基于连续介质损伤力学预测7075铝合金热冲压成形极限图

针对应用试验方法获得的7075-T6铝合金板材热冲压成形极限图(FLD)的局限性,开展了基于连续介质损伤力学预测7075铝合金热成形FLD的方法研究。提出应用一组单轴黏塑性损伤本构方程并优化材料常数,建立了平面应力损伤本构方程,通过分析7075铝合金在不同温度时成形极限曲线(FLC)的特点,得出不同应力状态对损伤的影响,预测7075-T6铝合金板材在四组温度和三组应变率下的FLC。研究结果表明,基于单轴损伤本构方程进行数值分析得到的应力-应变曲线与试验曲线基本吻合。应用平面应力黏塑性损伤本构方程能够预测铝合金板材热冲压过程中不同温度和应变率的FLD,为铝合金板材热冲压过程提供失效判断依据。     

LF3铝合金焊件尺寸不稳定性研究

试验研究了LF3铝合金焊接件在常温状态下的尺寸不稳定变形规律 ,并对产生这种变形的机理进行了力学和微观组织的分析 .结果表明 :LF3铝合金焊件的焊缝部位在焊后时效过程中发生了沿焊缝纵向伸长的不稳定变形 ,变形发生 6h后试件尺寸趋于稳定 ,试件总相对收缩变形量为 1.0× 10 -5;焊件发生尺寸不稳定变形的原因与微观组织的变化和焊接残余应力的松弛有关 .     

静液挤压过程中挤压压力的数值模拟研究

研究钨合金静液挤压过程中的挤压压力随挤压参数的变化规律 .采用大变形弹塑性有限元理论 ,用ANSYS 5 5软件对不同挤压参数下钨合金静液挤压过程进行了数值模拟研究 ,得出了挤压压力随模具角度、变形量、摩擦系数这些挤压参数的变化规律 .将数值模拟结果与光刻网格的试样进行挤压后的测试结果进行比较可见有限元法的计算结果和实验结果相符合 ,即数值计算结果是可靠的 .     

重载机器人横梁结构静动态特性分析与优化

为了探究并改善重载桁架机器人横梁结构在承受极限负载压力下的静动态特性,利用有限元方法分析该结构的静动态特性并进行结构优化. 静态分析结果表明,横梁结构在承受极限负载17 800 N的压力下,横梁结构在Y方向上的最大变形量为0.470 mm. 动态分析结果表明,横梁结构的前6阶固有频率为47~134 Hz. 谐响应分析结果显示了前3阶固有频率对结构的影响. 优化结果表明,在中心复合设计(CCD)与最佳填充空间设计(OSF)2种不同实验设计方法下,OSF实验设计方法具有更好的优化效果. OSF实验设计优化后,横梁结构的质量降低了1.47%,总变形量降低了18.41%,频率降低了13.48%.     

渗透压力作用下灰岩单轴压缩变形特性研究

为探究渗透压力对灰岩单轴压缩变形特性的影响,本研究采用自主研发的注水压力系统对标准灰岩试件在不同渗透压力条件下注水72 h,然后利用600 kN型微机控制电液伺服岩石刚性试验机对注水后的试件进行单轴压缩试验,记录岩石的变形特性,并利用声发射设备采集岩石加压过程中的AE特性.引入闭峰比和闭损比的概念以减小岩石初始裂缝对实验结果的影响,实验结果表明:在不同的渗透压力下,岩石的变形阶段明显不同;且随着渗透压力的增加,岩石的各项力学特性均有不同程度的下降.     

Z形截面桁架式型钢混凝土柱正截面承载力研究

进行了4根不同含钢率的桁架式型钢混凝土Z形柱试件在不同荷载角及不同偏心距压力作用下的非线性有限元分析,研究其破坏的一般规律和极限承载力.分析得到了试件中混凝土在不同荷载时的应变分布及在极限荷载作用下的中和轴位置,以及各个试件在不同荷载角以及不同偏心距压力作用下的极限承载力.分析结果表明在偏心压力作用下,这种柱子的破坏形态与普通混凝土构件相似,横截面平均应变符合平截面假定,极限承载力与延性比相同截面钢筋混凝土Z形有显著提高,并且随着含钢率的增加而不断增大.荷载角对于此种柱的承载力影响较大,不同荷载角作用的承载力差异明显.最后通过编制数值计算程序比较了试件C在这两种方法下所得到的极限承载力差异.     

预拉伸对铝合金桶体焊接残余应力和变形影响的数值模拟

利用ANSYS软件模拟在有预拉伸应力和无预拉伸应力作用下,厚度为4mm的7075铝合金试板的焊接。结果表明：预拉伸焊接法可有效减小铝合金薄板焊后的残余应力和变形。预拉伸应力抵消了部分焊接区热膨胀产生的压缩应力,从而减小了压缩塑性变形,进而减小了冷却时焊接区域的拉伸应力,相应地远离焊缝区域的压缩应力也随之减小。     

铸铁压缩试件破坏断口的实验研究

通过采用空心圆柱、两端内凹的圆锥形铸铁压缩试件,进行压缩实验.观察试件两端不同圆锥角,压缩时的变形和破坏现象.研究试件端面摩擦力对试件破坏断口的影响.并分析其破坏原因.     

球底筒形件主动径向加压充液拉深的数值模拟

基于低塑性、大高径比铝合金板材零件成形需求,提出了主动径向压力充液拉深新技术.通过数值模拟方法,对5A06铝合金球底筒形零件主动径向加压充液拉深成形过程进行了研究.采用基于LS-DY-NA3D内核的动态显示分析软件ETA/Dynaform5.5,根据成形工艺的特殊性,提出了液压载荷施加方法;依据球底零件变形时悬空区大小和曲率半径确定了合理的加载路径,并分析了主动径向压力和液室压力对零件成形过程和零件壁厚分布的影响,讨论了成形过程中出现的缺陷.研究结果表明,采用合理匹配的主动径向压力和液室压力加载路径,可有效地降低板料成形时的径向拉应力,抑制零件球底部的过度减薄,显著提高铝合金球底零件的拉深极限.     

球底简形件主动径向加压充液拉深的数值模拟

基于低塑性、大高径比铝合金板材零件成形需求,提出了主动径向压力充液拉深新技术.通过数值模拟方法,对5A06铝合金球底筒形零件主动径向加压充液拉深成形过程进行了研究.采用基于LS-DYNA3D内核的动态显示分析软件ETA/Dynaform5.5,根据成形工艺的特殊性,提出了液压载荷施加方法;依据球底零件变形时悬空区大小和曲率半径确定了合理的加载路径,并分析了主动径向压力和液室压力对零件成形过程和零件壁厚分布的影响,讨论了成形过程中出现的缺陷.研究结果表明,采用合理匹配的主动径向压力和液室压力加载路径,可有效地降低板料成形时的径向拉应力,抑制零件球底部的过度减薄,显著提高铝合金球底零件的拉深极限.     

格莱圈密封性能非线性有限元分析

为了研究气缸密封件的性能以及失效情况,运用有限元分析方法对格莱圈弹性体进行分析.利用有限元分析软件建立了格莱圈有限元分析模型,通过建模、划分网格、加载、求解以及后处理等步骤,对其在不同压缩率、不同气压时密封面接触压力分布规律进行探讨分析,确定格莱圈易失效位置,分析压缩率和气压对格莱圈密封面最大接触压力的影响.结果表明:在位移云图和接触压力云图中,格莱圈密封面最大接触压力随压缩率和气压的增加而增加;格莱圈的方型圈与缸套的接触压力最大,且最大接触压力明显大于通入气体的压力,故格莱圈不易失效;气缸在实际气压0.4MPa和8%压缩率的情况下能正常工作,为评定缸阀一体化气缸的可靠性提供了参考.     

Dynamic Mode Ⅱ fracture behavior of rocks under hydrostatic pressure using the short core in compression(SCC) method

The shear failure of rocks under both a static triaxial stress and a dynamic disturbance is common in deep underground engineering and it is therefore essential for the design of underground engineering to quantitively estimate the dynamic Mode Ⅱ fracture toughness K_(ⅡC)of rocks under a triaxial stress state.However, the method for determining the dynamic K_(ⅡC)of rocks under a triaxial stress has not been developed yet. With an optimal sample preparation, the short core in compression(SCC) method was designed and verified in this study to measure the dynamic K_(ⅡC)of Fangshan marble(FM) subjected to different hydrostatic pressures through a triaxial dynamic testing system. The formula for calculating the dynamic K_(ⅡC)of the rock SCC specimen under hydrostatic pressures was obtained by using the finite element method in combination with secondary cracks. The experimental results indicate that the failure mode of the rock SCC specimen under a hydrostatic pressure is the shear fracture and the K_(ⅡC)of FM increases as the loading rate. In addition, at a given loading rate the dynamic rock K_(ⅡC)is barely affected by hydrostatic pressures. Another important observation is that the dynamic fracture energy of FM enhances with loading rates and hydrostatic pressures.     

7055铝合金高温压缩变形的流变应力

在Gleeble 1500热模拟试验机上,采用高温等温压缩试验,研究了7055铝合金在250～450℃温度范围内压缩变形的流变应力变化规律.结果表明,应变速率和变形温度的变化强烈影响合金的流变应力,流变应力随变形速率的提高而增大;随变形温度的提高而降低.7055铝合金高温变形时的流变应力可用Zener Hollomon参数来描述.     

纳米无机杂化聚酰亚胺薄膜的热激电流谱特性

利用高压力热激电流(TSC)方法,研究了Du-pont经过纳米无机杂化的聚酰亚胺(PI)薄膜和普通聚酰亚胺薄膜的退极化特性,在不同的压力下观察到了已极化过的聚酰亚胺的松弛过程,发现了普通与纳米杂化的聚酰亚胺薄膜的松弛峰温均随外加压力增大而移向高温,同时纳米杂化的聚酰亚胺薄膜松弛峰温及峰高比普通聚酰亚胺薄膜有显著增加。     

喷射沉积超高强铝合金热变形摩擦行为研究

以喷射沉积Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Sc-Ni铝合金为研究对象,分别在370和420℃研究4种不同润滑条件下圆坏压缩的摩擦行为,并与DEFORM-3D的数值模拟结果相对比.研究表明,采用纯铝+石墨+机油为润滑剂试样的摩擦系数最小,其值只有未加润滑剂时试样的1/4~1/5左右.在圆环最外边缘区域容易产生"单鼓形"或裂纹,边界模型中的摩擦系数大小是影响模拟结果的关键因素.     

介质压力及O形橡胶圈压缩率对往复运动轴封性能的影响

以液压缸往复密封中的O形橡胶圈为研究对象,建立其二维轴对称模型。在摩擦系数为0.1,不同介质压力和不同预压缩率的情况下,运用有限元软件ANSYS workbench对O形圈的变形情况及应力大小进行分析。结果表明：O形密封圈在缸筒和活塞杆间隙处应力集中最明显,说明在此位置容易被挤进间隙,造成间隙咬伤,导致密封失效。在压缩率小于15%,介质压力小于15MPa的情况下,剪切应力始终小于丁腈橡胶的剪切强度;在压缩率超过15%时,容易造成 O形圈应力松弛,发生压缩变形;介质压力超过15MPa,剪切应力急剧增加,在往复运动下,密封圈会不断地被摩擦磨损,很容易产生积累损伤,导致裂纹的产生或破损。     

水力学作用下顺层岩质边坡稳定性研究

采用静水压力在总水位1/2处达到最大作为静水压力的新假设,并对结构面上的动水压力进行了详细的推导计算,完善了影响边坡稳定的水力学理论.当坡顶面出现竖直张裂缝时,张裂缝中的水深影响结构面上静水压力和动水压力的大小,可用张裂缝中的临界水深作为边坡破坏的依据.通过实例分析,结构面和张裂缝中的静水压力对边坡的稳定性影响较大,而结构面上的动水压力对边坡的稳定性影响较小.在给定边坡条件下,静水压力使边坡的稳定系数降低了16.8%;动水压力使边坡的稳定系数降低了1.2%.     

粉末冶金法制备Al—12％CuO系原位铝基复合材料的组织和性能

为了制备组织均匀、压缩性能良好的原位纳米颗粒增强铝基复合材料,本文以微米级纯铝粉和氧化铜粉为原料,用改进的高能球磨＋粉末冶金技术制备了原位增强铝基复合材料,研究了所制备的铝基复合材料的显微组织和密度、压缩强度等性能与制备工艺的关系．研究发现：高能球磨480r／min,16h＋单向模压热压烧结620℃,100MPa,1h,获得纳米级CuAlO2原位增强的铝基复合材料,在铝基体中均匀分布大量尺寸约1μm的CuAl2相．热压工艺对所制备的铝基复合材料的压缩强度有显著影响,620℃,100MPa单向模压复合材料的压缩强度为843．6MPa,而双向加压材料的压缩强度提高到950MPa;当单向压力提高到150MPa时,原位铝基复合材料的压缩强度进一步提高到1090MPa．     

Machining studies of die cast aluminum alloy-silicon carbide composites

Metal matrix composites(MMCs)with high specific stiffness,high strength,improved wear resistance,and thermal properties are being increasingly used in advanced structural,aerospace,automotive,electronics,and wear applications.Aluminum alloy-silicon carbide composites were developed using a new combination of the vortex method and the pressure die-casting technique in the present work.Ma-chining studies were conducted on the aluminum alloy-silicon carbide(SiC)composite work pieces using high speed steel(HSS)end-mill tools in a milling machine at different speeds and feeds.The quantitative studies on the machined work piece show that the surface finish is better for higher speeds and lower feeds.The surface roughness of the plain aluminum alloy is better than that of the aluminum alloy-silicon carbide composites.The studies on tool wear show that flank wear increases with speed and feed.The end-mill tool wear is higher on ma-chining the aluminum alloy-silicon carbide composites than on machining the plain aluminum alloy.     

含沟槽缺陷铜镍合金管爆裂压力计算

为了准确评价铜镍合金管存在沟槽缺陷时的爆裂压力,建立了爆裂压力预测公式,进行了爆裂过程的数值模拟,确定了修正函数,进行了静水压爆破试验。数值模拟与试验结果均表明:DNV标准与数值模拟结果误差随腐蚀深度增加先减小后增大,依靠含缺陷深度参数的修正函数建立的预测公式可以有效预测铜镍合金管爆裂压力,试验证明公式准确性较高;对比爆破试验裂口形貌,管道在仅受内压状况下爆裂过程的数值模拟效果较好;管道在剩余壁厚较薄时表现为塑性断裂,剩余壁厚较厚时表现为脆性断裂。爆裂压力的研究可为科学维修舰船管路提供理论依据,对指导管路状态评估有重要意义。