超塑胀形件壁厚分布的数值分析

在有限元数值模拟的基础上对超塑胀形圆筒件壁厚分布进行了数值分析。为使了模拟结果更接近于实验,文中考虑了应变速率敏感、模具圆半径,等因素对壁厚的影响,同时比较了正反吹成形和普通凹模成形的零件壁厚分布状况,并对壁厚分布不均匀性及其控制技术进行探讨。     

胀形法加工聚碳酸酯板材制品的工艺参数研究

根据聚碳酸酯(PC)板材的高温力学拉伸性能实验数据,用胀形法成功地成型了以聚碳酸酯板材为原材料的半球件和盆形件,通过对加工过程及制品质量的分析,得出了聚碳酸酯板材用热气压胀型法加工制品时,各工艺参数对制品质量的影响规律。结果表明：加热温度在聚碳酸酯玻璃化温度(Tg)附近时,加压方式直接影响试件的质量;从1mm板厚试件与4．5mm板厚试件的成形尺寸对比来看,板料的厚度对制品的最终成形影响不大。     

DQM求解功能梯度圆板轴对称线性弯曲问题研究

基于一阶剪切变形板理论,研究了功能梯度圆板在均布机械载荷作用下的轴对称线性弯曲问题.假设功能梯度材料性质只沿板厚方向变化,且服从幂函数规律,推导了该问题的控制方程,考虑固支边界条件,用微分求积法对其进行数值求解.利用求解结果讨论了功能梯度材料的梯度参数、板厚半径比对圆板线性弯曲的影响.     

间接非均匀张拉圆板屈曲行为的有限元模拟与实验研究

采用有限元模拟结合实验的方法,通过张拉仅允许中央圆板发生面外位移的矩形板,分析圆板受间接非均匀张拉的屈曲行为.基于均匀受压圆板屈曲的结论,假定非均匀张拉圆板的临界屈曲荷载正比于杨氏模量,且正比于板厚(h)和圆板直径(d)之比的平方,采用一系列有限元分析拟合比例系数(临界屈曲系数).设计进行相关实验以验证模拟的可靠性.结果表明,临界屈曲系数的取值随结构长宽比(L/B)、泊松比和径宽比(d/B)的变化存在一定的规律.该工作可以为结构稳定性分析提供新的方法 .     

聚碳酸酯板材中、低温本构模型的建立

通过拉伸实验及参数辨识建立了聚碳酸酯中低温DSGZ本构方程(-50 ℃～60 ℃), 研究了聚碳酸酯板材在不同温度(-50、-20、0、20、60 ℃)及应变率(0.000 6、0.006、0.06、0.12 s-1)下的力学性能．研究结果表明:普通DSGZ模型无法确切描述聚碳酸酯应变软化行为．在此基础上,引入了修正的DSGZ模型, 结果表明: 修正DSGZ模型可更加有效地描述聚碳酸酯板材中、低温的力学行为．     

薄金属板胀形性能研究

研究厚度小于0.3mm的薄金属板的微胀形性能,为了得到胀形过程中薄板的成形性能规律,分别采用三种厚度的铜板和四种厚度的铝板进行胀形实验.结果表明:不同厚度的金属板的胀形深度不同,随着板厚的降低,铜板及铝板变形后的最大应变及极限胀形高度有增高的趋势.     

应用数值方法模拟圆板的分析

对圆板进行弹性分析,根据边界条件建立挠度函数并计算圆板的内力,通过有限元软件建立圆板模型进行数值模拟分析,查找最大挠度和内力分布规律,并将有数值模拟结果与弹性分析结果进行对比．     

预紧力变化对高强螺栓摩擦型连接板应变分布的影响

针对结构工程中广泛应用的摩擦型高强螺栓连接会出现预紧力降低,较大地影响连接板应变分布的情况。采用摩擦型高强螺栓连接的节点板在不同螺栓预紧力下,板中的应变分布及大小受预紧力影响的有限元数值计算与试验研究。研究结果表明:当螺栓的预紧力减小时,节点板应变分布与给定的标准模型显著变化,节点板中的应变最大降低19%,这种应变的显著变化会影响节点板的应力分布。     

变厚度圆板的稳定问题

本文讨论变厚度夹支圆板的稳定问题。为避免结果发散,在计算中对推导出的原始方程作了积分降阶处理,然后采用伽辽金法,计算出圆板临界力的三次近似值。数值结果收敛很快,λ等于零时的三次近似值与已知圆平板的临界力完全一样。     

基于VBHF的差厚激光拼焊圆筒件成形仿真研究

为研究变压边力对差厚拼焊板成形性能的影响,以差厚拼焊圆筒形件为例,设计2种随位置、行程不同的变压边力方案,得到了差厚激光拼焊圆筒形件的成形极限深度、焊缝移动量、破裂危险点处应变路径及焊缝两侧应变分布的变化情况.研究表明,薄、厚侧压边力的大小和分布对破裂危险点应变路径和安全裕度的影响很大,合理的变压边力分布可以调节焊缝两侧材料变形的均匀性,提高成形极限深度;通过变压边力技术可以控制薄侧破裂危险点的应变路径由拉压应变状态向双向拉伸应变状态过渡,从而调节破裂失效的位置,有效提高差厚激光拼焊圆筒件的冲压成形性能.     

管件外压成形的数值模拟及屈曲特征分析

对采用液体介质在管坯外部施加压力,使坯料横截面缩小并成形到置于其内部的芯模上的外压成形方法进行了有限元数值模拟研究.分析了影响管件屈曲变形特征和成形过程的主要因素.研究表明:随着管坯长度的增加,环向屈曲波数减少,临界屈曲压力降低;随着管坯厚度的增加,环向屈曲波数减少,临界屈曲压力升高;带有一定不圆缺陷的管坯的临界屈曲压力与理想管坯相比降低很多,但在成形后期对壁厚和成形效果无明显影响.     

均匀流场中含自由液面的陷落腔压力分布数值研究

在有自由液面的情况下,针对横剖面为圆形和方形的陷落腔模型,在均匀流场条件下的水动力数值实验研究,取得了腔体壁面的流体定常压力和脉动压力的实验数据．利用计算流体力学软件CFX对有自由液面的陷落腔内液体的晃荡现象和压力分布进行了数值计算,分析了模型所受的定常压力随傅汝德数和腔体形状的变化趋势,在脉动力分析中利用随机过程的理论,并讨论了晃荡现象对压力分布的影响．     

Numerical simulation and experimental investigation of incremental sheet forming process

In order to investigate the process of incremental sheet forming （ISF） through both experimental and numerical approaches, a three-dimensional elasto-plastic finite element model （FEM） was developed to simulate the process and the simulated results were compared with those of experiment. The results of numerical simulations, such as the strain history and distribution, the stress state and distribution, sheet thickness distribution, etc, were discussed in details, and the influences of process parameters on these results were also analyzed. The simulated results of the radial strain and the thickness distribution are in good agreement with experimental results. The simulations reveal that the deformation is localized around the tool and constantly remains close to a plane strain state. With decreasing depth step, increasing tool diameter and wall inclination angle, the axial stress reduces, leading to less thinning and more homogeneous plastic strain and thickness distribution. During ISF, the plastic strain increases stepwise under the action of the tool. Each increase in plastic strain is accompanied by hydrostatic pressure, which explains why obtainable deformation using ISF exceeds the forming limits of conventional sheet forming.     

焦炭塔鼓胀变形分析与安全评定

对发生明显鼓胀变形的焦炭塔进行了表面检查、筒壁厚度测量、X-射线检测(RT)、渗透检测(PT)、硬度测定、机械性能测试、化学成分分析、金相分析。并按照GB150—89《钢制压力容器》国家标准中有关低中压薄壁容器的规定,对其筒壁厚度、筒壁应力、许用操作压力进行了校核。检测和分析结果表明,筒体的最大鼓胀量已达到260 mm;材质显微组织发生了中度球化,其球化级别为4级。但在筒壁厚度、筒壁应力、以及最大允许操作压力方面都有很大的安全裕度。该焦炭塔完全可以在严格遵守规定的操作条件下,监控使用一个检修周期(即3 a)。     

静液挤压筒套装过程应力分布规律

为了提高静液挤压筒的承载能力,采用组合筒热套装结构对内筒施加预紧力,并采用有限元分析的方法对组合筒(内筒内径80 mm,外筒外径290 mm)套装尺寸与套装过盈间隙的匹配关系进行详细分析,研究了不同内筒与外筒壁厚组合与套装过盈间隙之间的关系,给出了应力沿组合筒壁厚方向分布的情况．结果表明:对于不同内筒与外筒的壁厚组合,等效应力的最大值都是随着过盈量的增加,先降低后升高;无论是内筒还是外筒,等效应力均在内壁处最大,随着内筒壁厚的增加,内筒内壁的等效应力逐渐提高,外筒内壁的等效应力逐渐降低;热套装后内筒环向受压应力,外筒环向受拉应力;承载后,内筒处由内压引起的环向拉应力被套装过程产生的环向压应力所抵消;当套装过盈间隙为0.15 mm,内筒壁厚为35 mm时,内筒内壁和外筒内壁等效应力数值基本一致,等效应力最低．     

全浮芯棒二辊孔型中轧管金属变形行为研究

为分析连轧荒管管壁收缩的原因,借助有限元模拟软件MSC.Super Form,对宝钢Φ140 mm全浮芯棒连轧管机组Φ119 mm主孔型系钢管的单机架轧制过程进行数值模拟仿真,研究轧制过程中不同工艺参数对金属变形行为的影响,分析产生壁厚收缩缺陷的倾向性。结果表明：孔型顶部的壁厚压下量一定时,孔型开口处壁厚随空减坯径壁比的增大由＂增壁＂变为＂减壁＂,并且存在一临界径壁比;径壁比一定时,孔型开口处壁厚变化随压下量的增大由＂增壁＂变为＂减壁＂,并存在临界压下量;径壁比、压下量均一定时,单机架轧制高钢级时孔型开口处壁厚值相对较大。     

高温蝶阀阀座温度分布和应力分析

利用ANSYS有限元软件建立了烟机入口电液高温蝶阀阀座的实体模型,分析了阀座在厚度为100mm的保温层条件下的温度场,并采用热结构耦合分析的方法,进一步分析了阀座在高温梯度和内压共同作用下的应力场和变形量.结果表明,阀座简体的温度沿厚度均匀分布,且内外壁温差仅为1℃左右,而保温层的温度沿厚度呈线性递减;阀座筒体的轴向位移较大,最大值为16.72 mm,所承受的等效应力较小,最大值仅为27.7 MPa,满足安全使用要求.     

圆环式径向换能器辐射声场的研究

研究圆环式径向换能器辐射声场特性,和分析声场的指向特性,得出圆环式径向换能器径向没有指向性而竖向有指向性,且环带越宽旁瓣越多,主瓣越尖锐.讨论了辐射声场的近场特性,表明近场和远场之间存在临界点,临界点随环宽变化而变化,环宽越大,临界点离环中心越远;反之,临界点离环中心越近.     

钢板-砖砌体组合墙梁的试验研究与分析

钢板砖砌体组合结构在既有砖混房屋中进行大空间改造时,组合托梁上部的墙体存在拱效应,使得托梁与上部墙体之间共同工作。为了研究此类组合墙梁的工作机理、破坏形态、承载力、控制截面的应变分布以及变形,对5根钢板砖砌体组合墙梁进行了集中荷载作用下的试验研究与分析,并考虑了上部墙体高跨比、组合托梁高跨比和钢板厚度的参数影响。主要的研究结果表明钢板砖砌体组合墙梁的破坏始于加载点与支座连线部分的砌体;钢板沿截面高度的应变分布符合平截面假定;上部墙体的高跨比直接影响墙体的破坏形态、钢板发生空鼓时的荷载和构件的极限荷载;合理的墙体高度有利于组合作用的形成,并且过高的墙体反而会降低极限荷载。最后给出了上部墙体高跨比的合理取值范围,同时建议钢板砖砌体组合托梁的抗弯刚度相对上部墙体平面内刚度的系数应至少大于79。     

EPS改良膨胀土孔隙特征与滞回曲线形态

利用GDS动三轴仪和核磁共振（NMR）分析仪,探究不同围压、频率条件下的改良土孔隙特征与动循环荷载下的滞回曲线形态,与原膨胀土进行对比. 采用核磁共振信号分布曲线对孔隙特征进行分析,通过长轴倾斜程度、滞回圈面积、塑性变形与饱满程度对滞回曲线形态进行定量分析. 试验结果表明,改良土与原膨胀土随固结、循环荷载级数推进,土中的孔隙总量下降,孔径逐步压缩,改良土中的孔隙总量与尺寸均有向原状土靠拢的趋势. 在相同的动荷载条件下,高围压使改良土中的孔隙减少,应变更小,高频加载使改良土的应变减小,土中孔隙数量与孔径相应提升. 随着加载级数的增加及动应变的发展,改良土滞回曲线长轴倾斜程度逐渐降低并趋于平缓,滞回圈面积、塑性变形与饱满程度均呈上升趋势. 在相同的动应变条件下,围压与频率的提升使得改良土长轴倾斜程度、滞回圈面积、饱满程度增大;在动应变发展前期,不同围压、频率对塑性变形的发展影响较小,当超过某一临界点时,相同动应变下的高围压与高频率对应更高的塑性变形.