准分子激光相位掩模法制备大晶粒尺寸多晶硅薄膜

为扩大晶粒尺寸并降低晶粒间界缺陷对多晶硅薄膜晶体管的不良影响,采用准分子激光相位掩模法制备了大晶粒尺寸的多晶硅薄膜。首先,在无相位掩模时利用不同能量密度的准分子激光晶化非晶硅薄膜,通过扫描电镜观测晶粒尺寸确定超级横向生长的能量窗口;然后,在该能量密度下采用周期为1 073 nm的相位掩模板对入射光束进行相位调制,在样品表面形成人工可控的横向温度梯度,使非晶硅熔化并横向生长结晶为多晶硅;最后,对薄膜特性进行测量,并与非晶硅薄膜和超级横向生长制备的多晶硅薄膜进行比较。结果表明:本文方法制作的薄膜的平均晶粒尺寸提高了一个数量级,达到了228.24 nm;薄膜电阻率降低一个数量级,为18.9 Ω·m;且晶粒分布规则有序。该方法能有效提高多晶硅薄膜的电学特性,适用于高质量多晶硅薄膜器件的制作。     

双圆弧齿轮不同加载方式弯曲应力有限元分析

根据任意转角位置的双圆弧齿轮齿廓数学模型运用Pro／E软件构建了双圆弧齿轮模型,采取仅在凸齿处加载和在轮齿的凸齿和凹齿处同时加载2种不同的加载方式,分别对其弯曲应力进行了有限元分析,比较了不同加载方式下双圆弧齿轮弯曲应力的分布规律。其分析结果将为双圆弧齿轮设计和制造等提供参考依据。     

钛合金加工过程中晶粒尺寸的模拟与分析

基于晶体重结晶理论对TC4加工过程中晶粒细化进行模拟和分析。利用ABAQUS建立了TC4正交切削有限元模型,并通过正交切削试验获得的切削形态和切削力对仿真模型的可靠性进行了验证。利用JMAK模型,借助Fortran语言和Microsoft Visual编程环境编写晶粒细化子程序(Vumat)。通过ABAQUS提供的用户子程序接口,将程序嵌入到正交切削模型中对TC4加工过程中晶粒细化进行了模拟。结果表明:切屑晶粒细化主要发生在剪切区和第二变形区,剪切区晶粒细化程度大于第二变形区;已加工表面晶粒细化层深度小于塑性变形层深度和温度影响层深度;塑性变形和切削温度对晶粒细化均有影响,塑性变形对晶粒细化起主要作用。     

GCr15钢奥氏体晶粒长大的有限元模拟

用Gleeble-3800型热模拟试验机研究了不同加热温度和保温时间对GCr15钢奥氏体晶粒的长大影响,得到了描述GCr15钢奥氏体晶粒长大规律的数学模型;并将该模型写入Marc的子程序,利用大型商业有限元软件Marc模拟了加热保温过程中GCr15钢奥氏体晶粒的长大过程。结果表明:晶粒长大的模拟结果与试验结果基本吻合。     

钛合金叶片等温精锻时晶粒尺寸的数值模拟

将有限元法与Yada微观组织模型结合 ,对TC6合金叶片在等温锻造过程中初生α晶粒尺寸的演变进行了数值模拟 ,详细给出了TC6合金叶片在等温锻造过程中初生α相的分布及晶粒尺寸的变化。研究结果表明 :压下量、变形温度和打击速度对初生α晶粒尺寸有显著影响 ,工件与模具间的摩擦对初生α晶粒尺寸的影响较小。     

齿轮弯曲应力有限元解法的分析研究

近十几年来,计算机的普及使用为有限元法在工程技术上的应用开辟了广阔的前景。齿轮弯曲应力有限元法计算,与传统计算方法相比,具有一系列优点。它在已知齿轮几何参数、材料物理特性(E、v)、载荷及边界条件等之后,就能通过单元分割,分块插值,直接计算出齿上的应力分布和挠度,而不必去作齿的危险截面假定和齿形系数、应力集中系数的繁复计算。国内外大量光弹试验证实:齿轮弯曲应力的有限元解法具有精度高,解题迅速,使用方便等优点,是一种很有前途的计算方法。有限元法用于齿轮强度计算在我国历史不长,针对齿轮特点,如何合理加以应用,尚有若干共性问题有待于实践中摸索总结。我们在本文中试图通过对大量计算结果所进行的分析比较,探讨齿轮弯曲应力有限元法计算中的几个关键问题。     

Q345钢热变形奥氏体晶粒尺寸的数值模拟

用Gleeble1500型热模拟机进行了单道次压缩变形试验,分析了不同变形工艺参数对Q345钢奥氏体晶粒尺寸的影响规律,根据试验结果,建立了动态再结晶数学模型及其材料数据库,并写入Marc用户子程序,利用有限元软件Marc和热力耦合弹塑性有限元法模拟了试样的压缩过程,分析计算了采用不同再结晶模型得到的再结晶晶粒尺寸。结果表明：新建立的动态再结晶模型计算的奥氏体晶粒尺寸与实测值吻合很好。     

含不同尺寸裂纹管道极限内压的有限元模拟及计算公式修正

建立了含热影响区裂纹X80焊接管道模型,模拟了残余应力分布并进行了验证;采用有限元方法模拟得到有、无焊接残余应力以及不同裂纹尺寸下焊接管道的极限内压,并与ASME B31G标准、DNV RP-F101标准和PCORRC方法计算得到的进行对比;结合PCORRC方法和有限元模拟结果修正了极限内压计算公式。结果表明:无论是否存在焊接残余应力,焊接管道的极限内压均随裂纹深度或长度的增大而降低,且焊接残余应力对极限内压的影响随裂纹长度的增大而减小;3种方法计算得到的极限内压均随裂纹深度的增大而降低,但裂纹越深,计算结果与模拟结果的误差越大;采用修正公式计算得到含表面裂纹管道和含热影响区裂纹焊接管道的极限内压和模拟结果的相对误差分别在8%,7%以内,说明此极限内压计算公式具有一定的工程适用性。     

销齿副销齿和轮齿弯曲应力有限元分析

对于常用齿轮轮齿弯曲应力的有限元分析已多有研究,但对于应用日渐广泛的销齿传动的销轮销齿和齿轮轮齿弯曲应力有限元分析迄今尚未见报导。本文将Pro/E和ANSYS相结合,对销齿副销齿和轮齿弯曲应力进行了有限元分析,得出了弯曲应力等值分布图,为销齿传动的精确设计及弯曲应力的深入研究提供了有益的分析数据。     

关于面齿轮接触和弯曲应力有限元计算方法的研究

根据面齿轮加工基本坐标系和齿轮啮合原理,由刀具齿面方程和坐标转换矩阵建立了面齿轮齿面方程,通过编程计算出面齿轮齿面点,实现了面齿轮三维可视化建模。采用三维有限元分析方法,研究了5种不同载荷条件下面齿轮传动的接触应力、弯曲应力和重合度的变化规律。计算结果表明,随着载荷的增大,面齿轮齿面接触区和重合度增大;在单齿啮合时,面齿轮接触和弯曲应力最大,弯曲应力最大值出现在沿齿高方向靠近中间的位置。本文对面齿轮传动的强度设计具有一定的指导意义。     

铸件凝固过程三维组织形貌模拟晶粒尺寸预测研究

铸件力学性能的优劣取决于铸件在凝固期间形成的微观组织,有效地控制微观组织的形成过程,使铸件获得优良的力学性能,是行业技术进步的奋斗目标。为了准确预测出晶粒形核、生长、吞并、阻碍等过程,就必须找到一种可靠的模拟手段,以再现微观组织形貌。这一研究先后经历了定性模拟、半定量模拟和定量模拟阶段。由定点形核到随机形核,许多著名的凝固和模拟专家都做了大量的工作。在宏观范围内,使用有限差分和有限元法可以计算稳态或非稳态条件下,二维或三维复杂铸件的传热、传质过程。这些方法以连续方程为基础,通常假设凝固始于液相线…     

TC6钛合金盘等温锻造时晶粒尺寸的数值模拟

在变形温度为800～1040℃，应变速率为O．001～50s^-1和高度压缩量为50％的条件下，实验获得了TC6钛合金的流动应力，并在相同变形条件下定量研究了α相晶粒尺寸的变化。分析实验研究结果，建立了TC6钛合金在高温变形时的本构关系，并给出了表征TC6钛合金高温变形时α相晶粒尺寸演变的Yada模型。应用FEM模拟了TC6钛合金蜗轮盘在等温锻造过程中α相晶粒尺寸的变化。研究了变形工艺参数(压下量、变形温度、变形速度和摩擦因子)对零件内部α相晶粒尺寸的影响。     

非对称渐开线直齿轮弯曲应力的有限元分析

对非对称渐开线直齿轮的弯曲应力进行有限元分析。基于Pro／ENGINEER软件建立了非对称渐开线直齿轮的参数化模型,并通过ANSYS软件建立齿轮的有限元模型。通过对有限元模型的应力分析,得到了非对称／对称渐开线直齿轮在不同啮合点处的位移和应力分布。不同参数条件下的结果表明：适当的增大工作侧压力角对于提高齿轮的传动性能是非常有利的。     

金属细丝扭转尺寸效应及其有限元模拟研究

尺寸效应是金属微细塑性成形研究中的热点和难点之一。目前采用应变梯度理论能对金属变形过程尺寸效应的影响进行较好的分析,但是将之应用于金属微细塑性成形过程分析及其有限元模拟的研究并不多。因此将应变梯度强化引入材料本构模型,深入剖析在金属细丝扭转过程,应变梯度强化与应变强化之间的关系,探讨应变梯度对流动应力起主要强化作用的区间。同时基于Abaqus有限元软件平台,编制可实现应变梯度计算的单元子程序,模拟验证现有文献中细铜丝扭转实验,模拟结果与实验基本吻合。     

16MnR钢不同晶粒尺寸及第二相尺寸对低温冲击韧度的影响

16MnR钢通过三种热处理工艺获得细晶细碳化物、细晶粗碳化物和粗晶粗碳化物三种不同组织,对这三种不同组织的材料进行系列低温(–99～20℃)下的Charpy-V冲击试验。通过冲击韧度比较、断口形貌观察以及断裂微观参数的测量,研究晶粒尺寸和碳化物尺寸对16MnR钢冲击韧度的影响。结果发现,不同微观组织的材料其冲击韧度随温度降低而减小;细晶细碳化物组织比细晶粗碳化物组织和粗晶粗碳化物组织韧脆转变温度低,同一温度下的断裂韧度好,而且晶粒尺寸对韧脆转变温度和断裂韧度值的影响要比碳化物尺寸显著得多。通过断口微观参数的测量得知,韧脆转变温度区的断裂能量主要消耗在裂纹尖端的钝化与塑性裂纹扩展中。韧脆转变低温区,裂纹尖端在钝化过程中吸收大量能量从而韧性陡升。     

汽车板簧复合材料弯曲应力下的模拟

随着对轻量化的要求越来越高,复合材料逐渐被应用在各个领域当中。其中复合材料在汽车的板簧上的应用十分重要。汽车板簧作为轻量化结构汽车悬架系统中的基本弹性部件也是必需的。混合层压板的生产是当前研究的主题。它们的材料性质在很大程度上取决于层的边界层行为,层压结构与相邻的无关层压层的相互作用。这些因素影响混合层压结构中的板簧的动力传递机理。因此,本文用光学仪器以及有限元分析复合材料在弯曲应力下的位移状态,从而为更好的应用在汽车板簧的材料选取中提供理论基础。     

晶粒尺寸对304L不锈钢不同温度拉伸性能的影响

通过冷轧+900,700℃退火制备2种不同晶粒尺寸的304L不锈钢,研究了晶粒尺寸对其室温及高温拉伸性能的影响。结果表明：退火处理使冷轧后的拉长晶粒发生再结晶,形成等轴晶,退火温度为900,700℃时,平均晶粒尺寸分别为63,3μm;在25,200℃下拉伸时,晶粒较细小试验钢的屈服强度高于晶粒较粗大试验钢,但断后伸长率低于晶粒较粗大试验钢;当拉伸试验温度升高至800℃时,2种晶粒尺寸试验钢的拉伸断口呈穿晶与沿晶的混合断裂模式,表明晶界未起到明显的强化作用,所以2种晶粒尺寸试验钢在800℃拉伸时的强度和断后伸长率基本相同。     

304不锈钢晶粒尺寸的超声检测

以不同晶粒尺寸的304奥氏体不锈钢试样为研究对象,采用频率5MHz的超声换能器对其进行水浸横波检测,通过快速傅里叶变换(FFT)分析裂纹缺陷和晶粒反射信号的能量特征,以便排除缺陷信号的干扰;通过超声检测得到无裂纹缺陷试样的相对二阶非线性系数,分析了其与平均晶粒尺寸的关系。结果表明:当在1.6～4.4 MHz频段的能量占比低于1%时,可认为奥氏体不锈钢中无裂纹缺陷存在;相对二阶非线性系数随着奥氏体不锈钢平均晶粒尺寸的增大而减小,因此可利用该参数来表征奥氏体不锈钢的晶粒尺寸。     

高钢级管线钢的有效晶粒尺寸

用电子背散射衍射对系列高钢级管线钢的晶体学参数进行了研究.结果表明:高钢级管线钢中对材料韧性起到积极作用的是晶界取向差大于15.的晶粒;有效晶粒尺寸、晶界取向差频度分布、大角度晶界对小角度晶界比率是高钢级管线钢的重要参数;晶粒尺寸越细、有效晶粒越小、高角度(＞50°)晶粒频度越高,管线钢的韧性越好.     

基于ANSYS的双圆弧齿轮弯曲应力有限元分析

利用ANSYS的参数化设计语言(APDL)建立双圆弧齿轮的三维实体，形成相应有限元模型，对轮齿弯曲应力进行了分析。总结了名义压力角和齿形工艺角对轮齿弯曲应力的影响规律，并得出跑合前最大弯曲应力发生在齿腰处的结论，为双圆弧齿轮的设计和使用提供理论依据。