CBGA不同尺寸焊点热循环载荷下应力应变的有限元模拟

采用ANSYS分析软件，将组件简化为二维模型的焊点应力应变有限元分析。通过研究三种BGA球（0．76mm、1．0mm、1．3mm）组件，利用有限元模拟CBGA（陶瓷球栅阵列）组件在热循环加载条件下其应力应变分布，并且计算了焊点的应力应变最大值，得出球径为0．76min的CBGA组件其可靠性最好，表明有限元方法可有效地用于研究微电子封装中各类焊点的可靠性。     

热处理硬质合金的微观应力的测量研究

将WC－15m％Co硬质合金1200℃油淬后在300～800℃回火，用x射线衍射法测定计算了硬质合金淬火及回火前后的微观应力，结果表明淬火后经500℃回火其微观应力减小最显著，这与该状态的最高抗弯强度是对应的。     

不同加载作用下砂轮片破裂失效的有限元分析

针对实际磨削加工中砂轮片的破裂失效机理进行研究,通过ANSYS有限元分析软件对不同加载状态下的砂轮片进行应力分布分析,揭示失效的原因。建立砂轮片有限元模型,对砂轮模型分别施加离心力、磨削力、端面力,模拟砂轮片实际作业中的不同受力情况,分析和比较砂轮工作过程中不同受力状态下的应力、应变和位移变化。结果表明:对砂轮应力影响程度由大至小依次是离心力、端面力和磨削力;对砂轮应变影响程度由大至小依次则为端面力、离心力和磨削力;过大角速度带来的大离心力和端面磨削带来的端面力是造成砂轮破裂的主要因素。     

淬火过程应力/应变场有限元模拟关键技术研究

针对淬火过程应力/应变场的特点,给出了淬火过程弹性区、塑性区的应力应变关系。根据淬火过程热物性参数及组织转变的特点,给出了处于弹性区和塑性区的单元应变增量表达式,及热应变、相变应变、相变塑性等初应变的计算方法。给出了热弹塑性问题有限元变分方程、变分方程右端列向量的计算方法及适用于淬火过程的迭代收敛准则。编写了淬火过程有限元模拟程序,并用该程序模拟了圆柱试样的淬火过程,将模拟所得结果与实验结果相比较可以看出,模拟结果与实验结果吻合较好。     

基于有限元的多次补焊焊接残余应力的数值模拟

应用有限元方法建立了补焊温度场的数学模型，并对温度场进行一定的简化。焊接应力分为热应力和组织应力两部分，分别给出了热应力和组织应力的计算模型。利用ANSYS有限元软件以BHW35钢补焊为例进行数值模拟，给出了有限元的实现过程。并分别给出了一次、三次、五次补焊的模拟结果。并将计算模拟值与实际测量数值比较。计算结果和实际测量数值基本吻合。并根据应力分布情况，得到一些结论，焊缝中心的残余应力变化不大；热影响区存在较高的残余拉应力，且同一位置，随修复次数的增加，应力值逐渐提高；残余拉应力区宽度变大。文中还给出了焊后热处理后的应力大小情况，以证明焊后热处理能改善应力分布。     

硬质合金残余热应力的理论计算与数值模拟

采用Eshelby理论计算与数值模拟相结合的方法分析了均质硬质合金内部微观应力,得到以下结论:根据Eshelby理论模型,当夹杂为椭球状时,夹杂内得到均匀的应力.应变场,且得到的结果为三轴应力,而当夹杂非理想形状时,由数值计算得出夹杂内的应力.应变场是不一致的,且夹杂内出现大的等效应力;当不考虑温度相关的材料参数时,数值模型和理论模型的结论一致,然而,当考虑温度相关的材料参数时,数值模型的结果远小于理论计算.因此,采用数值计算方法得到的结果更为精确.     

等径角挤压有限元模拟模具应力分析

本文利用非线性有限元软件MSC.M arc模拟了等径角挤压(Equal Channel Angu lar Extru-sion,ECAE)过程中模具的应力分布。结果表明:模具拐角处承受的应力较大;摩擦力对等径角挤压过程中模具应力有显著影响。     

BT20钛合金电子束焊接残余应力三维有限元数值模拟

研究钛合金电子束焊接构件残余应力的大小和分布，了解残余应力的形成机理，具有十分重要的理论和实际意义。作者利用ANSYS程序模拟了BT20钛合金电子束焊态和焊后电子束局部热处理的实际焊接温度场以及焊接接头应力场的变化和残余应力的分布。计算结果表明，钛合金薄板焊缝中心残余拉应力的峰值达到焊缝金属屈服强度σn的60％-70％；焊后电子束局部热处理可以降低焊缝中心处的拉伸残余应力值，降低约50％左右；用所建模型计算得到的数值结果规律与实测的残余应力值基本一致。     

基于硬质合金顶锤应力分析的无损检测方法

硬质合金顶锤质量的无损定量检测,是保证顶锤质量的重要手段之一。本文提出了一种基于硬质合金顶锤实验应力分析的在线无损检测方法,该方法通过对顶锤施加外载,模拟其在工况条件下受力,测量其内部应力分布状况,得到合格顶锤的定量的标准,用以产品检测和指导生产。     

基于磁控技术GTAW焊接残余应力的有限元模拟

通过建立磁控GTAW电弧热源模型,同时考虑材料物理性能随温度的变化和相变的影响,以及运用生死单元技术处理熔池的熔化与凝固,对有无外加磁场作用GTAW焊接接头温度场及残余应力的大小分布进行了有限元模拟。结果表明,相较于无外加磁场作用,磁控GTAW焊件最大纵向残余应力下降12.3%,最大横向残余应力下降了13.6%。采用小孔法对焊件残余应力进行测量,模拟结果与试验结果基本吻合。     

基于有限元法的平滑凹痕管道应力分析

针对管道上典型的平滑凹痕缺陷,根据管道的实际运行状况,建立了有限元模型;在其它参数不变的情况下,改变凹痕深度、管道壁厚、管道直径和凹痕纵向长度进行了大量计算;对计算结果进行了整理、归纳、作图,并对结果进行了单因素和多因素分析,得出应力随各参数的变化规律;采用非线性回归分析方法对计算结果进行了拟合.结果表明,在其它参数不变的情况下,凹痕管道最大应力与凹痕深度、壁厚、管径以及凹痕纵向长度之间的关系分别采用正弦模型、指数模型、线性模型和半对数线性模型最优,并且得到了具有一定适用范围下的具体关系式.     

基于有限元分析对油气输送管道凹陷的安全评价研究

在油气输送中,凹陷变形是比较常见且严重影响管道运行安全的缺陷。根据国内外设计标准分析管道凹陷的判断依据,并基于目前国际上通用的凹陷评价方法归纳出三种评价方法:基于应变评价方法、剩余强度计算方法和凹陷疲劳计算。利用有限元ANSYS软件模拟分析X60在6%OD变形下的组织和应力。     

不同晶粒度硬质合金的磨削性能研究

本文通过磨削试验,从磨削功率、磨削比、磨削表面光洁度等方面研究了粗晶、细晶、超细晶粒三种含Co量相同的K类硬质合金的磨削性能。研究结果表明,上述三种硬质合金在各磨削参数相同的情况下,所消耗的磨削力、磨削能随硬质合金晶粒尺寸的增加而增大。同一砂轮对上述硬质合金的磨削比随晶粒尺寸的增加而增大。在磨料粒度与硬质合金粒度相当时,所加工表面的月。值随WC晶粒度的变粗而变差．     

C276合金板多层多道焊的静态单元法有限元分析

基于有限元理论的静态单元法,在收敛的情况下通过设置适当的静态单元参数,可以兼顾模拟的精度和效率. 文中在母材中间截面上取三个点,分析了这些点在不同静态单元参数下的最高温度、焊接过程中的应力和最大残余应力. 结果表明,越远离焊缝,静态单元参数对于以上几个参量的影响越大. 当静态单元参数为10-5和10-4时,模拟的结果相对稳定;当静态单元参数为10-3时,模拟的结果与前两个参数模拟出来的值差距较大;当静态单元参数为10-1和1时,差距尤为显著. 同时,软件模拟过程中所需的时间也随静态单元参数的减小而增长.     

Finite element analysis of thermal residual stresses at cemented carbide rock drill buttons with cobalt-gradient structure

The aim of this study is to apply the concept of functionally graded materials（FGMs） to cemented carbides and to develop high-performance rock drill buttons. Cobalt-gradient structure was introduced to the surface zone of the buttons by carburizing process. Finite element method and XRD measurement were used to decide the distribution of thermal residual stress. Constitutive parameters were determined by constraint factor. Numerical results show that residual stresses of gradient buttons mainly concentrate in cobalt-gradient zone. There is compressive stress in the surface zone and tensile stress in the cobalt-rich zone. The maximum value of surface compressive stress is 180 MPa for WC-6Co cemented carbides. And the numerical results agree with the results of XRD measurement.     

Sensitivity analysis based preform die shape design using the finite element method

This paper uses a finite element-based sensitivity analysis method to design the preform die shape for metal forming processes. The sensitivity analysis was developed using the rigid visco-plastic finite element method. The preform die shapes are represented by cubic B-spline curves. The control points or coefficients of the B-spline are used as the design variables. The optimization problem is to minimize the difference between the realized and the desired final forging shapes. The sensitivity analysis includes the sensitivities of the objective function, nodal coordinates, and nodal velocities with respect to the design variables. The remeshing procedure and the interpolation/transfer of the history/dependent parameters are considered. An adjustment of the volume loss resulting from the finite element analysis is used to make the workpiece volume consistent in each optimization iteration and improve the optimization convergence. In addition, a technique for dealing with fold-over defects during the forming simulation is employed in order to continue the optimization procedures of the preform die shape design. The method developed in this paper is used to design the preform die shape for both plane strain and axisymmetric deformations with shaped cavities. The analysis shows that satisfactory final forging shapes are obtained using the optimized preform die shapes.     

高强度涂层结合性能的试验研究及有限元分析

采用线切割沿涂层/基体界面切成对称切口,两边粘结后直接拉伸的试验方法对高强涂层抗拉结合强度进行评价.并借助有限单元法对涂层/基体交界面上的应力分布及切口附近的应力集中进行了分析,为正确评价涂层/基体的结合强度提供了理论依据.按此方法对不同工艺参数的热喷涂烧结涂层结合强度进行了评价.结果表明,此方法可对高强涂层与基体的结合强度进行评价.     

渗碳时间对梯度硬质合金显微组织和抗弯强度的影响

采用预烧结-后续渗碳的方法制备钴相呈梯度分布的硬质合金,通过对试样显微组织的观察和抗弯强度的测试,研究渗碳时间对梯度硬质合金显微组织和抗弯强度的影响。结果表明:试样富钴层钴相含量随渗碳时间的延长而增加,试样的抗弯强度随渗碳时间出现了峰值现象,即当渗碳时间少于140min时,试样的抗弯强度随渗碳时间的增加而增加,在渗碳处理140min时出现最大值,当渗碳160min后,试样的抗弯强度开始下降。分析认为,富钴层中金属钴的良好塑性变形能力能有效地吸收来自外部裂纹扩展的能量,提高合金的抗弯强度,同时当渗碳时间过长时(超过140min),WC与η相晶粒出现了聚集长大,造成钴相分布不均匀,并局部形成Co池,导致试样抗弯强度的下降。对于直径为10mm的矿用梯度球齿,其合理的渗碳时间应控制在120～140min。     

基于有限元反向法的板料成形毛坯设计

由反向法计算出的毛坯存在一定的形状误差。为获得优化的毛坯 ,根据冲压件成形后的形状误差和变形趋势 ,提出了毛坯形状修正算法。结合Hyperform和Dynaform软件应用所提出的毛坯形状修正算法实现了毛坯设计方法。数值模拟结果表明 ,这种设计方法具有较高的精度和计算效率的同时 ,还可以评价冲压件的成形性。     

基于有限元分析的摩擦系数测定

在塑性体积成形有限元模拟中,摩擦模型和摩擦系数的确定是一个关键问题.本文采用圆环镦粗法研究体积成形中摩擦系数的确定.利用有限元分析确定一组摩擦系数标定曲线,用圆环镦粗试验确定圆环内径变化率百分比与圆环高度压缩百分比关系曲线.通过曲线对比得到模具材料和成形材料之间的摩擦系数.针对6A02CZ材料在钢模具中体积成形时6A02CZ材料与钢之间的摩擦系数进行确定,6A02CS材料在无润滑剂和润滑油做润滑剂两种情况下的摩擦系数分别为0.325和0.3.研究表明,采用有限元方法和圆环镦粗试验相结合的方法更适合塑性体积成形中的有限元分析.