GH4169合金涡轮盘锻造成型的数值模拟和分析

利用Gleeble-3500型热模拟试验机研究GH4169合金在不同温度和变形速度下的热变形行为,建立该合金的高温流变应力模型.用Deform-3D对GH4169镍基高温合金涡轮盘锻造成型过程进行数值模拟,比较不同变形速度和不同变形温度下工件的变形行为.结果表明:相对于变形速度,变形温度对锻件性能的影响更加明显;较高的变形温度有利于材料的动态恢复和再结晶,使组织均匀,但过高的终锻温度会使晶粒尺寸变大,进而影响涡轮盘的机械性能.     

单晶高温合金行业现状及其数值模拟应用综述

了解单晶高温合金的行业现状及其数值模拟应用,对于了解产品的市场动向以及提高产品的质量和研发效率具有现实意义.概述国内外单晶高温合金的行业现状及其数值模拟应用,重点总结我国单晶高温合金的研发状况、数值模拟技术在航空发动机用单晶高温合金制备工艺、性能评价等方面的应用,并提出改善我国单晶高温合金生长工艺与质量控制的努力方向.     

高速列车脱落螺栓对轨道板的冲击损伤数值模拟研究

高速列车运行中存在螺栓脱落风险,可能引起轨道板损伤.为了研究螺栓脱落对轨道板的冲击损伤,利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了螺栓垂直冲击轨道板有限元模型,并和相关文献结果进行了比对,接触力及损伤形貌计算结果与文献结果一致性较好,在此基础上分析了轨道板的裂纹扩展情况及损伤特性.计算结果表明：当螺栓冲击速度在100km/h到350km/h范围内,轨道板均为轻度损伤,其破坏模式基本相同,首先在螺栓与轨道板的接触区域边缘产生环状裂纹,然后形成径向裂纹,随着冲击速度的增加,径向“喇叭状”裂纹从两组增加至四组,最后逐渐合并成十字形.随着冲击速度的增加,冲击作用持续时间越长,损伤变量、径向裂纹最大长度和凹坑深度均有明显增加;轨道板的损伤变量随径向裂纹最大长度及凹坑深度的增加而线性增加,最大线性偏离度在19%以内.     

基于VC++的航空发动机数值仿真平台

为实现数字电子调节器研制过程中的半物理仿真,以发动机为建模对象,根据发动机的气动布局、各部件几何参数及由试验得到的部件特性,对每个部件建立了集总参数的气动热力学模型,并用VC++语言实现。在建类时,充分考虑了各部件之间的独立性,及流入/流出部件的热力学、气动力学等参数的相关性,确保部件模型既能真实反映发动机部件的工作状况,又能有效地连接起来,得到可应用于发动机过渡态过程计算的整机模型。建立了用户友好的操作界面,计算结果表明该平台有很高的效率和精度。     

基于ANSYS/LS-DYNA高速弹头冲击仿真

高速弹头的侵彻问题是军工防护等领域研究的一个重要课题;采用有限元仿真软件ANSYS/LS-DYNA为平台对高速弹头侵彻靶板的过程进行了数值模拟;选取Johnson-Cook本构模型来描述侵彻过程,得到了速度为1 300 m/s的子弹侵彻6 mm靶板的速度、加速度、能量变化曲线和VonMises应力云图,从而直观地显示靶板的变形情况和动态响应,有助于分析高速弹头的撞击过程;验证了ANSYS/LS-DYNA有限元仿真在分析侵彻问题中的可行性和优越性,对改进弹头和防护材料设计具有重要意义;并为防护材料设计进行高速冲击实验的研究提供了新的途径和思路。     

航空发动机包容性数值仿真并行计算效率研究

研究如何提高航空发动机包容性数值仿真并行计算效率的问题。由于仿真需要庞大的网格数量、高度的非线性和复杂的接触算法,并行计算效率一直比较低,已经成为制约工程应用的重要因素。为了提高航空发动机包容性数值仿真并行计算效率,提出了在共享内存并行模式(Share-Memory Parallel,SMP)下,采用自接触算法进行显式动力学分析,提高并行计算效率的方法。实际算例的比较表明,相比传统的面-面接触算法,采用自接触算法可以有效提高航空发动机包容性数值仿真并行计算效率。     

合金相变材料储热过程的数值仿真研究

传统低熔点相变材料,具有较小的导热系数,严重影响了相变储能装置的吸放热速率和储能效率.Cerrolow-136合金因其具有的良好导热性能和较低的相变点温及,在电子设备散热领域具有巨大的潜力.为了验证Cerrolow-136合金在强化换热方面的优势,首次采用数值仿真的方法对储热性能进行研究,并与石蜡的温控效果和相变过程进行对比.建立了三维相变储能装置的数学模型,利用焓-多孔理论分析相变材料的熔化过程.结果表明:Cerrolow-136合金相变材料相比较石蜡在温控能力和导热均匀性方面都具有较大的优势;在热流密度为1000～ 3000W/m2,环境温度为80℃的高温环境下,Cerrolow-136合金相变储能装置可确保在3988～9922s内将发热面温度控制在70℃以下.仿真结果为以后Cerrolow-136合金的应用提供参考.     

基于ANSYS/LS-DYNA的加筋板入水冲击仿真

采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件数值模拟入水冲击问题,重点研究平板类结构体入水冲击数值仿真和冲击荷载作用下的结构动力响应;首先采用ANSYS前处理器建立平板和十字加筋板入水冲击数值模型,然后通过LS-DYNA求解器数值计算入水冲击的动力响应,并分析比较了各个模型计算得到的位移、等效应力、压力等变量变化,最后得出以下结论,加筋板具有吸收更多人水冲击能量的作用,且耐撞性更强,结构更偏于安全.     

水下爆炸冲击平台数值仿真设计研究

为研制水下爆炸冲击平台,初步设计平台隔振系统和两种船体结构,运用有限元分析软件ABAQUS,对安装隔振系统前后平台在爆炸载荷作用下的冲击响应进行计算分析,预估平台抗冲隔振效果。采用声固耦合方法,考虑空化效应和材料应变率的影响。仿真结果表明,在水下爆炸载荷作用下,采用加强的船体结构,平台船体底部的塑性变形显著减小,平台的垂向加速度峰值衰减率超过95%。经海上爆炸试验验证,数值仿真结果与试验值吻合良好,仿真设计方法合理。     

有冲击的受限通道内流场的数值仿真

采用数值模拟的方法对简化后的涡轮叶片冷气通道进行了数值模拟,着重研究端壁对有错排射流冲击的冷气通道的影响.结果表明:通道内的横流把射流推向下游并阻止其冲击到靶面,横流作用对通道下游流场有很大影响;射流的冲击反卷和诱导作用在射流两侧形成方向相反的漩涡,漩涡把靶面部分高速区卷到左右侧壁,甚至达到射流孔板附近,产生较大的速度梯度;上游横流作用使射流下游形成低速区,随着横流的发展低速区逐渐减小,并向射流孔板方向偏移.     

GH4169合金涡轮盘锻造过程中的组织预测

针对GH4169合金涡轮盘的在实际生产中总存在不同程度的组织不均匀性从而降低涡轮盘使用性能的问题. 将GH4169合金的动态再结晶模型和晶粒长大模型写入有限元软件MSC Superform的组织用户子程序中,进行二次开发,预测某GH4169合金涡轮盘锻造过程中的组织演变,预测结果与实际结果一致.     

机载高速视觉图像目标识别优化仿真研究

机载视觉采集器采集图像去噪的性能优劣,影响着目标识别的准确性.在机载高速视觉采集图像过程中,由于距离目标远,飞机速度快,图像采集的结果会包含大量的乘性噪声点,影响采集图像中目标像素可识别特征的质量.传统的图目标识别方法都是通过把这种乘性噪声模糊化,转换成加性噪声进行去噪处理然后加以识别,但是,在这种转换的过程中,会造成关键目标特征丢失,识别效果不好.提出基于改进多小波变换的机载高速视觉采集图像去噪识别方法.获取合适的基小波及小波分解层数目,对含有噪声的信号进行多小波变换操作,根据估计小波系数对信号进行重构操作,获取去噪后的机载高速视觉采集图像,优化识别过程.实验结果表明,利用改进算法进行机载高速视觉采集图像去噪,能够提高机载高速视觉采集图像的信噪比和图像质量.     

泰勒冲击载荷下的炸药动态响应过程数值计算

为了研究Comp.B炸药在泰勒惯性冲击载荷下的力学响应特性,基于非线性有限元LS-Dyna软件与Johnson-Cook 材料本构模型,建立了两种不同装药模型的有限元模型并进行了仿真,验证了模型的正确性与合理性.通过计算得到了装药模型在不同冲击载荷下的变形、应力曲线及应力的尺寸效应.药柱撞击面附近只在撞击初期(侧向稀疏波抵达中心前)出现高压,其余时间药柱处于弹塑性变形阶段;同一冲击速度下,药柱应力峰值随尺寸的增大而增大,且增幅逐渐变小.结果表明计算方法可行,所得结果对炸药装药结构设计、使用及运输过程中的安全性具有指导和预测作用.     

高速燃油离心泵内流场分析和气蚀过程仿真

采用混合两相流模型和气蚀模型,采用两种网格技术多参考系模型和滑移网格模型对某型航空发动机高速燃油加力离心泵内流场和气蚀过程进行了二维数值仿真.首先使用多参考系模型得到稳态非气蚀流场,然后作为初始条件引入滑移网格技术同时加人气蚀模型对气蚀全过程进行了瞬态仿真.不仅良好地模拟出泵腔内空泡初生、发展、消失的瞬态全过程,同时发现了稳定的瞬态压力场和气泡体积分数场的周期性发展规律,并揭示这一规律由排出管引起.详细分析了气蚀易发生位置的空间分布,排出管对气蚀发生的影响,高度空化流中蜗室出口壁面处气蚀破坏及其成因.仿真结果与实物气蚀破坏情况符合良好,对认识高速离心泵内燃油流动,预测并克服气蚀发生有指导意义.     

基于SPH算法的飞行器鸟撞数值仿真分析

应用LS-DYNA动力学仿真软件,采用SPH算法进行鸟撞平板数值仿真分析.通过与实际试验结果对比分析,仿真计算结果与试验结果吻合较好,同时得到了鸟弹撞击速度与损伤(最大应力)之间的的经验公式.鸟撞平板仿真验证了仿真方法、模型及结构属性模拟的合理性,仿真计算结论为飞行器结构抗鸟撞设计提供有价值的数据.     

基于二维PSD的单目标靶模拟射击训练系统

所研制成的一种适宜于国家射击队使用的模拟射击训练系统,采用二维PSD位置传感器来接收目标靶上四个红外发光管发出的红外光线,以确定瞄准点在目标靶上的实际位置,从而将过去所使用的双目标靶合二为一的单目标靶,从而实现了设备的微型化.又增加了心率传感器,由此可以实时得到运动员在射击训练时的心率.设计了友好的人机交互界面,解决了训练过程中的可视化问题.实验结果表明系统性能稳定,达到了设计的要求.     

盾构施工中地表沉降的数值仿真及影响分析

研究隧道施工地表沉降量需有精确估算.为了减少盾构机隧道挖掘所引起的地表沉降,利用FEPG系统,结合盾构法施工的实际过程,综合考虑了开挖面泥水压力、应力释放、注浆力学性质变化、盾构机身坡度、注浆压力等要素,建立了三维非线性有限元模型,对上海崇明越江隧道特大泥水盾构施工进行了数值仿真.仿真计算所得的地表沉降量结果与施工现场测得的实际地表沉降量较为吻合,表明仿真方法的有效性,并对数值仿真影响地表沉降的主要因素进行了分析.从结果分析上看,施工中合理地增大开挖面泥水压力、注浆压力可以有效减小地表沉降.