管道法兰系统瞬态温度场变化有限元分析

管道法兰连接应用于各行各业,管道法兰系统密封性尤为重要,一旦失效可能造成严重后果.本文通过ANSYS软件对管道法兰系统瞬态温度场变化进行分析了管道法兰系统启动时升温过程与系统停止运行时降温过程两种不同工况下的温度场的变化规律.以期对实际应用具有较大的参考价值.     

复合材料层合板孔边应力场的有限元计算

纤维增强复合材料具有较高的比强度、比刚度和比模量,在航空航天领域得到越来越广泛的应用.层合板是当前复合材料在工程结构中应用的主要形式.对于含孔的层合板结构,由于材料的各向异性以及孔的影响,其应力分布比较复杂,采用数值解是较好的选择.本文基于层合板的可设计性特点,综合考虑铺层角度、铺层顺序等对层合结构的影响,设计出了一种二十四层对称层合板.以有限元方法为基础,借助ANSYS分析工具,对该层合板含孔结构的孔边应力重点分析,得出了不同铺层角度铺层中应力分布的云图和孔边应力分布曲线.本文结论对复合材料层合板优化设计和带孔层合结构的应力计算具有较好的参考价值.     

树脂基复合材料固化过程固化度场和温度场的均匀性优化

针对热固性树脂基复合材料的加热固化过程,提出一种以提高固化度场均匀性为优化目标的固化加热曲线优化方法。该方法通过在固化加热曲线中合理安排升温和保温过程,提高固化度的均匀性。首先,通过有限元模拟,获得制件的固化度场和温度场,确定其不同时刻固化速度最大差值,再进一步计算出固化速度最大差值的一阶微分。通过比较固化速度最大差值及其一阶微分的极小值时刻制品的固化特性,确定升温和保温的时间。模拟结果表明,优化前后的固化度最大差值从9.8%降低到4.9%,温度最大差值从18.2℃降低到7.3℃,制品的固化度场和温度场均匀性有较大改善。     

层合板二次固化补强压缩性能试验研究

完成了铺层方式为（90／0／-45／0／45／0／90／0／45／0／一45）,的口框二次固化补强形式的T700／5429层合板静力学压缩试验,其中补强部分的铺层方式与原有结构相同,为防止结构过旱出现屈曲,设计了专用的试验夹具。试验结果表明在靠近刀12＂附近区域,结构的变形受到z向支撑的干扰。而开胶是此补强方式结构失效的重要诱因。     

复合材料层合板的瞬态特性分析

本文旨在研究复合材料层合板的瞬态特性.基于Kirchhoff经典理论,用样条有限元法以三次B样条函数构成的样条基对反对称多层角铺设层合板的3个独立位移进行插值,并推导了复合材料层合板刚度阵,质量阵列式.在瑞利阻尼的基础上构造了相应的阻尼列式,并由Lagrange方程导出了层合板的动力学方程,求解了反对称角铺设层合板的动力响应问题.通过算例,对于各种边界,选择样条函数作为振型函数,用样条配点法求出了结构的位移、速度、加速度的动力响应,并与Newmark法进行了比较.     

层合板有限元分析中的非线性控制

本文主要利用ABAQUS调用USDFLD接口子程序模拟复合材料层合板的性能,并将实际实验数据和直接模拟结果进行对比,调用用户子程序,模拟计算结果与实际实验结果取得了很好的一致性,说明在层合板性能有限元分析中非线性控制的重要性。     

复合材料层合板静压痕试验及全过程数值分析

复合材料层合板在静压痕力作用下主要发生层间分层、基体开裂、基体压缩破坏、纤维断裂和纤维压坏这几种损伤模式。本文利用ABAQUS有限元程序,对在静压痕力作用下的复合材料层合板建立一个基于Hashin强度准则的全过程模型,并对各层各单元进行损伤演判。利用有限元模型对碳纤维NCF材料层合板在静压痕力作用下的荷载-位移曲线进行预测,并模拟层合板的损伤全过程,以及预测凹坑深度与静压痕力的关系曲线。对层合板进行静压痕试验,测试复合材料层合板在静压痕力作用下的荷载-位移曲线,并在试验过程中用凹坑深度仪测量层合板的凹坑深度。将数值模拟与试验结果比较,两者结果较为吻合。     

铺层对碳／环氧树脂基复合材料固化变形的影响

碳／环氧树脂基复合材料构件应用广泛,但在加热固化成型过程中易产生严重的变形。铺层设计时,在满足构件结构强度和刚度要求基础上,通过优化铺层设计,来降低碳／环氧复合材料构件的变形。本文在这方面进行了初步的探讨,旨在摸索对复合材料设计有积极意义的规律。     

复合材料层合板三点弯曲分层损伤有限元模拟

针对复合材料的分层损伤,在有限元软件ABAQUS中引入了双线性粘结域单元层建立有限元模型,模拟分析了分层的起始以及演化,同时研究了粘结域单元尺寸及粘结域单元和层合板单元损伤退化参数最大值对分析结果的影响,最终选定0.2 mm的粘结域网格单元与损伤退化参数分别为0.98和0.97的粘结域单元与层合板单元,得到了层合板不同位置分层损伤起始及损伤扩展,并通过实验测试验证了模拟结果的准确性。     

基于Zinoviev理论的含孔复合材料层合板三维有限元渐进失效分析

建立了含孔复合材料层合板的三维有限元模型,以二维Zinovie理论为基础,结合改进的三维Hashin准则,对二维Zinoviev理论进行了简化和拓展,提出了适用于三维模型的刚度退化方案,完成了对层合板的渐进失效分析。从纤维失效、基体失效、分层失效三个方面讨论了层合板在拉伸载荷作用下的失效过程,并预测了层合板的拉伸极限强度及破坏模式。数值模拟结果与试验基本吻合,验证了所提出退化模型的正确性。     

环氧树脂基预浸料热固化特征温度和固化度研究

基于固化动力学理论和有限元分析方法,建立了树脂基预浸料热固化过程中温度场研究的数学模型,数值模拟了预浸料固化过程的温度和固化度变化特征,将数值计算结果与已有文献实验结果对比,验证了计算模型和计算方法的正确性.研究了升温速率、玻璃纤维等因素对环氧树脂体系固化反应特征温度以及固化时间的影响.结果表明,升温速率增加,固化反应放热峰Tp向高温方向移动,同时固化起始温度Ti和固化终止温度Tf也相应地向高温移动,固化过程中材料内温度梯度增大,内部热应力增大.但提高升温速率可缩短固化完成所需时间.玻璃纤维的加入使树脂基预浸料各项固化反应特征温度降低,达到固化起始温度的时间延长,但对完成固化时间的影响可忽略.     

复合材料薄板的成型固化收缩变形研究

本文在满足结构强度和刚度要求的前提下,通过对薄壁复合材料制品的铺层材料设计和制备工艺设计来减少制品的收缩变形.对不同方案进行了对比试验并采用三维有限元加以分析,试验结果与计算结果吻合.     

受压-弯载荷作用下的脱层层板屈曲问题的有限元分析

本文研究更复杂的受载情形 ,即有压缩载荷 ,又有弯曲载荷作用下的局部屈曲问题 ,用基于一阶剪切层板理论的几何非线性有限元法分析了受压 -弯载荷作用下含穿透脱层层板的屈曲临界载荷。给出了在不同压弯载荷比条件下的临界载荷曲线     

T800碳纤维复合材料多钉连接层压板钉载分布及有限元计算

通过对T800碳纤维预浸料复合材料层压板多钉连接试验件进行轴向拉伸测试,测得了整个试验件的载荷-位移曲线和每一个钉孔附近的应变-载荷曲线。试验结果表明,首末两排钉承担载荷最大,中间排钉载荷最小;试件的破坏都是发生在第一排钉附近;破坏模式主要为钉孔挤压和层压板拉伸破坏;建立了相应的有限元模型,模拟结果和试验结果的一致说明了有限元模型的合理性。     

复合材料层合板损伤区域扩展全过程分析

对碳纤维NCF层合板进行了2组准静态压痕试验。第1组采用不同的压头尺寸探究不同压头直径对层合板损伤区域和面积的影响;第2组进行固定压头尺寸的重复试验,使用非接触空气耦合超声波扫描试样损伤情况,研究静压痕力、凹坑深度、损伤面积三者之间的联系。利用Abaqus有限元软件,根据Hashin准则和内聚力单元的结合,对第2组层合板准静态压痕试验进行全过程的损伤扩展分析。分析结果表明,基体拉伸的破坏是层合板最容易出现的破坏,而且其损伤区域涵盖了其他4种损伤区域。凹坑深度与损伤面积存在一定联系,试验开始阶段凹坑增加速度缓慢,损伤面积增加速度较快;接近极限载荷时,凹坑深度增加速度加快,损伤面积增加速度减缓。     

FINITE ELEMENT ANALYSIS OF THE FREE EXTRUSION FLOWS OF BOGER FLUIDS

The stream-line finite element method proposed by Luo and Tanner has been improvedand used to simulate the extrudate swell of the so called Boger fluid.The element withdiscontinuous pressure proves to be a successful choice and superior to that with continuous pressureIt is revealed that the visccsity of Newtonian solvent of the Boger fluid has a great influence on thecalculated swelling.The Weissenberg number is suggested to take the place of recoverable shear strainin Tanner′s formula to estimate the swelling of the Boger or Oldroyd-B fluids.     

石墨电极炼钢时受力状态的有限元研究

采用有限元法对比研究了φ５００ｍｍ的日本电极和国产电极炼钢时电极－接头连接区的热应力分布，对结果进行了分析和讨论，并提出了相应的结论和建议。     

先进拉挤工艺下工字梁固化温度场的二维数值模拟

碳纤维增强复合材料在固化成型过程中,其温度与固化度的变化历程具有强耦合关系,以含有非线性内热源的瞬态热传导方程为基础,利用有限容积法编写了计算程序,研究了以T300/环氧预浸料为材料的某复合材料工字形地板梁在先进拉挤工艺下的温度、固化度的变化历程。结果表明:该工字形地板梁在厚度为5.9 mm时,固化过程中的温度场和固化度场基本可以认为是均匀的,其厚度不会对固化质量产生较大影响;当该工字梁的厚度达到11 mm时,制件最高温度比模具温度高出了10.7℃,这时制件厚度已对制件的固化质量产生较大影响。     

裂纹釉的研制及残余应力有限元分析

以长石、滑石、方解石、高岭土等为主要原料制备裂纹釉。研究了釉料配方组成对釉面裂纹效果的影响,并用有限元方法对釉层中的残余应力分布特征及残余应力对裂纹产生的作用机理进行了分析。结果表明:在1250～1300℃、保温时间30min,以及坯、釉的物理性能具有合适的差异时,可以得到效果较好的裂纹釉,且有限元对残余应力的分析与实验结果取得了较好的吻合。