考虑不连续屈服的钛合金高温变形本构模型

以发生不连续屈服的钛合金高温变形流动曲线特性为基础,讨论各阶段的变形机制。利用位错增殖动态理论和统一粘塑性理论,构建反映变形温度和应变速率影响且能描述不连续屈服、下屈服点后存在轻微应变硬化、动态再结晶等变形特性的高温粘塑性本构模型。将所建模型应用于新型亚稳β钛合金Ti2448发生明显不连续屈服的高温变形,并用改进的遗传算法确定模型中的相关材料参数。预测值与实验值误差在5%以内,表明这种基于内变量构建的本构模型不仅物理意义清晰,能够有效描述发生不连续屈服的钛合金高温变形,而且具有较强的外推能力,能为其它钛合金的本构模型构建提供参考。     

新型亚稳β钛合金Ti2448的温变形行为及本构模型

采用压缩实验研究应变速率和变形温度对新型亚稳β钛合金Ti2448温变形行为的影响。热模拟压缩实验在Gleeble-3800热模拟机上进行,变形温度为473-673 K,应变速率为0.001-10 s-1,变形程度为45%。结果表明:在高、低应变速率下合金呈现不同的变形特性。低应变速率(0.001-0.1 s-1)下,流动曲线呈现明显的应变硬化特性;在10 s-1的高应变速率下,流动应力在达到饱和后,因温升效应而下降;在673 K变形温度下流动应力因材料内部相变而具有显著的应变速率负敏感性。基于分段外推饱和模型和改进的Voce模型分别构建Ti2448合金在温变形高、低应变速率下的流动应力模型;该模型得到的预测曲线(应力—应变曲线)和实验曲线吻合较好,能够有效预测Ti2448合金在温变形过程中的流动应力,其中,改进的Voce模型能同时较好地描述饱和型和非饱和型应变硬化特性。     

基于经典塑性理论的新型亚稳β钛合金热变形粘塑性统一本构模型

对含动态回复(DRV)、动态再结晶(DRX)的钛合金热变形本构模型进行了研究。其中基于经典塑性理论和内变量粘塑性统一本构理论构建模型的思想,在两者相关点的基础上,结合材料的变形特性,通过对相关表达式的具体推导,构建了相应的本构模型,模型物理意义清晰。最后将模型应用于预测新型亚稳β钛合金Ti2448的热变形流变行为。根据所建模型得到的预测曲线和实验曲线吻合较好,能够有效预测该合金在热变形过程中的流动应力。本研究所建本构模型是有效的,构建方法是合理的,能为构建亚稳β钛合金热变形本构模型提供一种有效的方法。     

基于MD方法的增塑剂扩散行为的模拟研究

为克服实验手段的不足,用分子动力学方法模拟丁羟推进剂粘接体系中增塑剂癸二酸二辛酯(DOS)的扩散行为.利用分子模拟软件Materials Studio 4.3构建增塑剂和粘接体系的分子模型,选用COMPASS力场,对经几何优化后的混合体系进行分子动力学模拟,得到增塑剂在粘接体系中的均方位移,通过爱因斯坦方程得到其扩散系数.环境温度为273, 298, 310, 323, 348 K时, DOS在丁羟推进剂粘接体系中的扩散系数分别为0.0010, 0.0020, 0.0025, 0.0031, 0.0043; DOS含量为23%,37.5%,47%,60%时,扩散系数分别为0.0025, 0.0020, 0.0018, 0.0015(单位10-4 cm2·s-1).结果表明: 随着温度的升高,扩散系数逐渐增大; 随着增塑剂含量的增加,扩散系数依次略有下降.     

凝胶推进剂管道流动特性影响因素数值分析

为讨论管道收敛角、体积流率、胶凝剂类型与含量等三因素对凝胶推进剂管道流动特性的影响,用SIMPLEC算法、二阶迎风格式离散柱坐标系下N-S方程,对凝胶推进剂在圆管中的流动进行了二维数值模拟,计算结果表明: (1) 体积流率增大,粘度减小,含量增大,粘度增大,它们的改变引起粘度变化不显著;(2) 收敛角增大,出、入口截面平均表观粘度降低幅度不断增大,出口截面平均表观粘度不断减小至近牛顿粘度水平η∞,当角度改变到一定值后,其引起粘度的变化将不再明显.结果说明: 流经管道的体积流率和胶凝剂类型与含量的改变是引起管道流动粘度变化的非显著因素,而管道收敛角是引起粘度变化的重要因素,且在粘度变化与压降需求之间存在最佳结合点.     

锥角对锥柱形贮箱金属膜片翻转行为的影响

该文针对锥柱形贮箱膜片,选取不同的金属材料(纯钛、304L 不锈钢、铝),系统研究了锥角为8°~12°时,金属贮箱膜片翻转过程中出现的结构屈曲和后屈曲状态,这一过程涉及材料与几何非线性。膜片在翻转过程中,当载荷增加至结构的临界载荷时,结构的切线刚度趋于零,传统的Newton-Raphson法难以追踪后屈曲平衡路径,通过弧长法,准确求解了结构的后屈曲平衡状态。数值计算得出:锥角对不同材质膜片的翻转行为的影响,304L不锈钢最显著,纯钛次之,铝最不显著;结构屈曲载荷及后屈曲状态时膜片的承载能力均随锥角的增加而减小;10°锥角为最优解,这一角度兼顾了膜片内部容积和翻转效率这两个因素。     

双股液体射流撞击雾化的SPH方法数值模拟

双股液体射流撞击雾化过程存在复杂的界面运动,传统网格法很难处理。运用SPH方法对双股液体射流撞击雾化问题进行三维数值模拟;根据实际的双股液体射流撞击雾化过程提出了合理的简化模型;弱可压缩状态方程中参考压强采用了新的计算公式;利用有限差分与SPH一阶导数相结合的方法处理粘性项中的二阶导数;对人工应力提出了新的参数值选择方案。将数值仿真结果与文献实验结果进行对比,二者比较吻合,表明SPH方法很适合解决射流撞击雾化等复杂的界面运动问题。     

基于SPH方法的剪切流驱动液滴在固体表面变形运动数值模拟研究

光滑粒子流体动力学(SPH)方法是纯拉格朗日粒子方法,可以有效避免网格法在模拟大变形过程中带来的网格扭曲等缺陷,适合模拟含大变形的剪切流驱动液滴在固体表面变形运动过程。在基于CSF模型的表面张力SPH方法基础上,采用新的边界处理方式和界面法向修正方法,引入Brackbill提出的壁面附着力边界条件处理方法,得到了含壁面附着力边界条件的表面张力算法。基于新方法模拟了剪切流驱动液滴在固体表面变形运动过程并与实验结果和VOF方法模拟结果进行了对比验证。结果表明:该方法在处理壁面附着力问题时精度较高,稳定性较好,适合处理工程中剪切流驱动液滴在固体表面变形运动问题。     

固体火箭发动机粘接界面蠕变损伤研究进展

固体火箭发动机粘接界面在长期立式贮存下因蠕变效应产生损伤。本文从蠕变条件下界面损伤影响因素、界面损伤测试试验和界面损伤数值模拟3个方面综述了相关研究进展,指出了蠕变条件下粘接界面累积损伤不容忽视,总结了试验和数值模拟研究中的不足,并进行了展望。分析认为,试验研究的难点是设计合理的试验和选取有效表征损伤时效性的变量,数值模拟研究的重点是构建含损伤的蠕变型界面内聚力本构模型,以期为开展贮存条件下粘接界面的性能评估研究提供一定参考。