细化钨合金力学性能研究与数值模拟

针对晶粒度分别为1～3μm,10～15μm,30～40μm的细化钨合金材料,采用单轴拉伸实验研究了3种材料在准静态条件下的力学性能,获得了3种材料在不同加载速率下的应力-应变曲线和静力学基本参数. 在实验的基础上,运用有限元计算软件ANSYS,建立了能够反映钨合金材料微观结构特征的计算模型,模拟了不同体积分数、不同颗粒形状、不同晶粒度钨合金材料在静态拉伸载荷作用下的力学性能,给出了钨合金材料的应力-应变曲线,分析了钨合金力学性能与钨合金各微观参量之间的关系.     

二维点电流势场有限元分析

本文提出一种使用有限元方法计算点电流场势场的模型。利用有限元对边界没有限制的特点，计算了十字形二维电流场电势分布，并且理论上证明了计算的正确性。     

基于ANSYS的中厚板焊接有限元三维数值模拟

基于大型有限元分析软件ANSYS，对中厚板焊接的温度场和应力应变场进行三维数值动态模拟，并将计算量控制在可接受的范围内。建模时采用两种单元结合以获得焊缝处细密、远离焊缝处粗略的不均匀网格，热载荷施加过程中采用余量控制法，应力应变场的分析采取了一系列非线性措施。计算结果表明在焊接和冷却过程中角变形沿纵向并不总是线性分布的。     

钨含量和颗粒形状对钨合金力学性能的影响

采用MTS810材料疲劳实验系统,开展了不同粒径91钨合金材料的准静态单轴拉伸实验研究,获得了材料的应力应变曲线和静态力学性能参数。在此基础上,建立了能够反映钨合金材料宏微观特征的计算模型,数值计算了不同颗粒形状、不同钨含量合金材料在准静态拉伸载荷作用下的力学性能。得到了其整体的应力应变曲线以及钨合金屈服强度与钨合金微观参量之间的关系。并分析了钨合金材料的内部应力和应变场。结果表明:计算结果和实验结果吻合较好,随着钨含量的增加,钨合金的屈服强度增加,但其延伸率均降低;随着长径比的增加,钨合金的屈服强度有所增加,且随着长径比的增加,屈服强度的增加变得缓慢。为进一步钨合金材料性能的研究提供了重要的指导作用。     

开关磁阻电动机电磁场的二维有限元全场或计算与分析

用二维有限元法详细计算了一台１．５ＫＷ开关磁阻电动机电磁场，共进行了８种电流状态下转子在１４种不同位置时共１１２个方案的计算。在此基础上分析了开关磁阻电动机的磁场分布，磁链一电流征及转矩与功率计算；提供了一整套完整的微机二维有限元计算机电磁场ＦＯＲＴＲＡＮ程序及全场或自动细分；自动旋转场或信息生成程序。     

模拟电流法

本文通过计算示例论证了模拟电流法不但能计算均匀媒质内的磁场,还可以计算分层媒质内的磁场以及正弦似稳场。本文又提出了将模拟电流法使用于分层媒质时选取统一参考点的方法;提出了当参考点和某一匹配点重合时或作为边界条件的磁位值为未知数时,应用模拟电流间的关系作为约束条件。并指出,对于不同的具体问题,计算结果和约束条件之间的依赖关系决定于唯一性定理。文后,用模拟电流法计算了三相工频电炉馈电线中的电流分布,结果和映射法结果基本相符。     

开关磁阻电动机电磁场的二维有限元全场域计算与分析

用二维有限元法详细计算了一台１．５ＫＷ开关磁阻电动机电磁场，共进行了８种电流状态下转子在１４种不同位置时共１１２个方案的计算。在此基础上分析了开关磁阻电动机的磁场分布；磁链－电流特性及转矩与功率计算；提供了一整套完整的微机二维有限元计算机电磁场ＦＯＲＴＲＡＮ程序及全场域自动细分；自动旋转场域信息生成程序。     

有限元模拟在外斯型电磁铁设计中的应用

设计了一个外斯型电磁铁,采用有限元方法对其磁场强度进行了三维模拟。推导了极头的设计方法,并计算了不同气隙间距和不同线圈电流条件下的磁场分布。结果表明,采用有限元模拟后的磁场比用简单磁路方法计算的结果更加准确。     

风力发电结构有限元建模及其地震响应分析

为研究不同精细程度的风力发电结构有限元模型在不同分析目的下的适用性,基于2MW三桨叶水平轴风力发电机,采用有限元软件ANSYS建立七种不同精细程度的风力发电结构有限元模型,以风力发电结构地震响应分析为例,得到各模型的响应结果,分别从变形、内力、应力以及应力集中四个方面分析各个模型的计算结果.研究结果表明:在计算风力发电结构的变形时,由于上部机舱及叶片对其影响较小,采用低阶单元即可得到较好的模拟结果;在计算塔底截面剪力和截面弯矩时,考虑机舱及叶片的有限元模型得到的结果较为精确,单元选择时需采用高阶实体单元;不考虑叶片、轮毂以及机舱得到的塔筒截面应力离散性较大,采用壳单元可较好地模拟塔筒截面应力;叶片、机舱等上部结构对门洞局部产生的应力集中影响较大,在计算时建议应用塔筒采用壳单元、门洞局部采用实体单元的多尺度模型进行模拟.     

公路组合桥面钢桁梁桥整体式节点计算对比

钢桁梁桥在进行全桥有限元计算时,节点的精确模拟与否直接影响计算结果的准确性.传统空间梁单元模型只能反映结构的整体受力,不能反映局部详细应力分布,然而局部应力分布也是桥梁设计的重要依据.为了对比分析空间梁单元模型与精细组合单元模型节点刚性对全桥整体变形和应力分布的影响,以跨径90 m、桥面宽18m公路简支钢桁梁桥为研究背景,分别采用Midas Civil与ABAQUS有限元软件建立三维梁单元模型与精细组合单元模型.采用不同恒载与车辆荷载工况进行加载,对比分析了梁单元模型与组合单元模型相应杆件的应力分布与相对差值;最后通过实桥原位实验证明了精细组合单元模型计算结果的有效性.研究表明,三维梁单元模型简单易行,可以快速给出钢桁梁桥整体计算结果,而精细组合单元模型能够准确考虑节点刚性对于钢桁梁桥整体变形的影响,并给出关注部位详细应力分布.     

三角单元部分电导率分块连续变化点源二维电场有限元数值模拟

为了易于模拟地形和地电体,有限单元被设计为三角单元,考虑到实际中岩石,矿物的物性参数均是变化的,单元内电导率被设计为双线性变化,导出一种点源二维地电断面电位计算的有限元方法,该法首先给出沿走向方向进行傅氏变换后的电位的变分问题,然后用有限元方法进行数值计算,最后通过傅氏反变换 ,求得空间域电场。     

基于正交试验对铸造铝合金电导率和抗拉强度影响规律的分析

挑选了铝合金中常用的9种合金元素,根据这些元素对铝合金物理性能和微观组织的影响规律和影响机制进行了分类。通过设计四因素三变量正交试验分析了这些合金元素对Al-7Si合金导电性能和抗拉强度的影响规律,为开发兼具高导电(热)性能和高强度铸造铝合金提供了有价值的工艺参考。通过对比发现,Sr元素能有效将共晶Si相变质为纤维状,这有利于合金电导率的提升;质量分数为0.6%的Fe也能适当提升合金的电导率。Sb元素能有效将共晶Si相变质为细小片状,这有利于合金抗拉强度的提升;质量分数为0.5%的Ni或0.5%的Zn也能适当提升合金的抗拉强度。Sr和Sb同时加入合金中,共晶Si相的变质效果会恶化,并导致粗大片状共晶Si相析出。     

B元素对8030铝合金组织性能的影响

通过添加不同含量的B元素,制备了一系列8030（AlFeSiCuB）铝合金。采用扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）、透射电子显微镜（transmission electron microscopy,TEM）、拉伸测试和导电率测试等手段对其进行了表征。结果表明,添加B元素后明显细化了合金的晶粒,晶界也更加干净,经过均匀化退火后,晶界上的微合金化元素和杂质元素均匀地扩散到合金内部,进一步净化了晶界,合金的抗拉强度和导电率都得到明显的提高。当B元素的含量为0.04 wt.%（wt.%为质量分数）时,合金的综合性能最优,均匀化退火后,合金的导电率达到60.8 %IACS。经过90%的冷变形,合金的抗拉强度从94.1 MPa升高到167.2 MPa。     

CuCr复合材料的导电性

从金属与合金材料的电阻理论出发,通过分析相结构对材料导电性的影响,计算了不同相结构模型下的电导率,并与实际测量结果比较,研究了各模型的适用性,讨论并总结了影响电导率的因素,提出了一些提高材料电导率的方法和措施．     

三峡临时船闸3＃坝段位移场确定性模型

通过引入空间三维坐标,阐述了确定性空间位移场的建模机理及方法,即水压分量、温度分量及时效分量均采用有限元计算结果,应用粘弹性有限元模拟大坝的加荷过程,通过计算粘性位移场的建模机理及经拟合得到时效分量、结合三峡工程临时船闸３＃坝段,建立 位移确定性模型。     

多孔结构导电性能拓扑优化设计与实验验证

针对结构电导率受构型影响、导电性能难以准确评估等问题,提出一种多孔结构导电性能拓扑优化设计与实验验证方法。首先,研究了基于静电场理论的三维数值均匀化方法,实现了对三维多孔结构等效导电属性的评价。其次,基于变密度拓扑优化方法,以体积分数为约束条件,结合均匀化理论建立了微观尺度下多孔结构电导率最大化拓扑优化模型。然后,采用伴随变量法对目标函数进行了灵敏度分析,通过优化准则算法进行了求解,实现了不同初始结构设计和体积分数下多孔结构拓扑优化设计。最后,通过有限元分析和实验进一步验证了多孔结构的等效导电属性。结果表明：本文方法可有效优化多孔结构导电性能。     

电动车用轮毂电机场路耦合分析

针对电路模拟法和电磁解析法难以准确计及铁磁材料磁导率非线性的影响,以及磁场有限元法难以分析外电路为非标准正弦激励等问题,采用场路耦合法分析电动车用轮毂电机特性,将电磁场有限元方程与外电路方程联立求解,充分考虑外电路中时间谐波电流等非线性因素对磁场的影响,实现电磁场量和电气量的直接耦合。推导轮毂电机电磁场与外电路耦合离散方程、机械运动方程以及功率损耗方程,计算其负载感应电动势和功率损耗,对比分析磁场有限元法和场路耦合法计算结果的差异,并研究轮毂电机功率损耗密度的分布规律。分别采用磁场有限元法和场路耦合法计算在不同工况运行时电机的效率特性,通过样机实验对比分析,结果表明:场路耦合法计算结果更准确,证明所用分析方法的正确性。     

双辊铸轧超高强铝合金有限元数值模拟

采用有限元法对双辊铸轧7075和7050铝合金的工艺过程进行了数值模拟,研究了合金成分和铸轧速度对铸轧熔池内温度场、流场和凝固场的影响规律。结果表明,在同一铸轧速度条件下,随着合金的等效比热增大,合金在铸轧熔池内的温度梯度随之减小,凝固速率减慢;对于同一种合金,随着铸轧速度增加,合金的速度梯度随之增大,熔池内所形成漩涡的位置下降。模拟结果为下一步的铸轧实验提供了理论依据。     

基于GMM嵌入式智能构件的相变水冷温控方法研究

为克服基于GMM嵌入式智能构件温升引起的热误差,文中提出了一种相变与水冷相结合的组合温控新方法。介绍了基于GMM嵌入式智能构件的相变水冷组合温控机理,并对温控结构装置进行了具体设计。采用有限元方法,建立了基于GMM嵌入式智能构件的温度场模型。对基于GMM嵌入式智能构件在有无温控装置两种状态下分别进行了稳态热分析,并进行了动态加载实验。结果表明:相变水冷组合温控方法能有效抑制温升,适合基于GMM的嵌入式智能构件进行大电流、微精密加工场合。     

SF6气体放电通道的分形特征及计算机模拟

在探讨ＳＦ６气体放电树枝发展机理的基础上，利用计算机对放电通道的发展进行了模拟，并结合分形几何学计算出放电树枝的分形维数。在此基础上，探讨了放电起始场强对分形维数的影响。通过计算机模拟，得到了与实际放电树枝分形维数相近的放电模拟图形，同时也验证了放电起始场强和放电通道内部场强这两个参数对建立放电模型的重要性。