刚性对接裂纹试件和VRC试件拘束度有限元模拟

采用有限元方法研究了试件尺寸对刚性对接裂纹试件和可变拘束裂纹试件拘束度的影响规律.结果表明,两种试件的拘束度均随着厚度的增加而增大,随着厚度由20 mm增加至50 mm,刚性对接裂纹试件中心拘束度由14.87 kN/（mm·mm）增加至20.72 kN/（mm·mm）,可变拘束裂纹试件中心拘束度由10.46 kN/（mm·mm）增加至16.23 kN/（mm·mm）;对于40 mm厚的刚性对接裂纹试件,其拘束试件宽度由125 mm增加至275 mm时,试件的拘束度下降,但拘束试件宽度继续增加,试件的拘束度不再发生显著变化;对于40 mm厚可变拘束裂纹试件,随着拘束试件宽度由125 mm增加至575 mm,其拘束度呈连续下降趋势.     

基于内聚力单元与XFEM的热障涂层失效分析

为了更好的理解热障涂层的失效机理,文中运用ABAQUS有限元软件来分析热障涂层的失效情况,使用内聚力单元和扩展有限元（XFEM）两种方法研究热障涂层TGO界面开裂与陶瓷涂层（TC）和氧化层（TGO）内随机裂纹的萌生与扩展,研究竖直裂纹与水平裂纹的关系.结果表明,热障涂层TGO界面的开裂首先出现在TGO/TBC波谷处.陶瓷涂层和氧化层内随机裂纹的萌生同样发生在TGO/TBC波谷处.竖直裂纹的存在可以抑制水平裂纹的萌生与扩展,且其在TGO/TBC波谷处的扩展长度比在TGO/TBC波峰处的扩展长度更长,说明TGO/TBC波谷区域是个危险区域,在此区域容易引发裂纹的萌生与扩展.     

基于内聚力模型的锆-钛-钢复合板剪切试验模拟

基于双线性张力位移法则,运用ABAQUS内置内聚力单元对锆-钛-钢复合板的剪切试验进行了有限元模拟,分析了界面断裂过程的应力分布特征,研究了内聚力强度、断裂能对于界面层损伤的影响,并验证了剪切强度预测公式的正确性。研究结果表明:内聚力单元可以模拟复合板界面层的断裂过程,且与剪切试验结果良好吻合;剪断位移与内聚力强度呈正相关;随着断裂能的增加,剪断位移、特征位移和最大剪切力都增加;剪切强度预测公式可对不同热处理工艺下剪切强度进行预测。     

加热时间对钛合金热自压连接及接头组织性能影响

对不同加热时间下获得的钛合金刚性拘束热自压连接接头进行了连接界面光学显微镜观察,背散射电子衍射组织分析和接头拉伸力学性能测试,分析了加热时间对连接接头界面缺陷、组织和力学性能的影响。同时,利用热弹塑性有限元模型分析了连接中热应力应变演变过程,阐明了加热时间对连接接头界面焊合质量、组织和力学性能影响的原因。结果表明：加热峰值温度相当的情况下,加热时间增加,界面金属高温存在时间和受压应力作用时间以及横向压缩塑性变形增加,促进界面两侧原子扩散,界面未焊合缺陷减少,接头综合力学性能提高。加热时间至300s以上时,可以获得界面焊合质量好,组织均匀,综合力学性能优异的固相连接接头。     

TC4钛合金局部感应加热刚性拘束热自压扩散连接与机理分析

提出了一种新型扩散连接方法——局部感应加热刚性拘束热自压扩散(TSCB).利用TC4板材进行了实验,验证了局部感应加热刚性拘束热自压扩散方法的可行性.在实验基础上建立了感应加热刚性拘束热自压扩散过程热应力应变有限元分析模型,揭示了钛合金局部感应加热刚性拘束热自压扩散连接机理.实验结果表明,感应加热刚性拘束热自压扩散原理...     

基于计算机有限元的厚板多层多道焊温度场研究

在建立Q460厚板多层、多道次焊接有限元模型时,考虑了板料厚度方向的温度场分布,研究接头热影响区的温度场和热循环特征。结果表明,建立的热源分析模型可以准确描述厚板多层、多道次焊接过程;焊接热影响区热循环高温停留时间和峰值温度受后续焊道的影响较大,因此需严格控制后续焊道的热输入和层间温度。     

船舶板材边界条件对高频感应弯板成形的影响

采用ANSYS软件对低碳钢平板的高频感应线状加热弯板成形过程进行热弹塑性有限元分析,利用相关数值结果定性分析了平板边界条件对最终面内收缩变形和角变形的影响,从而为船板成形自动化加工提供数据支持.结果表明,随着纵向边缘受约束点的增加,平板总应力增大,低应力区域减小,横向收缩变形增大,纵向收缩变形、横向角变形的变化趋势与横向收缩相反,纵向角变形则先减小后增大;随着约束的加强,各方向位移减小.     

基于多丸粒模型的喷丸表面强化过程数值模拟

针对喷丸表面强化过程,利用有限元法,建立了均匀分布的多丸粒喷丸强化数值模型,研究了喷丸速度、连续冲击及二次冲击弹丸速度对于目标靶体内残余应力场的影响;利用多丸粒偏置建模法,建立不同覆盖率的多丸粒仿真模型,研究喷丸覆盖率、连续冲击对于残余应力场的影响,对比了两种多丸粒喷丸模型。结果表明,提高喷丸速度可增加残余压应力层深度,但对残余应力最大幅值没有显著影响;连续冲击引起残余应力的饱和,残余应力分布没有明显变化;后续冲击弹丸的速度对于残余应力场有明显的影响;偏置高覆盖率喷丸强化模型可获得较均匀分布的残余应力场,压应力最大幅值与喷丸覆盖率及作用区域有关。     

单曲率板材激光弯曲成形过程的有限元模拟

利用有限元软件MSC.Marc建立了单曲率板激光弯曲成形过程的热力耦合有限元模型。计算并分析了激光弯曲成形过程中板材内部的温度场、应力场和位移场。此外,还研究了扫描线的长度和单曲率板的初始形状对激光弯曲成形的影响。结果表明:随着扫描线长度的增加,板材的弯曲变形量增大;随着单曲率板曲率的增加,板材的弯曲变形量减小。实验结果验证了模型的可靠性。     

大尺寸刚性试板抗裂性试验与船体结构模型相关性研究

通过大尺寸刚性试板抗裂性试验的试板与船体结构模型的焊接工艺、拘束度、焊接热循环、基本力学性能、宏观切片的检验结果对比,表明了大尺寸刚性试板与船体结构模型的结构拘束、焊缝的冷却条件相当,在相同焊接位置下,两者的基本力学性能相当.     

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.     

基于Tanaka-Mura位错模型的疲劳裂纹萌生寿命预测

为建立焊趾疲劳裂纹萌生行为仿真方法,基于 Roe-Siegmund 循环内聚力模型对 ABAQUS 进行二次开发,形成用于反映疲劳累积损伤的VUMAT子程序,依据文献方法及试验数据获取Q345焊接区域材料的内聚力参数,通过Voronoi图法和内聚力单元法生成具有疲劳累积损伤特性和晶粒特征的微观模型,并与宏观对接焊缝模型合并,进行多尺度疲劳裂纹萌生仿真模拟,获得裂纹萌生路径、临界循环次数及晶粒力学响应特征. 结果表明,此方法能够自发地选择符合实际情况的裂纹萌生位置以及短裂纹扩展路径,完成对焊接区域材料微观断裂过程的模拟,不同仿真组获取的临界循环次数存在于一定的分布范围内,模型中的累积内聚力长度需通过试验数据进行拟合.

     

双金属复合带材轧制过程有限元模拟

采用刚塑性有限元法,以实验结果为依据,以大型有限元软件ANSYS为分析工具,对双金属复合带材轧制过程进行计算机数值模拟,分析了双金属复合带材同步或异步轧制过程中,轧辊和轧件的应力,应变分布和轧件的塑性流动变形情况以及轧制力和力矩,以动画的方式模拟轧制过程,给出了一种预测轧制结构,减少实验时间和费用的有效方法。     

基于ANSYS的中厚板补焊焊接温度场的数值模拟

利用有限元分析软件ANSYS对中厚板的焊补温度场进行了数值模拟。在模拟过程中,利用ANSYS软件的APDL语言以及单元“死活”技术模拟焊缝金属由下至上的填充过程,较好地模拟了补焊时焊接电弧向上移动加热过程以及整个温度场的瞬态变化,并且实现了参数化编程。     

Assessment of ductility dip cracking susceptibility on Ni based alloy by FEM simulation

Abstract

Alloy 690 is a Ni–Cr–Fe type alloy with a widespread application in nuclear power plants. However, the companion filler metal 52M (FM-52M) is susceptible to ductility dip cracking (DDC), which seriously affects safety and life extension in nuclear application. To provide a better understanding of DDC formation in the varestraint test, local strain is adopted to assess materials resistance of DDC instead of average bending strain. In this work, spot varestraint tests of FM-52M were performed with an average strain (0·25–7%). Then, a thermomechanical simulation of the spot varestraint tests was modelled based on the experiment. The simulation obtained preferential propagation orientation of DDC and accumulated strain increment during a susceptible temperature range. Simulated local strain caused at an elevated temperature is much larger than the average strain. Besides, prediction of DDC distribution agrees well with experimental results. The finite element model presents a clear local strain distribution and provides an extra understanding of DDC formation.     

电磁铆接过程数值模拟

电磁铆接是一种新型铆接工艺,铆接过程中材料的应变率高,铆钉材料的变形方式不同于普通铆接.通过电磁铆接过程的数值模拟分析影响铆接质量的因素,重点分析铆模几何构形对铆钉镦头成形的影响,为铆模优化设计提供了理论依据.数值模拟发现改变铆模倾角可以改变镦头区的应力分布,从而改变镦头区应变分布;减小铆模倾角可以减小最大剪应力,从而减小剪应变,防止镦头裂纹的产生.镦头金相组织表明数值模拟结果符合实际情况.     

2A12T4铝合金焊接时拘束条件对热裂纹的影响

采用一种简便有效的热裂纹试验方法,在普通刚性焊接夹具上研究了拘束力和拘束距离对2A12T4铝合金焊接热裂倾向的影响.结果表明,保持拘束距离不变,随着拘束力的增加,焊接热裂纹率逐渐减小,当拘束力到达一定值后,热裂纹率趋于稳定;保持拘束力不变,随着拘束距离增加,焊接热裂纹率呈增加趋势.夹具对工件的拘束条件主要是通过影响焊件的回转变形程度和焊缝区金属的冷却收缩速度来影响焊接热裂倾向.

Abstract：

A simple and effective experimental method was adopted to investigate the effects of restraint force and restraint distance on hot cracking tendency during welding of 2A12T4 aluminum alloy on the common rigid welding fixture. Experimental results show that, under the condition of keeping restraint distance unchanged, the rate of hot cracks decreases gradually with increase of restraint force and finally well reaches a stable value when the reatraint force is great enough. Keeping the restraint force unchanged, the rate of hot cracks increases with increase of restraint distance. The influence of restraint condition on tendency of hot cracking through effecting the extent of externally-expanded deformation of weldtnent and the cooling speed of metals in and around the weld.     

微动工况对疲劳裂纹扩展影响的数值模拟研究

文章研究了不同微动工况对疲劳裂纹扩展的影响,在Hypermesh中建立带有预置裂纹的有限元模型,把单元和节点信息导入Matlab,利用向量式有限元法研究薄板在恒定拉载荷、恒定压载荷、拉压载荷和交变载荷作用时的裂纹扩展规律。研究表明,恒定拉载荷和交变载荷作用下,裂纹开口形状和程度大致相同;裂纹在恒定压载荷作用下发生交错;在拉载荷作用时裂纹开口幅度达到最大值,拉压载荷作用下裂纹扩展开口幅度最小,其次,在交变载荷下裂纹扩展速度最快,拉载荷和压载荷作用下裂纹扩展最慢。     

基于生死单元的激光熔覆温度场数值模拟

计算了不同激光功率条件下粉末粒子到达基体前的温升情况,并将粉末粒子到达基体前的温度作为初始条件,采用生死单元法对单道和多道激光熔覆温度场进行了研究.利用熔池尺寸和形貌,验证了模型的可靠性.结果表明,粉末粒子温升和激光功率呈线性关系,单道熔覆层的温度变化呈一个锯齿状,升温过程近似呈直线上升,降温曲线近似呈双曲线的一支,而多道熔覆过程中,温度场呈后拖的偏椭圆状.节点上的热循环经过逐渐增大的峰值,峰值温度最终趋于稳态.     

中厚船舶钢板激光弯曲成形几何效应的数值模拟

建立板材激光弯曲的三维非线性准静态弹塑性热力耦合有限元模型。使用有限元软件 MSC Marc对中厚船舶钢板的激光弯曲成形过程进行数值模拟。计算了船舶钢板激光弯曲成形过程的温度场和变形场, 并进行相应的实验验证。模拟结果与实验结果吻合较好。用建立的模型对中厚船舶钢板的激光弯曲成形过程中钢板的几何效应进行数值模拟, 讨论了一定工艺条件下钢板几何参数与弯曲角度之间的关系, 为在将来实际生产中制定和优化钢板激光弯曲成形的工艺参数提供理论依据。