表面组装焊点内部应力—应变场的数值模拟(Ⅱ)——焊点失效的主控力学因素

温度循环载荷可以在焊点界面处形成足以导致空洞损伤发生的高应力三轴度。针对温度循环载荷下软钎焊焊点界面空洞损伤的失效行为特点 ,结合焊点内部应力—应变场分布特征及其温度历史相关性 ,提出了相对损伤应力这一概念 ,并以此作为温度循环载荷下软钎焊焊点失效的主控力学因素。分析了温度历史不同阶段对焊点失效行为的影响 ,结果表明高温保温阶段焊点内部最容易发生空洞损伤。     

板翅结构钎焊残余应力与热变形的有限元分析

对微小尺寸的镍基钎焊不锈钢板翅结构在真空钎焊过程中产生的残余应力分布与热变形状况进行研究分析.采用有限元方法对三层结构的钎焊过程进行了热-力分析,分析考虑真空钎焊的加热特点同时考虑板翅材料和镍基钎料与温度相关的材料特性,得到了钎焊过程中结构的温度变化规律以及钎焊后的残余应力分布和热变形特征.结果表明,隔板与翅片具有不同的热变形特征,板翅钎焊接头钎角处应力状况复杂,易萌生裂纹导致板翅结构的失效,需要选择合适的钎焊时间以得到较好的钎焊接头.     

不锈钢板翅结构钎焊残余应力对蠕变的影响

利用有限元法,对微小尺寸的镍基钎焊不锈钢板翅结构进行600 ℃下的蠕变有限元分析,讨论钎焊残余应力对蠕变变形的影响.结果表明,由于镍基钎料BNi-2和不锈钢母材SS304力学性能的差异以及钎焊夹具的约束作用,钎焊后在接头处产生了较大的残余应力,对不锈钢板翅结构高温下的蠕变行为产生很大影响,在强度设计中不能忽略.初始应力和蠕变应变的分布规律具有一致性.隔板和翅片具有不同的应力应变分布特征,隔板侧的蠕变开裂的倾向比翅片大.钎角处蠕变应力和应变集中,易萌生蠕变裂纹.研究结果为不锈钢板翅结构钎焊接头的高温强度设计提供参考.     

AZ91镁合金热挤压变形的力学模型研究

在应变速率为0.01～50s-1时、温度为300～450℃条件下,在热压机上对AZ91镁合金的高温热压缩变形特性进行了研究,并通过金相显微镜观察合金热变形过程中的组织变化情况.研究发现,应力、应变曲线随温度的升高而降低,随应变速率的升高而升高.为了消除热电偶测温的滞后性对试样温升的影响,对实测流变应力值进行了修正.在相同应变速率、相同应变下,修正的应力要高于未修正的应力.     

表面组装焊点内部应力—应变场的数值模拟(Ⅰ)——应力—应变场分布特征及其动态特性

针对表面组装焊点的实际服役条件 ,对温度循环载荷下其内部应力—应变场的分布特征进行了有限元数值模拟。结果表明 ,温度循环在焊点内部导致应力循环 ,应力循环导致热棘轮效应 ,即非弹性应变累积 ;在温度历史过程中 ,应力—应变场等值分布图呈现动态特性 ,且与温度历史相关。     

三通管复合胀形与轴向压缩胀形工艺研究

采用显示动力分析软件ANSYS／LS—DYNA建立复合胀形三维有限元模型，深入研究了三通管液压胀形过程中应力应变分布规律，系统比较了轴向压缩胀形和复合胀形过程中应力应变变化规律、胀形支管高度、壁厚分布的差异。研究表明：复合胀形较轴向压缩胀形应力应变分布更均匀、壁厚分布更均匀、更易获得较大的支管高度。     

保温时间对钛合金板翅式换热器真空钎焊过程温度场及残余应力的影响

钛合金板翅式换热器成品率较低、残余应力较大,该文针对钛合金板翅结构真空钎焊过程开展热-固耦合建模与仿真研究,阐述了钎焊过程温度均匀性及残余应力分布特征,探明保温时间对钛合金板翅式换热器真空钎焊过程温度场及残余应力的影响机理.结果表明,板翅结构两侧温度较高,中部温度较低,延长保温时间可有效改善板翅结构的温度均匀性.残余应力均主要集中于翅片上表面与隔板背侧中部,在钎缝及夹持点处存在明显的应力集中现象,保温时间越长翅片钎缝的残余应力越小.模拟得到钛合金板翅式换热器真空钎焊中残余应力与试验结果相吻合,相对误差为5.3%,验证了该模型的准确性.     

不锈钢板翅结构蠕变的有限元分析

基于有限元软件ABAQUS,利用Norton蠕变本构关系及镍基钎料BNi-2和不锈钢母材SS304在600℃的蠕变参数,对不锈钢板翅结构进行蠕变有限元分析,预测其在高温环境下服役105h的应力、应变分布规律和危险位置.利用有限元分析获得了板翅结构在钎焊过程中产生的残余应力的分布规律,讨论了残余应力对蠕变变形的影响.结果表明,由于钎料和母材力学性能参数的不匹配以及钎焊夹具的约束作用,产生了较大的残余应力,对板翅结构的蠕变变形产生较大影响,故在板翅结构的高温强度设计中,残余应力不可忽略.钎角处蠕变应力和应变集中,易萌生裂纹,成为最薄弱的环节.     

热循环作用下SnAgCu-CNT搭接焊点蠕变行为数值模拟

采用有限元方法分析了钎焊搭接SnAgCu-CNT焊点在125～-40℃温度循环载荷条件下的蠕变应变和应力分布.结果表明,经过4个温度循环周期后,SnAgCu-CNT搭接焊点发生了明显的剪切变形,产生了显著的上下表面相对位移.焊点的最大等效蠕变应变位于焊点与焊盘界面边缘沿长度方向上的中点处,最小蠕变应变位于焊点的中心处.有限元的计算结果与实际热循环试验的结果相一致.最大蠕变应变节点的蠕变应变和应力随时间变化的曲线呈现出明显的周期性和累积效应.     

热流道板真空钎焊有限元模拟与分析

采用BNi-2镍基钎料对热流道板进行真空钎焊,须根据钎焊件设定加热工艺曲线。加热工艺曲线的设定是钎焊过程最重要的环节之一,决定着钎焊的质量和效率。该文结合真空加热的特点及钎焊要求,运用Ansys有限元软件数值模拟的方法,对壁厚、体积较大的多层热流道板真空钎焊进行仿真分析,通过对比不同工艺方案及不同钎焊件的模拟结果,探究真空钎焊过程升温规律,从而调整各阶段的相关参数及制定合理的加热工艺曲线,避免了现场反复调试参数造成的资源浪费,节约了时间和成本,提高了效率。此外,通过在实际钎焊试验过程中布置热电偶对钎焊件测量温度,并与数值模拟结果对比,两者基本吻合,验证了有限元分析的准确性,能为之后其他零部件的真空钎焊提供参考。     

Allowance for the interaction between the underwater electric discharge channel plasma and the shock wave reflected from the chamber’s wall

The numerical simulation of a spark discharge formed along the axis of a cylindrical chamber filled with water has been carried out in the magnetohydrodynamic approximation. The simulation results are compared with the data known from the literature. The analysis of the spatiotemporal distribution of the pressure and temperature in the discharge chamber has been performed with due account for the interaction between the shock waves excited by the spark discharge and reflected from the chamber’s wall and the plasma channel.     

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 通过建立圆管状燃烧室内甲烷气体燃烧的数学模型,对燃烧室回流区的温度场、速度场、流场以及甲烷、氧气、二氧化碳以及氮氧化合物的质量分数进行了数值模拟。通过改变入口高温空气的预热温度,数值模拟了以上变量的分布规律。研究结果表明,提高空气的预热温度,燃烧室内的反应进行越彻底,温度分布更均匀。研究结果对燃烧室的设计和燃烧室工况分析具有指导意义,所建立的数学模型为燃烧室几何和结构设计和燃烧过程操作中进行定量分析的有效手段。     

制孔分层损伤对CF/PEEK复合材料拉伸性能和表面应变分布的影响

目的 研究钻削制孔表面分层损伤与拉伸载荷下开孔碳纤维增强聚醚醚酮（CF/PEEK）复合材料表面应变分布的相关性。方法 通过对CF/PEEK复合材料层合板进行钻削制孔实验,分析不同进给速度对钻削温度、钻削轴向力、制孔出口表面分层和孔壁表面损伤的影响。采用数字图像相关技术（DIC）和力学实验相结合的方法,研究分层损伤程度对开孔CF/PEEK复合材料层合板拉伸性能和表面应变分布的影响。使用扫描电镜观测开孔试件的断裂形貌,分析开孔试件受拉伸载荷时的破坏模式。结果 随着进给速度的增加,钻削温度降低,钻削轴向力提高,出口表面分层和孔壁损伤程度加剧。随着分层损伤程度的增加,层合板的拉伸强度呈现出降低的趋势,试件的拉伸强度从558.4 MPa降低到525.63 MPa,降低了5.87%。在中应力和高应力状态下,试件x方向的最大负应变随着分层损伤程度的增加而增加。在高应力状态下,试件y方向的最大正应变随着分层损伤程度的增加而增加。试件的断裂方式主要是基体开裂、分层和纤维撕裂,断口有纤维脱落和纤维拔出,垂直于载荷方向的纤维破坏模式为剥离破坏,与载荷方向一致的纤维破坏模式为拉伸破坏。结论 钻削制孔表面分层损...     

磁力泵隔离套充液拉深成形模拟分析

运用板料成形有限元软件,对磁力泵隔离套零件的充液拉深成形过程进行模拟,获得成形后的零件成形极限图(FLD)和侧壁厚度分布图,研究了在确定的压边力、凹凸模圆角半径和摩擦系数下,液室压力、压边间隙对零件成形质量的影响规律。研究表明,当液室压力为40 MPa时,侧壁厚度分布范围在0.932~1.027 mm之间;压边间隙为1.08 mm时,零件的侧壁厚度最大减薄率为8.8%;通过控制液室压力为40 MPa、压边间隙为1.08 mm时,试验件壁厚均匀、减薄率低,获得较佳的成形效果,试验结果也进一步验证了结论的有效性。     

Csf/Al复合材料热压缩变形力学行为的数值模拟

与长碳纤维增强铝基复合材料相比,短碳纤维增强铝基复合材料的最大优点是可以进行二次塑性加工。在复合材料塑性加工中,加工工艺参数对复合材料性能的影响很大。然而由于复合材料界面结构、成分的复杂性和微观性,实验研究无法给出定量的细节过程描述。文章借助数值模拟手段,全面细致地模拟了变形量、温度对复合材料塑性加工的影响,研究了塑性加工时复合材料的应力应变分布规律。实验结果表明,塑性加工时应变主要集中在纤维端部附近,全面进入屈服后纤维的受力随变形量的增加而缓慢增加,变形温度越高,纤维与界面的受力越小,变形越均匀,对保持纤维的长度和界面的性能越有利。     

合金液雾燃烧过程中的反应速率与温度场

影响合金液雾燃烧工艺过程中氧化燃烧反应速率的关键因素是金属或者合金液雾滴径大小 ;液雾滴径越小 ,氧化燃烧反应速率越大 ,也越有利于金属或者合金液雾的完全氧化。燃烧室流场可分为内回流区、旋转射流区和外回流区 3大场区。液雾燃烧系统的温度场为一以燃烧“核心”为球心的等温球面 ,球面半径越大 ,温度越低 ,而至封围其雾化燃烧室的周壁处温度最低。     

有限元法计算模拟金刚石合成腔内的电学场

本文运用有限元法和专业有限元分析软件计算模拟出了金刚石合成腔内的电势、电场强度及电流密度。并对计算结果进行了后处理，绘制出了合成腔内各电学场的云图等高线，以及合成棒的对称轴线和母线上电流密度分布的二维曲线图。这些后处理结果定量而直观地描绘出了金刚石合成腔内电学场的分布规律：导电钢碗附近的电流密度最大；距离钢碗越远，腔体边缘的电流密度越小，电流逐渐由边缘向中心轴汇聚。最后，我们分析认为，这种不均匀的分布是由于导电钢碗的截面积过小造成的，同时这也将影响合成腔内温度场的分布。     

Magnetoelastic performance of 〈110〉 aligned polycrystalline Tb0.3Dy0.7Fe2

The magnetoelastic performance of <110> aligned polycrystalline Tb_0.3Dy_0.7Fe₂ was investigated. It has been found that the strain-stress curve is nearly linear without magnetic field, reflecting the purely mechanical elastic properties of the Tb_0.3Dy_0.7Fe₂ rod. The strain-stress curve exhibits a complex behavior in magnetic field and can be divided into three stages. The different stages are explained with magnetic domains in the Tb_0.3Dy_0.7Fe₂ rod alloy and the higher the magnetic field, the larger the stress to switch domains. The Young's modulus is also obtained from measuring the strain-stress curve and the variability of Young's modulus as the strain is analyzed.     

精密数控机床闭式静压导轨结构设计及油腔流场研究

针对精密数控机床对导轨精度的要求,设计一种基于薄膜反馈节流器的闭式静压导轨系统,并根据无穷大刚度原则计算了导轨的结构参数。利用三维软件SolidWorks建立静压导轨油腔的三维模型,导入流体力学软件FLUENT的前处理器Gambit进行网格划分;在设定一定进口压力条件下,给定导轨在静止状态和移动状态下的静压腔流场与温度场的变化规律。通过FLUENT的数值分析得到:在相对静止状态下,静压腔的流场成对称分布;相对速度变大时,静压腔流场在边缘区域压力成不规则的下降,温度在此区域急剧上升,容易出现"气穴"现象,致使油液发热,从而导致导轨运动精度降低。     

非晶制带冷却辊热流与温度场数值模拟

冷却辊温度是影响非晶带材质量的关键因素, 为此应用流体动力学软件FLUENT模拟了冷却辊外壁面沿圆周方向的热流分布,以此为边界条件,采用有限元分析法对冷却辊进行了稳态温度场分析,获得了冷却辊内外壁温度场分布,讨论了冷却辊辊厚和冷却水通道高度对冷却辊温度场的影响规律。结果表明：减小冷却辊厚度可降低冷却辊外表面温度,提高内表面温度;减小冷却水通道高度可以降低冷却辊内外表面温度。通过综合分析,得到冷却辊内外表面温度在一定范围内的最优化设计方案,为非晶带材冷却辊的设计及优化提供理论支持。