钛金属材料的强度结构测试研究

钛金属材料具有较好的能量吸收特性,可以作为高性能的航空航天材料、精密仪器材料等,研究钛金属材料的强度结构,对其动力学结构特性进行分析,在优化钛金属材料的功能,拓展钛金属材料的应用方面具有重要意义。提出一种基于线性加载和非线性动力学分析的钛金属材料的强度结构测试方法研究,测试的环境在超低温环境下进行,选择的钛金属材料为钛与金属Al、Sb的合金材料。考虑钛金属材料构件的随机性,准确建立结构尺寸、材料属性尤其是劈裂荷载的统计模型,实现对钛金属材料结构模型失效概率的准确分析和评价,计算冲击载荷下钛金属抗剪连接的柔度和屈服强度,根据材料动态冲击平台的结构力学模型,进行近似预测递变梯度最小二乘拟合分析,在递变屈服强度下测试整个压缩变形度,通过递变屈服强度梯度值计单位质量的钛金属材料能量吸收度,实现对钛金属材料的最弱层到最强层的逐层结构屈服强度分析,运用有限元分析软件ABAQUS进行结构力学模式分析,实现对钛金属材料强度结构准确测试,得出有效性结论。     

TNT埋爆载荷下700 MPa高强韧钢变形行为及仿真分析

 以自主研发的新型高强韧700 MPa防爆钢(BR700钢)为研究对象,结合LS-DYNA模拟计算软件和正交试验设计对BR700钢抗爆轰过程进行研究。根据测得的准静态及动态拉伸力学性能,拟合出了BR700防爆钢的Johnson-Cook本构方程。通过实爆试验,研究了20 mm厚钢板在8 kg TNT埋爆载荷下的抗爆轰变形行为。建立了相关仿真模型,使用LS-DYNA模拟计算软件分析了其变形量、应力应变分布情况以及超压。在确保仿真模型准确的情况下,结合有限元分析以及正交试验设计,以钢板的变形量D为评定指标,通过极差分析计算了材料屈服强度A、应变硬化模量B、应变硬化指数n、应变速率常数C和失效应变FS等因素对抗爆轰性能影响规律。结果表明,在不考虑工装偏移的条件下,8 kg TNT埋爆载荷下钢的抗爆轰变形模拟计算结果可以准确地反映BR700钢的抗爆轰变形行为。模拟结果与实际爆炸后钢板变形量误差仅为7.7%。且根据模拟结果的超压分析,钢板因其良好的塑韧性起到了较好的吸能作用,有效削弱了爆炸冲击波的破坏。根据正交试验模拟结果,对爆炸后钢板变形量D而言,材料屈服强度A值影响程度最高,其次是应变硬化指数n值。材料强度提升可以大幅减小爆炸变形量,可以有效降低爆炸冲击对车辆和乘员的伤害。同时通过1 100 MPa钢板爆炸试验验证了强度对抗爆轰变形的影响。     

高锰钢铁路辙叉应力状态有限元分析

高锰钢(1．14％C、12．72％Mn)在使用过程中受到复杂的交变冲击载荷作用,表面出现剥落掉块现象而提前失效。用ANSYS 8．0软件对辙叉内部应力状态进行了有限元分析,得出辙叉表面垂直方向最大应力达5 381 MPa,水平方向应力2 450 MPa,硬化层深度15 mm;剪应力700 MPa,作用深度1．5 mm,剪应力加速铁路辙叉表面剥落。通过高锰钢微合金化,可细化晶粒提高材料韧性,延长辙叉使用寿命。     

6061铝合金轮毂在弯曲、径向、冲击载荷作用下的有限元模拟

利用有限元ANSYS/LS-DYNA分析软件对6061铝合金轮毂在弯曲冲击载荷、径向冲击载荷和13°冲击载荷作用下的应力和应变状态进行了有限元模拟。结果表明,在弯曲载荷作用下,轮毂在Y方向和X方向的最大应力位置都是在轮毂的背面,其值分别为146.4 MPa、147.3 MPa;轮辐位置和轮毂窗口位置处在径向载荷作用下的应力极大值位于轮毂的正面,其值分别为108.8 MPa、98.85 MPa;在13°冲击载荷作用下,轮毂在0°和90°位置处最大应变率的值分别为7.260%和8.815%,都位于轮毂的背面。     

工业纯钛TA2压载荷下含表面裂纹板应力强度因子

以压载荷下工业纯钛TA2含表面裂纹板为研究对象。采用有限元方法,建立了压载荷下含复合型半椭圆表面裂纹板模型,计算了裂纹体应力强度因子,研究了裂纹倾角β、裂纹相对深度a/t、裂纹相对形状a/c、裂纹面摩擦系数μ和侧压系数λ对应力强度因子的影响。结果表明：裂纹倾角,裂纹相对形状对应力强度因子影响显著,裂纹相对深度对应力强度因子影响不明显。摩擦系数和测压系数的增大可明显减小应力强度因子,抑制剪切破坏。最后基于应力强度因子有限元解,回归得到了适用于受单轴压载下含半椭圆表面裂纹板的应力强度因子K_Ⅱ和K_Ⅲ解。研究结果对工业纯钛TA2压载荷下含半椭圆表面裂纹结构安全性评价具有参考价值。     

激光金属沉积TA15钛合金工字梁疲劳性能研究

激光金属沉积（LMD）是一种应用广泛的金属增材制造技术,可以快速成形复杂的结构件。以TA15钛合金粉末为原材料,采用激光金属沉积技术成形了TA15工字梁缩比件,进行了LMD TA15钛合金工字梁试样的疲劳试验和失效分析,研究了LMD TA15钛合金材料和结构的疲劳性能。对4件试样在应力比为0.06,载荷峰值为80%静力破坏载荷的交变载荷下进行四点弯曲疲劳试验,受成形缺陷影响,试样出现混合失效模式：两件试样无明显缺陷,裂纹形态为受拉缘条角裂纹,两件试样为内部气孔缺陷诱发失效,裂纹形态为受拉缘条半椭圆裂纹。起裂位置与缺陷和应力水平有关,存在明显的差异。为阐明试样疲劳失效行为,进行了有限元分析,获得起裂位置的应力水平,分析了缺陷和应力水平对疲劳寿命的影响。结果表明,缺陷是影响试样疲劳性能的主导因素,缺陷降低疲劳寿命50%以上,对于无明显缺陷试样,试样的疲劳行为受到应力水平控制。     

用示波冲击试验法测定动态强度值

用示波冲击试验技术，在载荷－位移曲线上用图解法求得动态弯曲屈服强度σｙｄ和最大弯曲强度σｍａｘ，进而求得解理断裂应力σｆ。实验结果表明，动态强度与静态强度的比值为１．２５－１．３０，利用此关系可以估算材料的低温抗拉强度值。     

快速货运动车组铝合金车体结构强度分析研究

根据快速货运动车组铝合金车体结构特点,简化车体几何模型,建立相应的有限元模型。基于车体静强度计算标准,确定8种车体结构静强度的计算工况,在这些计算工况作用下,计算车体结构的静强度,计算在最大垂直载荷作用下车体结构刚度,以及车体结构模态,计算结果表明快速货运动车组车体结构的刚度、静强度和模态均满足车体结构设计要求。     

Ti-Ni合金血管支架的有限元分析及疲劳性能研究

对Ti-Ni形状记忆合金胸主动脉血管支架进行有限元分析,模拟分析不同尺寸规格的支架在被压缩状态应力分布情况,选出4种丝径下支架应力最大支架模拟其工作状态下的应力分布,根据Goodman准则评价疲劳性能,并进行体外疲劳试验予以验证。结果表明:有限元模型中采用的模型单元和材料参数能够准确反映出合金力学性能的实际情况;最大等效应力位于支架弯折处的内表面,表明此处区域最危险并最容易发生失效;将支架在工作状态下的平均应力和交变应力值代入到Goodman图中,发现所有的点都在曲线的下方,理论上说明支架是安全的;选取6枚直径42 mm的支架,利用加速疲劳试验机,在模拟血管中进行3.8亿次脉动疲劳试验,支架无断裂纹路,形态完整。     

2150万能轧机机架强度有限元分析

采用ANSYS有限元分析软件对2150万能轧机机架进行建模,通过对机架有限元模型进行网格划分后,对其施加位移约束和最大应用载荷,进行强度和刚度的有限元分析,找出机架承受最大变形及应力数据,为万能轧机机架的研究与设计提供参考依据。     

高硅贝氏体钢的抗高应力冲击磨损特性

研究了两种硅含量贝低体钢的抗高应力冲击磨损性能与失效机制。实验结果表明，增加钢中硅的含量，可显著地提高贝氏体钢在高应力冲击条件下抗磨损性能。这是由于高硅钢的贝氏体组织中分布有较多细条状残余奥氏体，在高应力的冲击下，近表层内的残余奥氏体发生应变诱发马氏体相变，从而减轻了磨损表面白层的剥落失效。     

汽车板抗凹性能影响因素数值模拟研究

通过开展抗凹性能仿真分析，获得汽车板抗凹性能与材料厚度和强度的关系。首先利用半球形钢制压头以10 mm/min速度对抗凹试样进行加载，通过载荷-位移曲线分析获得DC53D+Z初始刚度和失稳凹陷载荷数据。然后基于Ls-dyna建立抗凹试验有限元模型，并获得了较高的仿真精度，初始刚度和失稳凹陷载荷仿真分析误差分别为0.7%和2.2%。其次基于该有限元模型分别获得了DC53D+Z,HC180BD+Z,HC300/500DPD+Z三种汽车板以及0.55 mm, 0.6 mm, 0.65 mm, 0.7 mm四个厚度下的初始刚度和失稳凹陷载荷仿真结果。最后通过仿真结果对比分析获得了抗凹性能与材料厚度、强度之间的关系。研究表明：初始刚度与材料厚度呈线性关系，与材料屈服强度无关，失稳凹陷载荷与材料厚度和屈服强度呈幂函数关系。     

1750热轧机组粗轧万向轴失效分析及改进

文章分析了八钢1750热轧机组粗轧万向轴结构特点及传动方式,对易发生失效的部分部件进行了强度校核,同时对部件失效的现象及原因进行了分析,通过有限元分析验证,为防止类似失效现象的发生,有针对性地提出了改进措施及方案.     

基于有限元和试验的热轧带钢残余应力减量化

 研究残余应力减量化技术可提高热轧带钢板形质量。有限元技术及相应的试验验证已广泛应用于工业生产,采用该方法对带钢层流冷却过程中的温度、相变及应力耦合进行求解,对于分析带钢轧后冷却不均、应力应变不均及翘曲具有重要意义。基于ABAQUS建立热轧带钢在密集冷却工艺条件下的有限元模型,实现温度、相变和应力三者的耦合计算,并进行温度测试、材料微观组织测试及应力测试等多个试验验证。计算结果表明,减小带钢进入层流冷却前的初始温差、采用边部遮挡技术对减少带钢残余应力均具有积极的意义。通过一个改善初始温差分布进而改善带钢残余应力的实例,验证了提出的方法和结论的正确性。     

步进梁式加热炉炉底机械牵引框架有限元分析

根据有限元理论,在大型非线性有限元软件ABAQUS建立了牵引框架有限元模型,并根据牵引框架的特点施加边界条件、载荷,进行了有限元受力分析,得出其各个位置应力应变等情况,为炉底机械牵引框架的优化设计提供了参考依据。     

基于激光冲击的AZ31镁合金抗应力及耐腐蚀性能研究

AZ31镁合金是21世纪重要的绿色工程金属结构材料,具有广泛的应用前景,但其耐腐蚀性能及抗应力腐蚀性能较差已经是制约其发展的重大问题,激光冲击处理是一种新型的表面改性强化技术,可以将强度及硬度提高。为此,提出基于激光冲击的AZ31镁合金的抗应力及耐腐蚀性能研究。详细的阐述了基于激光冲击的AZ31镁合金抗应力及耐腐蚀性能的实验方法、过程及结论。     

岩体结构面破坏条件研讨

岩体由岩石结构体和软弱结构面组成,结构面的抗剪切强度远小于结构体的抗剪切强度。因而,在复杂应力条件下,岩体的破坏常常是沿着结构面发生剪切滑移,而此时岩石结构体内的应力值却远未达到其强度极限。鉴于结构面的存在对岩体强度的影响,本文对岩体中任意方向的结构面的破坏条件进行了探讨。     

隔膜泵橡胶隔膜头部密封结构的有限元分析与优化

利用有限元软件ANSYS对隔膜泵橡胶隔膜密封结构进行有限元建模与计算,计算得到该结构在工作状态下的变形、应力以及最大接触压应力,通过密封结构的最大接触应力失效准则,为设计提供参考依据。并对橡胶隔膜头部密封尺寸进行优化,解决隔膜密封结构的密闭性与失效问题。     

90MN油压机拉杆断裂原因分析

针对某钢厂90MN油压机4根拉杆中的一根发生断裂的现象,通过断口分析和油压机拉杆三维仿真分析可知,材料静强度满足要求,不会出现立即失效的现象,但拉杆和螺母的最大应力均大于材料的屈服强度,有一定的塑性变形倾向存在;通过计算得到的第一主应力可知,在有限寿命的拉应力作用下,拉杆和下螺母均可能产生疲劳失效,与断口形貌吻合。计算结果为拉杆能否使用提供了理论依据。     

冲击载荷作用下岩石破碎数值模拟及试验研究

运用数值模拟方法研究了冲击载荷作用下的岩石微观结构特性变化,通过对岩石内部应力分布及裂纹分布图可以得出冲击载荷破岩时岩石内部在垂直方向产生一个拉应力区和一个压应力区,刀具下方的拉应力最大;中间裂纹扩展速度比径向和侧向裂纹都要快,裂纹面呈三角形状。在多功能试验装置上对花岗岩进行冲击载荷破岩试验,试验结果表明:单纯提高冲击载荷对破岩效果不会有很大的提高,存在一个最佳破岩冲击能(63J)。