:高速冷打滚成形的数值模拟结果与实际试验结果基本一致,验证了数值模拟的有效性,为进一步深入研究高速冷滚打成形技术奠定了理论及应用基础。     

Finite Element Numerical Simulation and PIV Measurement of Flow Field inside Metering-in Spool Valve

The finite element method (FEM) and particle image velocimetry (PIV) technique are utilized to get the flow field along the inlet passage, the chamber, the metering port and the outlet passage of spool valve at three different valve openings. For FEM numerical simulation, the stream function ψ -vorticity ω forms of continuity and Navier-Stokes equations are employed and FEM is applied to discrete the equations. Homemade simulation codes are executed to compute the values of stream function and vorticity at each node in the flow domain, then according to the correlation between stream function and velocity components, the velocity vectors of the whole field are calculated. For PIV experiment, pulse Nd: YAG laser is exploited to generate laser beam, cylindrical and spherical lenses are combined each other to produce 1.0 mm thickness laser sheet to illuminate the object plane, Polystyrene spherical particle with diameter of 30-50 μm is seeded in the fluid as a tracing particles, Kodak ES1.0 CCD camera is employed to capture the images of interested, the images are processed with fast Fourier transform (FFT) cross-correlation algorithm and the processing results is displayed. Both results of numerical simulation and PIV experimental show that there are three main areas in the spool valve where vortex is formed.Numerical results also indicate that the valve opening have some effects on the flow structure of the valve. The investigation is helpful for qualitatively analyzing the energy loss, noise generating, steady state flow forces and even designing the geometry structure and flow passage.     

热胀夹头热变形有限元分析

利用有限元分析软件ANSYS进行了热应力分析,对准10和准16两种规格的热胀夹头进行了热变形测量实验,实验数据与模拟分析有较好的吻合,为热胀夹头的优化设计提供了理论基础。     

圆环内圆磨削的热变形有限元仿真

本文运用热弹性力学原理,结合圆环内孔磨削的实际情况,进行合理的简化和假设之后,建立了圆环内孔磨削的热力学数学模型,利用有限元分析软件ANSYS,对热传递过程和热变形过程进行了仿真,得到了磨削工件的温度场分布云图和热变形情况,进而分析了磨削过程中磨削圆环的温度分布及热变形误差。模拟结果较真实地反映了圆环内孔磨削热状况,为解决圆环内孔磨削表面热损伤和热变形等问题提供了依据。     

多相材料的细观力学有限元模拟研究进展

多相材料的广泛使用和计算机技术的发展促进了细观力学有限元模拟方法在多相材料研究领域的应用。介绍了细观力学有限元模拟在多相材料研究领域中的应用现状,综述了二维(2D)和三维(3D)细观力学有限元计算方法,重点阐述了细观力学有限元模拟在复合材料和钢铁材料领域研究中取得的一些重要研究成果。当前,细观力学有限元模拟在多相钢研究领域的应用相对较少,对与之相关的研究和进展进行了简要评述及展望。