颗粒增强金属基复合材料细观有限元建模方法的对比

以原位生成法制备的TiB₂颗粒增强铁基复合材料为研究对象,通过纳米压痕试验及有限元反演分析确定基体的幂硬化模型参数,建立二维细观真实结构模型和颗粒随机分布的体胞模型,然后模拟单轴拉伸试验,用等效宏观方法计算真应力-真应变曲线,对2种模型的模拟结果进行对比,并探讨边界条件对模拟结果的影响。结果表明：边界条件对模拟单轴拉伸时的真应力-真应变曲线影响较小;2种模型模拟得到单轴拉伸的真应力-真应变曲线差异较小,且与试验结果吻合,相对误差小于5%;真实结构模型模拟得到的弹性模量与屈服强度的误差小于体胞模型;不同模型模拟得到基体与颗粒的局部微观等效应力场及应变场有明显差异。     

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。     

复合材料细观几何结构对有效模量的影响

基于平均值坐标插值的多边形有限元方法--重心有限元,以代表性单胞为计算模型,讨论增强相的细观几何特征对纤维增强复合材料有效模量的影响.通过改变增强相的尺寸、形状和方位等几何特征后得到的计算结果表明,增强相尺寸是影响有效模量的最基本的因素.除此之外,方位的影响较之形状的影响要更加显著.     

纤维增强复合材料结构的宏细观一体化分析方法

基于复合材料细观结构周期性假设 ,建立了一种数值型细观力学模型 ,通过将该细观力学模型与有限元分析相结合 ,建立了纤维增强复合材料结构的宏、细观一体化分析方法。该方法在结构分析中能够在获得宏观应力、应变场的同时获得细观应力、应变场。该方法可用于复杂细观结构特征的复合材料结构分析 ,也能用于涉及材料非线性的复合材料结构分析。     

Mullitef／M124F复合材料的热膨胀细观模型

文中结合细观力学的方法,在纤维和基体结合良好的基础上,根据理想化的假设提出了计算金属基复合材料的一种热膨胀表达式,用Mullitef／M124F金属基复合材料的热膨胀系数的实验结果进行了初步的验证。     

三维编辑复合材料中纱线的运动规律及细观模型

三维编织复合材料中纱线的编织过程是通过携纱器的间歇运动,使编织纱线披此相互交织,编织纱线趋向于沿携纱器运动的方向运动,本文采用最小二乘法拟合携纱器的运动趋势线,系统地分析了编织过程中纱线的空间运动规律。在此基础上,获得的预制件细观结构单胞模型包含内部单胞和表面单胞。单胞的取向平行于预制件的表面,有利于材料的力学性能分析。     

颗粒增强复合材料弹性结构的双尺度有限元分析

颗粒增强方法是实现材料高性能化的重要手段。预测颗粒增强复合材料的细观结构与力学性能的关系是实现材料增强增韧的基础。为更好地分析、设计和优化复合材料,需要引入多尺度计算模型来考察细观结构对宏观力学性能的影响。基于均匀化理论,采用Voronoi有限元法对颗粒增强复合材料进行细观数值模拟,从而预测材料的宏观等效弹性常数,并直接得到材料的细观应力场。在细观尺度,首先假设满足平衡条件的应力场,采用Voronoi应力单元建立余能泛函并得到细观控制方程,最终形成可直接求解的线性代数方程组,从而求得应力系数并得到细观应力场。在宏观尺度,利用商业有限元软件ANSYS来进行宏观结构分析。通过均匀化方法求得弹性模量的宏观平均值,将其输入ANSYS系统即可进行计算,由此把宏细观两个尺度耦合起来,可以对颗粒增强复合材料构成的结构体进行有效的力学分析。     

基于有限元计算细观力学的RVE库的建立与应用

基于有限元计算细观力学理论,以MSC.PATRAN为平台,利用PCL(PATRAN command language)实现RVE(representative volume element)的参数化自动建模,建立RVE库,集成相应的细观力学计算程序,一体化预测复合材料宏观性能.通过工程实例,调用RVE库中的平纹编织复合材料RVE,预测平纹编织C/SiC复合材料的宏观弹性模量,对空天飞机全C/SiC复合材料机身襟翼进行静力有限元计算,实现结构材料一体化设计.     

内压作用下复合材料管道三通的有限元分析

本文利用Ｗｉｌｓｏｎ非协调三维元与１６节点相对自由度壳元对复合材料管道三通进行了通限元分析，成功克服了主支管交界处由于材料与结构不连续给分析带来的困难。计算程序的可靠性已得到若干算例验证。     

三维四向编织复合材料弹性性能细观分析

从四步法 1× 1编织复合材料细观结构的代表性单胞模型入手 ,将预成形件划分为三个不同的区域 ,识别预成形件的两种局部单胞 (内部单胞和表面单胞 )模型 ,将单胞中的四个不同方向的纤维束看成是空间四个不同方向的单向复合材料 ,纤维束的性能可以等价于单向复合材料的宏观性能。采用复合材料中的细观力学分析方法 ,计算单向复合材料的弹性常数。认为每一纤维束的纤维体积含量与整个单胞的纤维体积含量相等。研究了三维编织复合材料代表性单胞模型的弹性常数预测 ,探寻三维编织工艺参数与力学性能之间的关系 ,利用刚度体积平均概念 ,预测三维四向编织复合材料的弹性常数 ,理论值与试验值取得了理想的吻合。     

不同模量材料结构的有限元应力分析──主应力法

考虑了材料在主应力方向的拉、压弹性模量不同，推导出了应力、应变关系，并给出了材料参数的取值原则和方法。经过实例分析计算，获得了满意的结果。为对这类材料的结构进行有限元应力分析提供了一种新方法。     

万向联轴器辊端接头有限元仿真分析

对两种结构的十字轴式万向联轴器辊端接头进行了分析,从应力和利用材料两个方面进行了对比.     

有限元法在扭转杆计算中的应用

使用弹性力学解决扭转问题实际上就是求解偏微分方程组,很难得到解析解,有时甚至得不到解析解.为了克服弹性力学解决扭转问题的缺陷,采用有限元法来解决扭转问题,首先以三节点的三角形单元划分网格,并对应力函数进行插值,构造了可用于描述各个子域的场函数.然后利用最小余能原理推导出了扭转问题的泛函,通过求解泛函极值,得到了单元刚度矩阵,最后用Matlab编写了对应的程序用于模拟有限元计算过程.数值算例表明,随着网格的细化,数值解越来越精确,只要网格划分得当,有限元的解能够较好地逼近解析解.     

十字环槽式双万向联轴器有限元分析

应用Pro／E、ANSYS等软件,对十字环槽式双万向联轴器的强度、刚度进行了有限元分析,获得了输入输出轴叉、中间球体、中间轴在载荷作用下的最大应力、最大变形位置及分布状况。计算分析结果为十字环槽式双万向联轴器的设计制造和应用提供了必要的依据。     

基于有限元法的机械疲劳寿命预测方法的研究

介绍了一种采用疲劳有限元分析软件MSC．FATIGUE来对结构件进行疲劳寿命预测的方法。以一阶梯轴为研究对象,在指定的载荷工况下,用有限元法分析了轴上的应力分布情况,并估算危险点处的疲劳寿命。该方法对设计制造过程中机械零部件的疲劳强度分析具有一定的参考价值。     

有限元方法概述

本文概述了有限元方法的基本内容和有限元方法的现状及发展趋势，指出了国内有限元软件开发的重点。     

盘形可转位大模数齿轮铣刀强度有限元分析

通过分析影响盘形可转位大模数齿轮铣刀切削力的几个因素,确定每齿进给量变化是影响切削力的主要因素。以此为基础,介绍了齿轮铣刀的强度有限元分析的方法。利用有限元方法分析齿轮铣刀的刀体强度,验证了铣刀的设计安全性,为铣刀的优化设计提供了参考。     

一种结构随机分析的有限元方法

通过引入可靠度的置信区间和置信度的概念,可以把结构分析中的随机参数转化为置信区间下的区间数.从而可以运用普通的有限元程序对含有随机参数的工程结构利用区间算法进行强度分析.本文讨论了在一般算法的前提下,提出了利用区间算法结合力学知识可以简化计算量的方法,并通过实例证明该方法是可行的.     

机械强度可靠度计算的随机有限元法

在机械强度可靠度的计算中,许多参数都是随机变量,因而对大型复杂结构而言,难以准确地计算出其可靠度,而随机有限元法为其提供了强有力的工具.文中较全面地叙述了计算机械强度可靠度的几种常用算法并通过算例对其进行了分析和比较,最后用MonteCarlo法作为尺度来检验每种算法的计算精度,得出了很多有益的结论,为工程实际的选用提供了可靠的理论依据.