冷却方式对Zn-Cu包晶合金微观组织的影响

对采用不同冷却速度、不同散热条件的铸型得到的Zn-2.98Cu包晶合金的微观组织进行了研究.研究表明:在常规的砂型和金属型铸锭中,其微观组织为ε相 η相基体;在具有定向温度梯度的铸锭中,得到了定向的ε相枝晶 η相基体和定向的层片状(ε η)组织;并对层片状组织做了进一步分析,得到的Zn-Cu包晶合金层片间距平均值λ=4.06μm.     

Lattice Boltzmann方法在枝晶生长模拟中的应用

将模拟流场和浓度场的Lattice Boltzmann方法(LBM)和一个模拟枝晶生长的改进cellular automaton(MCA)模型相耦合,模拟了合金凝固过程中单枝晶在纯扩散和存在对流两种条件下的生长行为.结果表明:在纯扩散条件下,枝晶呈现对称生长形貌;但存在对流时,枝晶的生长在上游方向得到促进,而在下游方向受到抑制,形成了非对称的枝晶生长形貌.模拟的纯扩散和对流枝晶形貌与前期的MCA-传输模型的模拟结果吻合较好.     

微观浓度场对银生长形貌的调控作用

利用原位光学显微镜和计算模拟技术研究了材料生长界面微观浓度场对材料结构演化的影响。在电沉积法制备银颗粒中,通过调控电位在电解液中生成氧化银胶体粒子。在外加电场作用下胶体粒子在溶液中运动,进而带动溶质的定向迁移;通过外加电场控制胶体粒子迁移速度,调控生长界面溶质浓度分布。随胶体粒子迁移速度增加,界面传质增强,颗粒生长前沿扩散层变薄,浓度梯度变大,银颗粒形貌由球状纳米晶变为对称枝晶结构,生长速度由10 μm²/s 增大到60 μm²/s。最后结合格子Boltzmann模拟结果,验证了界面浓度场对银颗粒形貌演化的调控作用。     

CA-LBM模型模拟自然对流作用下的枝晶生长

建立了一个基于二维的元胞自动机-格子Boltzmann方法(cellular automaton-lattice Boltzmann method,CA-LBM)的耦合模型,对自然对流作用下枝晶的生长行为进行模拟研究.本模型采用CA方法模拟枝品的生长,采用LBM对自然对流及由对流和扩散控制的溶质和热传输进行数值计算.通过计算方腔自然对流问题对模拟自然对流、溶质和热传输的LB模型进行了验证.应用所建市的CA-LBM耦合模型模拟研究了合金中单枝晶和多枝晶在自然对流作用下的生长规律,并将单枝晶上游尖端的稳态生长模拟数据与解析模型的预测结果进行了比较.结果表明,模拟结果与理论预测值吻合良好,自然对流会对枝晶的生长产生重要影响.     

复杂结构的风激随机振动分析

将随机振动虚拟激励法引入风工程,用于求解大型复杂结构抖振响应。计算自动包含了激励之间的非完全相关性、振型之间耦合项的贡献,并且保持了高效、快捷的特点。特别适合于实际工程应用。以一座大型门式起重机的抖振响应为例,分析了风激励振动对操作平顺性的影响。     

电子束选区熔化增材制造熔池演化多尺度模拟

电子束选区熔化增材制造是金属增材制造领域的重要发展方向。为了理解和控制电子束扫描过程中熔池流场与温度场演化规律,并进一步探明和预测凝固成形件的微观组织形成过程,提高零件的冶金质量和力学性能,本文采用基于格子玻尔兹曼方法及有限体积法混合格式的三维传热传质模型,对熔池的形貌尺寸、温度场、流场及相场演化进行模拟。结果表明,当电子束扫描速度从800 mm/s增加到1600 mm/s时,冷却速度从0.19 K/μs增加到0.45 K/μs,温度梯度从0.99 K/μm增加到3.72 K/μm。进一步采用基于格子玻尔兹曼方法的微观枝晶生长模型探究微观组织形成机制,研究发现,固液界面处出现沿温度梯度方向生长的柱状晶,且电子束扫描速度越大,柱状晶生长越快,熔体流动可在一定程度上促进柱状晶的生长。     

大型结构安装TMD后的简谐强迫响应数值解

对于有正交阻尼特性的大型结构在安装TMD系统进行减振后,新生成的组合系统将失去正交阻尼特性,从而难于用实模态进行解耦降阶。本文提出一种直接解法,利用原结构的实模态,精确迅速地计算组合系统的强迫振动。