交联环氧树脂热力学性能的分子模拟

为了更加真实、高效地模拟环氧树脂聚合物体系,通过分子动力学模拟的方法,研究了以双酚A二缩水甘油醚为环氧单体、间苯二胺为固化剂的环氧体系的动态交联过程.采用一种能够建立高交联度环氧树脂网络结构的算法,并对比了不同交联过程中能量的变化情况.通过记录退火过程中材料的温度-密度曲线,求得不同交联度下材料的玻璃转化温度T_g.采用了非稳态拉伸的方法获得材料应力-应变曲线,并对弹性阶段进行线性拟合进而求得拉伸弹性模量.模拟结果表明：在环氧树脂交联过程中,使用模拟退火方法能够比常规方法更快地达到更高的交联度,且分子结构更加松弛.随着交联度的升高,环氧树脂玻璃转化温度提高,最高玻璃转化温度出现在交联度为80%的体系中,约为431 K;环氧树脂拉伸弹性模量不受拉伸速率影响,但较大拉伸速率能够提高材料的屈服点,交联能够有效增强环氧树脂的力学性能;在玻璃转化温度前,随着温度的升高,交联环氧树脂的热导率降低,计算的热力学性能参数与现有理论和实验数据较吻合.

     

超高强钢点焊结构疲劳试验分析

以超高强淬火钢22MnB5为母体的点焊结构为研究对象,分别通过恒压和锻压工艺,利用光学显微镜,运用成组法进行了疲劳试验测试分析,结果表明,锻压和恒压二种工艺的p-S-N曲线显示出前者比后者工艺的疲劳寿命分散性略大及两种工艺的断裂模式基本相同,裂纹在焊核与热影响区交界处发生,并进一步向两侧较对称扩展至母材区,成为裂纹起裂点.异种母材与同种母材的试样发生疲劳断裂的位置相同,均为焊核与内层热影响区的交界处,异种母材的试样在裂纹扩展形态具有不对称性,疲劳失效均发生在低碳钢焊核处,得到三种应力等级下焊点的疲劳寿命变化曲线.     

电阻点焊力学特性的研究进展

从点焊数值模拟、残余应力、疲劳寿命、焊点优化等方面论述了近年来电阻点焊的研究历程.并且分析了在电阻点焊研究中已经取得的成果以及还存在的问题,探讨了电阻点焊结构的未来发展方向.     

二维连续体结构形状优化及其在MSC Nastran上的二次开发

将响应面方法引入到二维连续体结构形状优化中,结合有限元方法,通过一系列的结构分析,近似拟合出状态约束(应力和位移)对设计变量的显函数,代替复杂的解析灵敏度分析,以MSC Patran为平台采用PCL语言开发二维连续体形状优化的程序. 文中算例通过与差分法的比较表明这一方法的有效性和可靠性.     

不同工艺下超强钢点焊残余应力的试验分析

为了分析在不同工艺下电阻点焊对超强钢焊接构件内部残余应力的影响,文中试验选用B1500HS快冷淬火后的超高强钢薄板,通过德国NIMAK点焊机器人进行电阻点焊,制备焊接构件,并通过X射线衍射法测量点焊构件焊核区、热影响区、母材区表面处的残余应力,分别从电极直径、焊接电流、锻压力方面考察不同工艺对超强钢点焊构件残余应力的影响. 结果表明,残余应力以焊核为中心基本呈对称分布,从焊核到母材,数值先增大后减小,在热影响区处达到最大值且为拉应力,远离焊核区降低为压应力,且拉应力最大值明显高于压应力最大值;残余应力随电极直径增大而增大;残余应力随着电流增大其最大值先增大后减小;锻压力可以降低残余应力峰值.     

过载拉伸消除不锈钢焊接残余应力的数值分析

用试验与数值模拟相结合的方式对过载法消除残余应力做了定量分析.采用SYSWELD软件对多层焊进行焊接模拟,得到焊接后残余应力场,将其导入Nastran软件,再进行过载拉伸模拟,研究其残余应力的变化规律.结果表明,随着过载拉伸作用的逐步增大,焊接残余应力峰值大幅降低,且焊接残余应力分布更加均匀,但是超过一定数值以后,残余应力消除的效果逐步减弱.计算结果与X射线测量结果趋势吻合,表明该数值方法是可行的.研究方法和研究结果对焊接残余应力消除提供参考.     

超高强钢焊点的S-N对数正态分布

为了研究超高强钢焊点的疲劳性能,以22Mn B5点焊结构为研究对象,采用中频伺服点焊设备对2 mm厚试件进行了焊接.利用高频疲劳试验机、激光补焊设备和光学显微镜,研究了不同焊接工艺参数下试件的S-N曲线.结果表明,焊接时间与电流参数会对高应力等级焊点的疲劳寿命产生明显影响,而其对低应力区焊点的疲劳寿命影响较小.合理的工艺参数可以有效提高焊点的疲劳寿命.利用激光工艺对焊点的微小圆周薄弱区进行补焊后,可以有效增强焊点的结构强度.     

基于响应面法的超高强钢点焊结构的尺寸优化

以超高强钢点焊结构为研究对象,使用ANSYS软件中的APDL语言进行参数化建模,对结构的静强度进行分析,与试验比较验证了模型的有效性.在此基础上建立优化模型,以结构用料最少为目标,对点焊结构中的尺寸参数进行优化,优化过程中采用响应面法将应力约束显式化,得到函数表达式,然后运用序列二次规划算法对非线性模型进行优化求解,从而有效地避免了求解缓慢和振荡的问题.此外采用C语言编写计算程序,实现了优化计算程序的自动计算,有效地提高了计算效率,优化算例表明该方法有效可行.