中心圆孔薄板试样局部损伤破坏试验与数值分析

对含圆孔的16MnNb矩形薄板试样进行拉伸破坏试验,用扫描电镜分析了断口形貌和断口破坏方式;采用含孔洞材料本构模型,结合有限元数值方法对试样的细观孔洞演化过程和材料微观破坏过程进行了数值模拟分析。结果表明：材料中由于形成的微孔洞在圆孔周围最小横截面上和拉伸后形成的剪切带区域较大,所以微孔洞长大速度最快位置在圆孔周围局部颈缩区域,最后试样在该处起裂,并沿着最小横截面扩展,在裂纹前缘形成两条明显的剪切带,剪切带上试样发生颈缩。计算结果与试验结果相当吻合。     

初始损伤非均匀性条件下的材料细观损伤演化

采用孔洞群三维体胞模型对孔洞大小及分布非均匀性情况下的材料损伤进行模拟计算。结果表明 :孔洞非均匀性增强了局部的孔间干涉作用和孔洞的长大 ,引起材料损伤局部特性不均 ,表明非均匀细观结构较均匀化假设更易于造成材料的损伤和破坏 ;Gurson修正模型中采用常系数 q1 和 q2 描述孔间干涉作用是不够准确的 ,q1 、q2 是一个逐渐增大的变化量。     

纳米银均匀喷射过程的数值计算与仿真

微滴喷射均匀液滴喷射过程受到多种因素的制约,包括压力波幅值、液滴物性(黏度、表面张力等)、喷嘴尺寸等。为深入理解微滴喷射过程机理,基于流体体积法建立了均匀液滴喷射数值模型,研究了压电驱动电压幅值对低粘度纳米银墨水稳定喷射行为的影响。通过数值仿真,给出了驱动电压幅值与液滴断裂长度、液滴飞行速度的数值关系,以及液滴飞行速度与卫星液滴的变化关系。采用27μm喷嘴直径的工业喷头构建微滴喷射系统,低粘度纳米银墨水为喷射材料,通过观测喷印到光面相纸的液滴尺寸及卫星液滴数量对数值模型进行实验验证。结果表明,液滴飞行速度取决于驱动电压幅值,液滴尺寸分布及卫星液滴数量取决于液滴飞行速度,与数值模型相吻合。通过数值模型仿真,针对纳米银墨水物性指标匹配合适的驱动电压幅值,生成均匀液滴流,对微液滴成型的工业化应用具有重要的理论指导意义。     

截面形状对材料微孔洞损伤破坏的影响

为探讨截面形状对金属材料微孔洞损伤破坏的影响,针对圆形、矩形横截面缺口试样进行了拉伸破坏、预拉伸低温冲断试验,断口扫描电镜观察及有限元计算;用细观力学模型计算了缺口试样断裂时微孔洞长大体积率沿断口的分布和断口的起裂位置,并模拟了断口上起裂处微孔洞长大。结果表明：截面形状对材料微孔洞损伤演化有较大的影响,圆形、矩形横截面缺口试样断裂时起裂处微孔洞长大体积率相差较大,微孔洞长大的临界值不是材料常数;用R-T模型、GTN模型模拟非轴对称三轴应力状态下材料微孔洞损伤演化有较大的误差。     

冲杯试验圆片试样冲剪器设计分析与试验验证

冲剪器是新研制的铝及铝合金冲杯试验圆片试样取样装置。该装置以冲杯试验方法中对圆片试样的要求为设计准则,其结构采用了组合式的设计思路,自上而下分布的设计方案。针对冲剪器的结构形式和特点,建立了冲剪器冲剪过程中关键零部件的有限元模型,并进行了强度分析。通过冲剪器的试制,圆片试样的实物冲剪,试验证明,冲剪器结构设计合理、强度满足要求、试验数据稳定。同时,为铝及铝合金冲杯试验圆片试样提供了一种新的可靠的取样方法。     

铸造E级钢CT试样疲劳裂纹扩展试验与仿真分析

为准确获取铸造E级钢材料的断裂力学参数,并研究该材料的裂纹扩展规律和影响因素,开展了铸造E级钢CT试样的疲劳裂纹扩展试验,并将材料的裂纹扩展速率采用Paris公式进行表征;以CT试样裂纹扩展计算模型为例,采用M积分数值方法计算了5组试样疲劳裂纹扩展长度与载荷循环周期结果,仿真与试验相对误差在10％以内,具有较好的一致性...     

绝缘纸板干燥过程微水分检测机理与试验

绝缘纸板中的微水分对电力变压器的使用寿命有严重影响,因此,实时精确监测绝缘纸板微水分含量对于电力变压器的生产具有重要意义.由于绝缘纸板微水分含量的变化必然引起材料介电性能的变化,对介电性能进行检测即可有效检测微水分含量的变化.文中采用边缘场电容传感器技术研究绝缘纸板介电性能的变化过程.分析了频率对电容传感器检测信号的影响因素.通过对绝缘纸板的介电极化和介电损耗的研究,提出了频率对电信号影响的理论模型.根据试验数据和介电谱曲线,建立了无油绝缘纸板内的水分质量分数与复介电常数关系的数学模型.     

光纤器件流变制造过程数值分析与试验

基于热粘弹流变理论,利用时温等效原理,建立熔融光纤玻璃在非均匀温度场条件下的热粘弹数值模型.通过在拉锥过程中不断修正、调整单元特性与边界条件,对耦合器熔融拉锥流变制造过程进行热力耦合数值分析.获得工艺参数如熔融温度、拉锥速度等对流变制造过程的影响.结果显示:拉锥速度与光纤内部的最大等效应力成正比,熔融温度对器件流变制造过程的影响极大,温度变化5℃可导致最大等效应力变化30%.通过试验测试发现现在气体火焰的加热方式温度飘移达5～30℃,而拉锥速度相对平稳.经过理论分析与试验研究推断,工艺参数中的火焰温度随机变化,导致耦合器性能的重复性差,附加损耗不稳定.     

矩形平顶翅片散热带成型过程数值模拟与试验分析

矩形平顶翅片散热带目前在加工过程中多采用仿形刀具连续滚压再经后续修整达到所要求形状尺寸的方法进行成型,存在成本高效率低、翅片成型质量不稳定等问题,通过使用有限元分析软件DFORM-3D对该成型过程进行数值模拟并结合模拟结果与试验数据进行比较,验证了结果的一致性,缩短了设计周期,降低了制造成本,为矩形平顶翅片散热带成型刀具快速准确研发提供了经验。     

基于临界面法的缺口件多轴疲劳寿命预测

基于多轴损伤临界面原理，根据多轴疲劳损伤和裂纹萌生与扩展的特点，在所建立的统一型多轴疲劳损伤模型的基础上，进一步推广应用到缺口件的多轴疲劳寿命预测中，经多轴疲劳试验验证表明，所建立的多轴疲劳损伤模型可以较好地预测比例与非比例加载下缺口件的多轴疲劳寿命。     

TIG电弧传热传质过程的数值分析

以ＴＩＧ电弧为对象,建立了焊接电弧传热传质过程的完善数学模型,引入欧姆定律计算电流密度分布并用Ｋ－ε模型处理紊流问题。使用ＦＯＲＴＲＡＮ语言在ＳＵＮ工作站上进行了数值分析,得到了１００Ａ～３００Ａ电流下的流场分布、温度分布及电流分布等重要物理数据,且与重要的试验结果吻合良好。     

失效分析与安全评估的主要技术和方法综述

综述了失效分析与预防的主要技术和方法。首先系统论述了失效分析与预防在科技进步中的重要性和作用,然后分别就失效分析与安全评估的基本思路、技术和方法要点进行比较全面的探讨。     

开孔弹性泡沫材料拉伸变形过程的数值模拟

为了研究低密度弹性开孔泡沫材料的拉伸力学性能,文中建立具有不同胞体几何特性的泡沫材料随机模型,并用有限元方法模拟该材料的拉伸变形过程.同时,从材料的微结构层次上分析弹性开孔泡沫材料拉伸变形的机制,以及相对密度和胞体几何性质对拉伸非线性力学行为的影响.并且,将拉伸应力-应变曲线与Warren和Kraynik的四面体微结构模型的预测结果进行对比,说明数值模拟较好地反映开孔泡沫材料的拉伸变形特征.     

催化裂化装置腐蚀失效分析与实验室模拟实验研究

通过对催化裂化再生器在NOx-SOx-H2O环境下现场构件的无损检测、硬度测定、化学成分分析、介质分析、金相检验、断口分析及腐蚀产物分析等表明，催化裂化再生系统由于设备壁温长期处于烟气露点温度．在NOx-SOx-H2O烟气结露形成的酸性腐蚀介质和残余应力的共同作用下，发生硝酸盐应力腐蚀开裂。实验室进行的现场模拟实验所得的结果与催化裂化再生器现场失效构件的实验结果具有共同的特征，进一步论证了现场装置的开裂是由硝酸盐应力腐蚀开裂引起的。力图对再生器设备在NOx-SOx-H2O烟气体系中产生的应力腐蚀开裂进行预测，并为进一步研究有效的防护对策提供科学的依据。     

激光熔覆层的熔覆参量与磨损性能的试验分析

探讨了激光熔覆参量、熔覆合金粉末配方及涂层处理工艺对试样的接触疲劳寿命的影响，得到了一些可供使用、参考的资料与数据。     

海洋平台吊点失效分析及安全评定

用有限元方法对某海洋平台吊点焊接结构进行应力分析，计算结果表明，吊点最大等效应力出现在吊点板与筒体连接的纵向焊缝下端；同时，对吊点焊接接头进行裂纹敏感性试验分析和断裂韧度(COD)的测试。试验结果表明，该吊点用钢在厚度方向上无论是塑性还是韧度均较低，存在层状撕裂倾向。另外，依据BS6235规范对该吊点最大等效应力发生处的焊缝进行断裂性能安全评定，给出该处的容许缺陷尺寸。     

压力校直过程的理论模型研究及其实验验证

校直行程的精确计算是全自动校直机的关键技术。文中以矩形截面零件为研究对象,并假定为理想弹塑性材料,依据弹塑性力学理论,通过推导载荷、弯矩、挠度和弹性区长度间的关系,建立压力校直过程的载荷-挠度数学模型。实例计算表明,理论计算结果和有限元计算结果吻合良好。实验结果也证实理论计算具有足够的精确性。该模型有助于全自动校直机的研制。     

双转子压缩机振动的有限元数值分析与实验研究

目前在类似压缩机外壳的结构振动模态和响应的有限元分析技术已经成熟,但是从压缩机设计或测量参数出发,计算振动激励力,分析压缩机运转时的振动响应还有一定的难度,振动响应分析的精度往往难以满足工程开发的要求。文中根据某型双转子压缩机的实际结构和特性,建立压缩机动力学模型,分析双转子压缩机正常运行时的激励力．实现有限元软件对压缩机壳体振动响应的数值理论分析,并与实验结果的进行比较,结果表明这是一种有效的计算方法。     

离心泵叶轮内部湍流流动的数值计算及试验

对IH65型离心泵叶轮内部流动进行研究,基于Reynolds时均化的N-S方程和标准的k – e 两方程湍流模型,运用流场计算软件Fluent,计算该泵叶轮在不同工况下的内部流场,并将计算结果与粒子图像测速仪(PIV)实测结果进行比较。在对该泵叶轮内部流速分布、压力分布以及试验得到的流动撞击、二次流、回流等现象分析的基础上,提出设计上的一些改进措施,为该型泵叶轮优化设计及其内部两相流动研究提供参考。