NiTi形状记忆合金热变形行为及加工图

目的应用Gleeble 3500热模拟试验机,研究Ni Ti形状记忆合金在变形温度650~1000℃、应变速率0.001~10 s~(–1)条件下的热变形行为,并基于动态材料模型构建合金的加工图。方法采用包含Arrhenius项的Z参数法建立该合金的本构关系数学模型,计算变形激活能,构建应变量为0.7和1.2时的加工图,并结合微观组织观察验证加工图预测结果的准确性。结果 Ni Ti合金热变形激活能Q为227.9 k J/mol。根据加工图可知,所研究Ni Ti合金的失稳变形工艺参数范围分别为:650~930℃,0.1~10 s~(–1)和930~1000℃,0.3~10 s~(–1),对应的失稳变形机制分别为局部流动和机械失稳;适宜的变形参数工艺范围为:750~800℃,0.01~0.03 s~(–1)和850~900℃,0.01~0.03 s~(–1),对应的变形机制为动态再结晶。结论研究结果可为Ni Ti合金成形工艺制度的制定和优化提供理论依据。     

冠状动脉支架纵向拉伸变形行为有限元分析

纵向强度是冠状动脉支架的一项重要力学性能,因强度不足而导致的支架纵向变形行为已成为经皮冠状动脉支架介入术最严重的并发症之一。运用有限元方法系统地分析了支架的扩张尺度、拉伸力的作用点位置和支撑单元之间的周向连接单元数量与形状对支架纵向拉伸变形行为的影响。结果显示,在支架结构设计参数中,连接单元的数量对支架纵向拉伸变形行为影响最大,增加连接单元的数量可以提高支架抵抗变形能力。连接单元形状对支架纵向拉伸变形行为影响次之,当支架的纵向变形位移为0.5mm且将连接单元形状由S型转换为L型时支架纵向强度可以提高50%。对于同一种连接单元类型的支架,扩张尺度越大的支架越容易发生纵向变形。同时,结果显示支架远端与近端端部比支架中部更容易发生纵向变形。合理调整支架的设计参数可以有效改善支架的纵向拉伸变形行为,所得结论有助于支架设计师优化支架的结构设计以降低支架纵向变形程度。     

基于有限元仿真的板状物体的变形分析

根据线弹性薄板小挠度理论及有限元理论对板状物体的微变形情况进行了理论分析。应用有限元软件ANSYS及MATLAB对物体在四边固支和简支边界条件下受静态载荷的变形规律进行仿真分析,得到了薄板变形的挠度和应力分布,并将结果与有限元软件分析的结果进行对比,验证了有限元仿真变形分析的可行性。该研究对薄板在其他支撑条件下的受力机理分析具有一定的借鉴意义。     

Finite Element Analysis of Laminated Beams Under Transverse Loading

Abstract: Laminated beams fabricated from strips with intermediate adhesive bonding layers are frequently used. The evaluation of the shear and normal stresses in the adhesive layer along the length of the beam is important and both analytical as well as experimental investigations for these stresses have been previously documented. In the present paper, an attempt has been made to compare the analytical shear stress values in the adhesive layer obtained in previous analytical work with those obtained by modelling the laminated beam using finite elements. It is also shown that the analytical approach may be extended to the approximate analysis of coupled twin shear walls.     

Three-Dimensional Finite Element Analysis of Tensile-Shear Spot-Welded Joints in Tensile and Compressive Loading Conditions

Three-dimensional finite element analysis is applied to verify mechanical behavior of spot welds for one, three and five spot welds under tensile and compressive loading conditions. The elastic-plastic stress distribution at edge of hot spot weld is used for strength calculations. To obtain exact and reliable results for finite element analysis of spot welds, which are generally very small relative to other dimensions, sub-modeling technique is applied. The proposed numerical calculation scheme allows one to take into account the material parameters and geometrical non-linearity effects related to a gap between thin plates, buckling, etc. We provide the analysis of elastic and elastoplastic behavior of specimens with various configuration of spot welds subjected to tensile and compressive axial loads.     

DP600双相钢单向拉伸的交叉颈缩现象与有限元分析

目的探究DP600双相钢单向拉伸时交叉颈缩现象的产生原因。方法在单轴拉伸实验的基础上,利用ABAQUS有限元软件对拉伸过程进行模拟,对交叉颈缩区域进行应力、应变分析。结果即将发生断裂时刻,试样标距内中心位置应力达到最大值,临近中心位置两侧由于"局部卸载"而出现应力大幅减小的情况。结论试样标距内两侧距离中心越远的位置,越接近于单轴应力状态。DP600板材裂纹萌生时,与断裂发生部位越接近,其应力状态与平面应变状态越相似,沿着颈缩线方向基本没有应变产生,材料主要由颈缩线区域的板材厚向减薄颈缩线加宽补偿垂直于颈缩线方向上的拉伸。     

塑料托盘的有限元分析及实验验证

目的基于Workbench设计和分析塑料托盘结构的可靠性和可行性。方法通过建立塑料托盘的有限元模型,对其施加相应载荷,模拟塑料托盘试验时的受力情况,分别计算托盘在均载堆码、叉举、底铺板、弯曲下的挠度值,并与实验结果进行比较。结果塑料托盘4个挠度值的实验结果和模拟结果相对误差在10%以内。结论采用Workbench对托盘进行受力分析具有可靠性和可行性。     

铁磁构件应力集中的有限元分析和磁记忆检测

应用ANSYS软件对平板中心裂纹构件的应力分布进行有限元分析,不仅得出了符合积分理论解的精度较高的分析结果,并且通过对加载构件表面漏磁场的测量,验证了应力集中与磁记忆效应之间的规律,进一步探讨了磁记忆检测在铁磁构件损伤预诊断中应用的可行性.     

Magneto-Mechanical Finite Element Analysis of Single Crystalline Ni2MnGa Ferromagnetic Shape Memory Alloy

Based on an existing micromechanical constitutive model for Ni2MnGa ferromagnetic shape memory alloy single crystals, a three-dimensional quasi-static isothermal incremental constitutive model that is suitable for finite element analysis is derived by using Hamilton's variational principle. This equation sets up the coupling relation between the magnetic vector potential and the mechanical displacement. By using the incremental equation and ANSYS software, the mechanical behaviors of martensitic variant reorientation for Ni2MnGa single crystals are analyzed under magneto-mechanical coupling action. And the finite element results agree well with the experimental data. The methods used in the paper can well describe the mechanical behaviors of the material in complex fields.     

预制裂纹角度对橡胶拉伸断裂影响的有限元分析

初始裂纹的形态影响着裂纹尖端的应力场和扩展方向,进而决定着橡胶材料的使用寿命。目前人们关于预制裂纹试样拉伸断裂的研究主要集中在直裂纹,很少涉及预制裂纹角度的改变对橡胶拉伸断裂的影响。文中应用ANSYS有限元分析软件计算拉伸状态下含不同裂纹角度橡胶试样裂纹尖端的等效应力值和撕裂能的大小,判断裂纹是否扩展及扩展方向,并对橡胶试样进行拉伸验证试验测试。结果表明,在拉伸断裂过程中,裂纹尖端的应力值和撕裂能随着初始预制裂纹角度的增大而增大,裂纹尖端形状均由初始的尖点变成圆弧状;含不同裂纹角度橡胶试样的拉伸断裂形貌与裂纹预测扩展方向基本一致,验证了有限元分析的正确性。     

对称切口拉伸法评价高强度涂层及平面应力有限元分析

由于粘胶结合强度的限制,常规拉伸法不能用于评价高强度涂层.利用对称切口拉伸的方'法,评价了不同喷涂和烧结工艺所得高强度涂层与基体的结合性能.结果表明,涂层与基体切口尖端的应力集中作用,使交界面产生裂纹并迅速扩展,导致涂层界面开裂.对应不同切口结构工艺参数,采用平面应力有限元对涂层/基体交界面上的应力分布进行了力学计算.结果表明:楔形切口和深U形切口两种情形下对涂层/基体交界面应力分布影响不大;沿界面方向的应力对涂层破坏有加速作用,切口尖端应力集中随切口切割深度的增大而减小.     

TC4钛合金激光焊接应力变形有限元分析

基于ANSYS有限元分析软件,采用三维移动热源,对TC4钛合金激光焊接残余应力和变形进行了数值模拟和实验研究.结果表明:钛合金激光焊接产生很大的纵向残余应力,而横向残余应力较小.激光焊接线能量增加时,纵向残余应力拉伸区域变宽,峰值应力降低;而横向残余应力随线能量的增加而升高.在临界焊透规范以上焊接时,随焊接线能量的增大,角变形随之而减小,而横向收缩变形增大.焊件被完全穿透时,线能量对角变形的影响作用降低.钛合金激光焊接变形和残余应力实验结果与数值计算结果吻合性较好.通过焊缝金相实验分析了焊接残余应力和变形与线能量的内在关系.     

面向大变形测量的数字图像相关方法的研究进展及应用

目的 探究数字图像相关方法(Digital Image Correlation, DIC)对大变形测量问题的研究现状,为相关领域展开深入研究提供参考。方法 通过对增量相关、初值估计和形函数等方面的改进梳理,总结研究人员关于DIC方法在大变形测量问题的研究进展。结果 现有的DIC方法研究大变形测量问题,主要通过增量方法以及结合特征检测的初值估计方法,极大地消除了去相关效应,同时对形函数的选择和结合深度学习等技术也增强了DIC方法对复杂变形的适用性。结论 尽管面向大变形测量的DIC方法面临着诸多挑战,但DIC方法仍然是极具潜力的大变形测量技术之一,DIC方法在大变形测量中将发挥更重要的作用。     

圆弧刃精密切削试验及其三维有限元分析

在商业化软件Marc的基础上建立了圆弧刃精密切削三维有限元模型,研究不同半径的圆弧刃精密切削条件下主切削力、切屑形状和切削温度场分布．该模型运用更新拉格朗日法的有限元方程、网格重划分准则,其刀一屑摩擦采用修正的库仑摩擦模型．模拟结果表明,圆弧刃的圆弧半径对主切削力、切屑形状和切屑的最高温度都有较大的影响．通过试验研究精密切削马氏体3J33在不同半径的圆弧刃条件下对主切削力的影响,结果表明模拟的主切削力与试验值在一定程度下是吻合的.     

B-Spline Wavelet on Interval Finite Element Method for Static and Vibration Analysis of Stiffened Flexible Thin Plate

A new wavelet finite element method (WFEM) is constructed in this paper and two elements for bending and free vibration problems of a stiffened plate are analyzed. By means of generalized potential energy function and virtual work principle, the formulations of the bending and free vibration problems of the stiffened plate are derived separately. Then, the scaling functions of the B-spline wavelet on the interval (BSWI) are introduced to discrete the solving field variables instead of conventional polynomial interpolation. Finally, the corresponding two problems can be resolved following the traditional finite element frame. There are some advantages of the constructed elements in structural analysis. Due to the excellent features of the wavelet, such as multi-scale and localization characteristics, and the excellent numerical approximation property of the BSWI, the precise and efficient analysis can be achieved. Besides, transformation matrix is used to translate the meaningless wavelet coefficients into physical space, thus the resolving process is simplified. In order to verify the superiority of the constructed method in stiffened plate analysis, several numerical examples are given in the end.     

球面层状弹性轴承结构对其力学行为影响的有限元分析

应用有限元分析方法,通过AYSYS软件对球面层状弹性轴承的力学行为进行了模拟,得到各胶层的应力分布规律,并分析了胶层厚度、注胶孔形状、截面形状三种结构因素对胶层应力分布的影响.研究结果表明:采用柱形注胶孔的第1层和第2层胶层的最大节点应力明显小于采用锥形注胶孔;胶层厚度的合理设计可有效地减小所有胶层的最大节点应力;采用弧形外缘的轴承可以减小胶层间应力的急剧变化,能够延长轴承的使用寿命.     

W与CuCrZr焊接应力的有限元分析及剪切强度的研究

为了研究应用于聚变试验堆的面向等离子体部件中W与CuCrZr的焊接,选用有限元软件ABAQUS对未用无氧铜箔、或使用不同厚度的无氧铜箔,及在不同温度、压力时的焊接应力进行了有限元分析。实验中使用、或未用无氧铜中间层均成功实现了W与CuCrZr的焊接。测定了焊接试样的剪切强度,并通过SEM观察了其断口形貌。实验结果表明,无氧铜箔的使用大大地提高了焊接强度,最高剪切强度高于198MPa,其剪切断口均位于距离焊缝1mm左右的钨块中,且在钨块中均出现了撕裂现象。ABAQUS有限元数值分析的结果表明,无氧铜箔很好地降低了W与CuCrZr之间的焊接应力,较低的焊接温度、较高的焊接压力、增加无氧铜箔的厚度均有助于减小W与CuCrZr之间的焊接应力。     

大型多支承回转窑托轮偏斜接触有限元分析

针对回转窑托轮偏斜对接触区应力分布的影响,运用赫兹接触理论,推导出托轮与滚圈最大接触应力比与托轮偏斜角的关系;采用有限元方法计算某支承结构托轮平行与呈最大偏斜角时的接触问题,得到支承部件接触应力和等效应力应变分布情况,并得出滚圈和托轮的危险易损部位;为回转窑的轴向调控提供了有效的理论依据。     

木托盘受力性能理论分析及有限元模拟

目的对木托盘静载堆码时的力学性能进行理论分析和有限元模拟。方法建立木托盘顶铺板和纵梁板的力学模型,通过理论计算获得选用松木和杨木LVL 2种不同材料时的最大应力和最大挠度;按国家标准建立木托盘有限元模型,进行网格划分、施加载荷和约束后,获得选用松木和杨木LVL 2种不同材料时的最大等效应力值和最大变形量,并与理论分析结果进行对比。结果理论分析和有限元分析结果规律一致,最大应力均出现在中间纵梁板上,最大变形均发生在顶铺板上,且数值差距较小,2种分析方法均合理可行。结论该研究为木托盘的性能分析提供了有效的方法。     

主动约束层阻尼悬臂梁的有限元分析及实验研究

针对具体实物模型 ,采用微振子模型描述粘弹性材料的剪切模量随频率变化的特性 ,采用有限元方法进行分析 ,提出了一种全新的降阶方法 ,使得最后的降阶模型不仅维数远小于初始有限元模型 ,而且可观、可控 ,能直接用于控制器设计。采用模态实验验证有限元模型 ,在此基础上 ,设计出合适的控制器 ,进行实时控制实验研究 ,结果表明 ,控制效果明显