非椭球TiB2颗粒对复合材料有效性能的影响分析

非椭球颗粒Eshelby张量不为常数,没有解析解,理论计算中通常将非椭球颗粒简化为椭球形进行分析。实际材料中颗粒并非都为规则的椭球形,因此这种简化的合理性是有待讨论的。本文通过数值方法计算了几种特殊的非椭球颗粒的Eshelby张量和平均Eshelby张量,与有限元结果对比验证了数值结果的准确性。在此基础上,根据相互作用直推估计法分析了非椭球颗粒形状对有效性能的影响,并分析了用椭球颗粒代替异形颗粒的可行性。结果显示,数值方法计算的Eshelby精度较高,将对称性较高的非椭球颗粒等效为椭球颗粒是可行的,片状TiB2颗粒对材料刚度影响更大,将其简化为近似的片状椭球进行计算也将带来更大的误差。     

硬质合金残余热应力的理论计算与数值模拟

采用Eshelby理论计算与数值模拟相结合的方法分析了均质硬质合金内部微观应力,得到以下结论:根据Eshelby理论模型,当夹杂为椭球状时,夹杂内得到均匀的应力.应变场,且得到的结果为三轴应力,而当夹杂非理想形状时,由数值计算得出夹杂内的应力.应变场是不一致的,且夹杂内出现大的等效应力;当不考虑温度相关的材料参数时,数值模型和理论模型的结论一致,然而,当考虑温度相关的材料参数时,数值模型的结果远小于理论计算.因此,采用数值计算方法得到的结果更为精确.     

焊道简化对核电J形焊缝残余应力数值计算影响

焊接残余应力三维数值计算效率低下。本文研究了简化焊道(焊道分组)方法对核电J形焊缝三维残余应力数值计算效率和精度的影响。将18道焊接简化为10道焊接和5道焊接,比较了三种模型的计算效率和计算结果。结果表明:简化焊道模型的计算时间减少量与简化焊道量不成正比;J形焊缝简化为10道焊接时计算的应力结果和不简化焊道模型基本一致,而计算效率提高23%;简化为5道焊接时计算得到的应力幅值和分布宽度与不简化焊道模型计算的有显著不同;简化焊道相当于焊接热输入增加,热输入增加一定程度(小于2倍)不会造成J形焊缝残余应力明显变化。     

高能束焊接双椭球热源模型参数的确定

双椭球热源模型常用于高能束焊接过程数值模拟，模型中形状参数选择的合理与否对于计算精度和效率有很大影响。由于缺乏定量化描述，进行数值模拟时，只能依靠经验通过反复试算确定模型参数，选择的随机性很大。为此该文提出了一种用解析法计算高能束焊接双椭球热源模型参数的方法，通过实例计算和有限元模拟对该方法进行了验证，并建立了确定模型形状参数的经验公式。研究结果表明，使用该方法只需进行简单的解析计算便可直接求得数值模拟所需的热源参数，简化了试算过程，提高了数值模拟的效率和精度。     

变形对钨合金微观组织性能及绝热剪切敏感性的影响

含有两相且质量分数为90％～97％的钨合金具有高密度、高强度和较高的延展性。钨合金的显微组织、力学状态对绝热剪切行为有很大影响。综述了前人的研究工作，得到如下结论：随着钨颗粒变形程度增加，钨合金强度增加。纤维化程度越高，各向异性越明显，在径向动态压缩时容易产生绝热剪切。预扭转试样钨颗粒呈椭球状，椭球状钨颗粒长轴方向与最大剪应力方向一致时，绝热剪切易于发生，“自锐”现象明显，侵彻能力较强。变形方法、变形量及材料变形后的晶粒取向的研究，将有助于材料绝热剪切机理的研究。     

典型编织结构复合材料强度性能的预测

以Tsai-Wu强度准则为基础,将三维编织复合材料看作横观各向同性材料,从而对Tsai-Wu强度准则的各阶强度张量系数进行简化,提出了一种计算三维编织复合材料拉伸强度的理论方法.计算了不同编织角和纤维体积分数下,三维四向和正交三向编织复合材料的拉伸强度,并探讨了编织角和纤维体积分数对编织复合材料强度性能的影响,计算结果与实验结果符合较好.     

基于SYSWELD的GTAW三维动态熔池形状的有限元模拟

基于双椭球体热源模型,建立了运动电弧作用下的GTAW焊接不锈钢0Cr18Ni9薄板三维瞬态焊接热过程的数值分析模型.考虑了材料的热物理性能参数、相变潜热与温度的非线性关系,给出了应用SYSWELD软件的校正工具对热源分布参数进行确定的方法.将熔池形状的有限元解同试验结果进行了比较,计算所得熔池形状与实测结果吻合较好,证...     

差厚拼焊管内高压胀形塑性变形规律研究

以差厚拼焊管为研究对象,利用实验及其数值模拟分析了高温膨胀时影响塑性变形的因素。结果表明,变形协调性随着长度比的提高而呈现增加的趋势。厚壁管的最大胀形量会出现在距离焊缝最近的地方,外形形状为圆锥形的;薄壁管的外形形貌为椭球形,中间区域的胀形量最大。差厚拼焊管变形协调性主要受变形强化和长度比的影响。     

残余应力和变形在Q345D钢CO2气体保护焊接接头中的分布

基于有限元分析软件,采用数值模拟方法分析了Q345D低合金高强钢T型接头双面焊接残余应力和变形的分布.数值分析时,选择双椭球焊接热源模型,考虑了材料热物理性能与温度的非线性关系,以及相变潜热对温度场的影响,重点研究了焊缝及临近焊缝区域焊接残余应力和变形的分布特征,并进行了理论分析.研究结果可为同类素材的实际焊接提供理论借鉴.     

激光熔覆过程模拟

建立了简化二维非稳态温度场数值模型,模拟了一个平板试验件激光熔敷过程,采用ANSYS软件对温度场的分布进行了求解,其计算结果与已有文献结果吻合较好,表明可以采用此计算方法提供的初始温度值和非接触测量温度变化量来控制激光熔敷工艺参数.     

铝合金汽车中间轴螺塞半固态触变模锻研究

对Y112铝合金进行半固态触变模锻实验，确定了该试验最优的半固态二次加热工艺参数。研究表明，模锻后零件中的晶粒基本保持了半固态成形前坯料的颗粒状，说明在触变成形过程中坯料的流动方式是以液相包裹着同相颗粒的方式进行的。并将数值模拟数据与实验成形力曲线比较，结果二者数值和变化趋势基本吻合，说明数值模拟能够为分析整个锻造过程提供有效的依据，能够从结果中获得较为符合实际的材料流动规律和塑性行为。     

基于Simufact的CRDM管座焊接残余应力数值模拟

利用热弹塑性有限元法,计算研究核反应堆压力容器控制棒驱动结构管座中心J形坡口焊接接头残余应力的分布规律,建立了三维有限元模型,基于双椭球热源计算焊接应力场,并与试验结果做比较。研究结果表明,使用该套软件和方法能够实现J形焊缝焊接残余应力的高效计算;J形坡口焊缝附近的纵向应力大于轴向应力,贯穿件内壁应力分布与实际试验测试结果相近,残余应力数值在焊接影响区浮动明显,不同坡位的应力分布也有不同。     

低压铸造过程充型模拟简化模型的研究

为了提高低压铸造充型过程数值模拟的计算效率，根据低压铸造中充型的特点，提出了一种简化的充型过程数值模拟的数学模型。用铝合金轮毂铸件进行了充型过程的模拟验证，模拟结果与原有的非简化算法的模拟结果进行对比表明，采用该简化算法有效地提高了计算效率，所得温度场分布和不同时刻的充型形貌与采用原有的非简化算法所得结果基本一致。     

基于SYSWELD铝合金管点焊温度场数值模拟

基于专业焊接软件SYSWELD,采用Goldak提出的双椭球热源模型,对1.5mm厚铝合金管点焊过程进行了有限元数值模拟。模拟中充分考虑了材料热物理性能参数的非线性,及对流、辐射等边界条件对焊接温度场的影响,并运用HSF校正工具对热源各项参数进行校核。将模拟结果与焊接接头相比较,结果表明:计算所得熔池形状与实验结果基本吻合,得到了焊接接头温度场的变化规律。     

Q345D钢水箱支架T型接头双道MAG焊接热过程的有限元分析及实验验证

以Q345D低合金高强钢水箱支架T型接头双面焊接为研究对象,利用SYSWELD有限元分析软件,选择双椭球焊接热源模型,采用数值分析方法模拟了焊接过程的温度场分布和和热循环曲线.数值模拟时,考虑了材料热物理性能与温度的非线性关系,以及相变潜热对温度场的影响.获得了焊缝区域及临近焊缝区域的温度场及热循环曲线的分布,并进行了试验验证,试验结果同模拟结果吻合良好.     

焊接工艺对Q345D钢T型接头双道MAG焊接变形和应力影响的有限元分析

以Q345D低合金高强钢T型接头双面焊接过程的数值模拟为研究对象,利用SYSWELD有限元分析软件,选择双椭球热源模型,模拟不同焊接工艺下Q345D钢T型接头双面焊接过程。数值模拟时,考虑材料热物理性能与温度的非线性关系,以及相变潜热对温度场的影响。基于模拟结果,预测了不同焊接工艺下的温度场、变形场和引力场的演变规律及分布特征,并进行了理论分析。     

反应合成AgSnO_2中SnO_2颗粒形成机制分析

通过热力学等计算得出AgSnO2材料中SnO2颗粒的临界形核半径等数据,以此为依据对反应合成法制备AgSnO2材料过程中SnO2颗粒的形核以及生长机制进行分析.结果表明:SnO2颗粒在成长过程中受到基体中Sn元素扩散以及基体颗粒尺寸因素的控制.反应合成法制备的AgSnO2材料中SnO2颗粒的尺寸大多处在约50 nm直径的范围,部分区域中由于Sn的缺陷扩散影响,出现了尺度在200 nm左右的较大SnO2颗粒,由于最后一批形核的SnO2颗粒缺乏Sn的补充,所以反应合成法制备的AgSnO2材料中存在直径在10 nm左右的纳米级SnO2颗粒.     

GMAW焊接熔池形状和表面变形的数值模拟

采用双椭球体热源分布模式,把过热熔滴带入熔池的热焓量处理为特定区域的均匀热源,建立了运动电弧下GMAW焊接热过程的数值分析模型.利用Visual For-tran编写数值计算程序,预测了从电弧引燃到准稳态过程中焊接熔池形状和熔池自由表面变形的动态演变,并进行了对比试验.基于数值模拟和工艺试验结果,可以看出达到宏观准稳态时计算所得的焊缝形状尺寸与试验结果基本吻合,因此验证了所建模型和采用的计算方法是正确、可靠的.     

TiC粉体影响铝铜合金凝固组织的数值模拟研究

利用Pro CAST进行数值模拟计算,研究添加Ti C粉体前后铝铜合金凝固组织的变化,通过分析试验和数值模拟结果,综合计算Ti C粉体在铝铜合金中吸收率。在此基础上,研究Ti C粉体加入量对铝铜合金凝固组织的影响。结果表明:添加Ti C粉体后铝铜合金晶粒细化,数值模拟结果与试验现象基本符合,根据数值模拟和试验结果计算Ti C粉体作为异质形核核心在铝铜合金中吸收率为8.02伊10-6;通过数值模拟可知,Ti C粉体加入量为0.1%较为合理。     

TiC颗粒增强钛基复合材料的静动态力学性能

利用伺服式疲劳实验机和杆一杆型冲击拉伸实验机对TiC颗粒增强钛基复合材料TP650和基体钛合金的静动态力学性能进行研究,得到不同应变率下复合材料的应力一应变曲线.结果表明,复合材料和基体材料的屈服应力均随应变率的增加而提高,属于应变率敏感材料;TP650的破坏形式以颗粒附近基体的撕裂以及颗粒与基体合金的脱粘为主,几乎没有发生颗粒破碎现象.假设复合材料的微观结构为非均质单胞在空间的周期性重复排列,利用有限元软件对钛基复合材料的静动态力学性能进行数值模拟研究,计算结果与实验结果吻合良好.进一步通过数值模拟预测了颗粒形状和颗粒体积分数的变化对TiC颗粒增强钛基复合材料静动态力学性能的影响.