铝合金铸热裂预测数值模拟研究进展

热裂是铝合金熔铸过程中常见的一种铸造缺陷,是工业生产大型均质无缺陷铸锭所面临的重要挑战之一.尽管经过几十年的研究提出了很多理论和模型,但是在对热裂本质的认识上仍存在很多不足和局限性.本研究从固液两相区的性能测量,数值模拟研究所需边界条件的设置,热裂判据的开发及数值模拟的应用等多个方面,总结了铝合金熔铸热裂预测研究中数值模拟方面的研究进展,并就其发展方向提出了建议.     

有限元模拟预测AA6111合金半连续铸件的热裂敏感性（英文）

为了预测凝固过程中的热裂敏感性(HTS)并提高铝合金铸件的质量,采用直接有限元(FE)方法建立AA6111的本构方程。通过有限元模型和热撕裂准则的耦合,建立用于工业AA6111合金半连续铸造的热撕裂模型。将此模型应用于实际制造过程,表征铸造速度、底部冷却、二次冷却以及几何形状变化对HTS的影响。结果表明,铸坯的HTS随着速度和铸坯半径的增大而增加,而随着底部界面传热系数或二次水冷却速率的增大而降低。该模型展示出在模拟热裂引发时结合最大孔隙率的能力,这将对优化铸造条件和化学成分以达到HTS最小化从而控制铸造质量产生重大影响。     

惯容器对双层隔振系统动态性能的影响

设计了一种动力设备双层ISD隔振系统,推导了双层ISD隔振系统的机械导纳和传递率计算公式,探讨了惯容器对双层ISD隔振系统固有频率及振幅比的影响。研究结果表明,在上层或者下层安装惯容器,可降低双层振动系统垂向的固有频率,减小两个固有频率之间的间距,降低自由振动的振幅比;在下层安装惯容器,则相当于增加了中间质量的参振质量,可改善双层隔振系统的隔振性能,或者在保持原有隔振效果的基础上有效减少中间质量,这可解决双层隔振系统的中间质量较大带来的弊端,从而实现双层隔振系统的轻量化设计。研究结果有利于惯容器在舰船双层隔振中的工程应用。     

一种基于反应谱理论的结构抗震性能能量判据

基于弹性反应谱理论,提出了一个用于评判结构抗震性能的能量判据,导出了相应的计算公式。其基本思想是通过计算地震时经地面输入到结构体的势能,对不同设计方案的抗震性能做出评判。采用本文提出的方法,对工程实例进行了计算,结果表明,该能量判据在工程方案的比选和优化方面较具实用价值。     

基于热场的铝合金电子束焊缝余高数值模拟

文中基于熔池凝固收缩和补缩理论开发了临界固相率与Niyama判据相结合的余高判据式程序,并采用它对20 mm厚2219高强铝合金未熔透电子束焊焊缝余高产生原因进行了模拟探索和试验验证. 结果表明,焊缝的中上部区域存在有大量凝固阶段未收缩的疏松间隙,这些间隙体积的存在导致了焊缝表面余高的形成. 通过计算和与试验件对比可知,模拟得到的余高尺寸和焊缝体积膨胀率误差分别在11%和23.67%左右,可见采用余高判据式程序能够对焊缝余高的产生进行合理地数值预测.     

挤压态42CrMo钢热塑性加工图及稳态变形参数识别

通过挤压态42CrMo钢多组试样的热压缩实验获得应变速率为0.01～10 s-1、变形温度为1123 ～1148 K条件下的真应力-应变数据,以此作为计算应变速率敏感指数(m值)、能量耗散因子(η值)和失稳判据(ξ值)三重判据的底层材料数据.利用三重判据构建的加工图对挤压态42CrMo高强度钢的热成形过程进行分析,得到了挤压态42CrMo强度钢在成型过程中的稳定区域和流变失稳区.结果表明:42CrMo钢的最优变形热力参数处于具有较高η值和较高ξ值的区域内.     

振动时效效果判定方法的研究

通过对残余应力判据法、精度稳定性判据法、参数曲线判据法的评定原理、特点和应用范围进行比较,给出了不同材料的时效效果判断依据.然后结合当前振动时效技术的最新研究成果,对现有的振动时效判据进行了完善,并分析了动应力判据法这一新的时效判断方法.通过本文的研究,为振动时效技术的推广应用提供了技术支持.     

考虑地震输入机制的强度折减动力有限元方法

为研究边坡在地震作用下的稳定安全性和地震波在边坡介质中的传播,基于强度折减原理,提出了能计入无限地基辐射阻尼效应的边坡地震动力显式有限元方法和与之对应的边坡失稳判定标准。编写相应的计算机程序与ANSYS/LS-DYNA计算软件实现了无缝连接。经典算例表明,本文强度折减方法和失稳判据的正确性以及ANSYS/LS-DYNA无反射吸能边界的适用性,边坡工程实例分析表明上述方法在边坡动力稳定分析中具有一定的可行性。     

强度准则和失稳判据对有限元强度折减法结果的影响

本文主要研究有限元强度折减法的强度准则和失稳判据问题,从强度折减法基本原理出发,将边坡强度参数进行折减,利用理论分析与数值计算相结合的方法,通过对比分析研究了强度准则与失稳判据的影响。研究表明:在π平面上强度准则围成的圆的半径越大,所得的安全系数则越大。与传统的极限平衡方法的安全系数结果相对比,等面积圆强度准则结果与之相近。3种边坡失稳判据中塑性区贯通判据判断的安全系数偏保守,与Bishop法计算结果较为一致,收敛标准的安全系数偏大。