功能梯度涂层滚压强化的有限元分析

在功能梯度涂层模型的基础上引入了刚性轧辊,建立了功能梯度涂层滚压强化的力学分析模型,并研究功能梯度涂层的非均匀材料参数、滚压速度对其涂层的等效应力和残余应力的影响,通过计算表明,非均匀材料参数对涂层前部和后部的等效应力有明显的影响,而对涂层中部基本没有影响;在整个涂层表面的残余应力是不相等的,最大等效残余应力为400MPa,最小等效残余应力为30MPa,两者相差近10倍,而滚压速度对于涂层的等效应力没有影响。这为滚压强化功能梯度涂层材料的设计提供了理论支持。     

环氧/聚氨脂梯度功能耐磨涂层性能的有限元分析

用有限元模拟纳米压痕和划痕试验,对Q235钢基体上制备的不同厚度环氧/聚氨脂梯度功能涂层的硬度和摩擦性能进行了分析.结果表明:涂层厚度对梯度功能涂层的性能有很大的影响,厚度为5.5 μm梯度功能涂层的性能要优于厚度为11.0 μm和22.0 μm的涂层;三种涂层的硬度分别为45.6,36.4和29.3 GPa,摩擦因数分别为0.024,0.036和0.057;涂层厚度越小,耐磨性能越好.     

生物活性梯度涂层热应力场的模拟分析

使用有限元分析软件ANSYS建立涂层模型并模拟喷涂后涂层的残余应力场,可以有效设计出合理的涂层梯度分布,从而制备出残余应力较小的涂层.讨论了随着涂层梯度层数的变化,涂层中应力的变化情况.通过模拟得出以下结论:梯度涂层厚度增大,涂层应力明显增大;喷涂温度升高,涂层应力略有增加.     

生物活性梯度涂层热应力场的模拟分析

使用有限元分析软件ANSYS建立涂层模型并模拟喷涂后涂层的残余应力场,可以有效设计出合理的涂层梯度分布,从而制备出残余应力较小的涂层。讨论了随着涂层梯度层数的变化,涂层中应力的变化情况。通过模拟得出以下结论:梯度涂层厚度增大,涂层应力明显增大;喷涂温度升高,涂层应力略有增加。     

曲轴滚压强化圆角变形的有限元分析与仿真

建立了曲轴滚压强化圆角变形的有限元模型,利用ANSYS有限元分析软件,获得了曲轴滚压每一步加载过程中圆角处应力、应变分布,残余变形量等情况,为优化曲轴滚压强化工艺提供理论基础.     

热障梯度涂层的显微组织分析

针对黑白显微组织观察难以区分等离子喷涂热障功能梯度涂层中多种成分显微组织的问题，采用真空镀膜的方法，在涂层截面蒸镀1层ZnSe薄膜，利用光的薄膜干涉效应使显微组织产生鲜明的彩色衬度，得到彩色显微组织照片。结果表明：该方法可以有效地将涂层中多种成分区别开来。     

功能梯度Al2O3涂层残余热应力分析

Al2O3/316L功能梯度材料是一种聚变反应堆第一壁的候选材料。为避免制备过程中因材料之间热物理性能差别产生的热应力过大造成材料的失效,须对梯度材料进行合理的热应力缓和设计。运用有限元软件,分析成分分布指数、梯度涂层厚度和梯度层数目等参数对Al2O3/316L功能梯度材料残余热应力的影响。分析结果表明：体积分布指数p=1.0时所受热应力最小,涂层承受压应力作用;梯度层数为9时热应力缓和效果最好;梯度层厚度不宜过大;将非功能梯度材料与优化后的功能梯度材料的残余热应力进行比,结果显示：功能梯度材料缓和热应力效果十分显著。最后利用等离子喷涂方法制备了梯度涂层测试涂层残余应力,并与有限元结果进行对比,以验证模拟的准确性。     

功能梯度涂层热残余应力

涂层中的残余应力严重影响着涂层零件的机械完整性与操作可靠性。对于功能梯度涂层,由于各界面位移协调条件的限制,很难得到涂层内部残余应力的闭合解。基于传统的悬臂梁理论,获得了功能梯度涂层热残余应力的闭合解;这一分析模型的优点是残余应力的闭合解与涂层层数无关。讨论了采用传统的近似解所带来的误差, 针对含不同层数的ZrO2/NiCoCrAlY功能梯度涂层内部的残余应力进行了计算。另外,对应力诱导的涂层失效模型也进行了分析。     

超声滚压三维残余应力场的有限元模拟

探讨一种研究超声滚压表层残余应力的数值方法。超声滚压过程是一个强烈的塑性变形过程,涉及到复杂的静态和动态冲击挤压。根据该加工技术的原理建立了有限元模型,评估了网格参数、定义了加载方式,并通过304不锈钢圆盘的超声滚压实验对有限元模型进行验证,在此基础上,模拟了超声滚压的加工过程,分析了残余应力分布特点以及各加工参数对其影响规律。结果表明:超声滚压后,材料表面产生了分布均匀的残余压应力,随着深度的增加,残余应力先后出现一次压应力峰值和较小的拉应力峰值最后降低为0。加工参数对残余应力的幅值和深度影响程度不同,静压力、覆盖率和加工次数影响较大,振幅影响较小。     

功能梯度材料简支板振动模态的有限元分析

概述了功能梯度材料的定义及应用及其力学研究的现状和进展,介绍了有限元法.采用有限元分析软件Hyperworks对四边简支功能梯度材料矩形板进行建模,得出了各阶振动频率,对四边简支功能梯度材料矩形板进行模态分析,并改变长厚比,进行了结果对比分析.     

硬质合金涂层刀具涂层参数的有限元分析

随着现代机械加工的快速发展,刀具涂层技术的研究成为人们关注的问题.本文通过AdvantEdge FEM软件分析对比二维车削中3种硬质合金涂层刀具在不同涂层参数下的等效应力变化情况,为生产中刀具涂层参数优化提供指导.     

滚动轴承接触问题的有限元分析

为了分析万能法轧制H型钢的过程中,轴承内部摩擦力对滚动体接触反力的影响,利用有限元的方法建立了轴承座受力的二维有限元分析模型。在轧制力峰值一定和摩擦因数变动的条件下,系统地模拟了轴承座的静力学特性分析。研究结果表明:接触反力随接触包角的增大而增大,在接触包角22.5°~56.25°的范围内,摩擦因数越小,接触反力的波动越大,波动的峰值出现在接触包角45°的区域内。该研究成果对于进一步研究轴承座的受力及其优化和判定轴承的寿命提供了理论上的依据。     

含多粗糙峰涂层等效应力的有限元分析

研究刚性平面与含粗糙峰涂层在二维与三维模型下的弹性接触问题,采用有限元法分析涂层弹性模量比、涂层厚度、粗糙峰间距、刚性平面压下深度对涂层粗糙峰表面、涂层/基体界面分布及基体等效应力分布的影响。计算结果表明压下深度对三维涂层粗糙峰表面最大应力的影响最大,涂层厚度、涂层/基体弹性模量比、粗糙峰间距的变化对应力值影响逐渐减小;增大涂层厚度、减小压下深度和粗糙峰间距、降低弹性模量比会使得三维接触模型最大等效应力值显著降低;增加涂层粗糙峰数和涂层厚度、同时降低涂层弹性模量有助于提高涂层/基体界面结合强度。相对于二维接触模型来说三维接触模型在粗糙峰表面的等效应力增大,造成这种变化的主要原因是由于涂层表面粗糙峰之间的等效应力叠加引起的。该研究为涂层粗糙峰及涂层/基体界面强度的应力分析提供依据。     

箔带轧制的三维接触有限元分析

基于对三维多体接触问题有限元混合法基本原理及接触面的定解条件和判定条件的分析 ,本文将箔带轧机辊系及轧件组成的辊带系统视为三维多体接触问题 ,建立了接触有限元分析模型。对某厂四辊铝箔轧机初轧工况进行了数值计算 ,求得了辊缝内轧制压力的真实分布规律 ,充分揭示了箔带轧制过程中非轧制辊面存在压靠的事实。最后 ,针对来料板凸度对轧件板形的影响进行了有限元仿真分析 ,得出了与轧制规程图分析法一致的结论     

板材轧制快速有限元在线计算测试分析

采用Intel VTune Analyzers对板材轧制快速有限元在线计算进行性能测试与分析,研究了影响程序计算速度的关键因素,以期对实际生产监控提供指导。测试分析结果表明:程序的并行化程度较好,最耗时间的子程序是Hession矩阵以及计算塑性变形功率和摩擦变形功率的子程序。CPU核数的增加有助于减少程序运行的计算时间。计算过程中最耗时间的函数均是系统自带的无法进行更改,应尽可能地减少调用它们的次数以降低时间损耗。     

SSP定宽机轧制过程的有限元分析

用有限元分析软件ANSYS对SSP定宽机轧制过程进行模拟,分析锤头模块角度,板坯材质,初始宽度对轧制力的影响,以及板材截面的狗骨高度。     

Low Temperature Nano-Tribological Study on a Functionally Graded Tribological Coating Using Nanoscratch Tests

Previous studies on low temperature tribological investigations were limited to macro-scale studies because of the lack of suitable instrumentation. This limitation has been overcome using a newly developed low temperature nanoscratch tester capable of characterizing the scratch resistance of coatings down to −30 °C. The scratch resistance and mechanical properties of a functionally graded a-C:H(Ti)/TiCN/TiN/Ti coating have been investigated for temperatures ranging from 25 to −30 °C. It has been found that the a-C:H(Ti)/TiCN/TiN/Ti coating failed at high loads by cracking and spallation during the room-temperature scratch tests. Fractography suggests that these failures originate from or close to the interface between the top a-C:H(Ti) and the TiCN layers. Decreasing the test temperature from 25 to 0 °C resulted in increased values in H, H/E _r and H ³ /E _r², consistent with improved crack- and wear resistances, with further smaller improvements being achieved on further decreasing the temperature to −30 °C.     

滚动轮胎接地性能有限元分析

为深入理解轮胎滚动运动学机理，建立了轮胎在平面上滚动的三维非线性有限元模型。在模型中考虑了轮胎的几何非线性、材料非线性以及轮胎接触非线性，计算了子午线轮胎195／60R14在不同速度滚动时的变形情况、接地区压力分布、摩擦力分布、带束层应力分布等滚动特性。重点对轮胎胎面的变形情况进行了分析，为轮胎结构设计、振动与噪声分析提供了依据。     

基于有限元的柴油机陶瓷涂层活塞的热分析

活塞是柴油机燃烧室的重要组成部分,是工作条件最恶劣的部件之一.首先对传统的铝硅合金活塞和钢制活塞的热分析进行了研究;其次用有限元法对涂覆有耐热性高的涂层材料的活塞进行了热分析,并研究了涂层对活塞热性能的影响.结果表明,用导热系数小的材料作为涂层材料的活塞,其最高表面温度得到了很大的提高,涂敷涂层的铝硅合金活塞的表面温度提高了约278℃,而涂有涂层的钢制活塞的表面温度则提高了大约240℃,从而使发动机的工作效率提高了.