非对称椎动脉支架变形机理的有限元分析

利用有限元方法研究一种非对称结构椎动脉支架的动静态耦合扩张过程。应用ABAQUS软件分析支架在静态变形过程中的应力应变变化规律;计算支架径向回弹率、轴向缩短率、左右端扩张不均匀性等生物力学性能,以及模拟分析支架在脉动循环的血压下的疲劳强度,并用Goodman准则评价支架的疲劳寿命。结果表明:支架各项力学性能都在临床允许的范围内,由Goodman评价准则发现最危险点分布在支撑体过渡圆弧的内侧,且在材料疲劳极限安全区域内,在相当10年寿命内整个结构不发生断裂。该结构支架为椎动脉狭窄的支架介入研究提供良好的参考。     

小孔法测量残余应力时孔边塑性应变的有限元分析及修正

小孔法测量高残余应力时,小孔周围材料接近于屈服状态,由于产生塑性变形而引入塑性附加应变,使得测量结果产生很大的误差。研究了应变释放系数与主应力之间的双轴比、主应力方向与应变花方向夹角以及应力水平之间的关系,通过有限元数值试验的方法对应变释放系数进行标定,使其包含有塑性附加应变的影响,并利用标定后的应变释放系数对焊接残余应力测量结果进行了修正,得到了较好的结果。     

盲孔法测量焊接残余应力应变释放系数的有限元分析

为探讨简单易行的盲孔法测量焊接残余应力应变释放系数A、B的标定方法，根据盲孔法测量残余应力时应变释放系数A、B试验标定原理和强度理论，建立三维有限元模型，分别对盲孔法测量92lA钢焊接残余应力应变释放系数进行有限元标定和孔边应力集中有限元塑性修正．并由此得出应变释放系数随孔深与孔径比值的关系式和应变释放系数随形状改变比能参量S变化的塑性修正公式；将有限元标定结果与试验标定结果、通孔应变释放系数理论解进行比较，结果表明，有限元标定结果与试验结果、通孔应变释放系数理论值有较好的一致性，经塑性修正，计算结果与试验测量结果的偏差大大减小，建立适当有限元模型，用有限元法标定释放系数和进行孔边塑性变形修正是可行的。     

盲孔法测LY12铝合金焊接残余应力时应变释放系数的标定及塑性修正

采用有限元模拟与试验验证相结合的方法,对盲孔法测LY12铝合金薄板焊接残余应力时的应变释放系数A,B进行标定及修正;引入塑性附加应变,得到应变释放系数随形状改变比能参量变化的塑性修正公式,最后利用修正后的应变释放系数采用盲孔法测试了LY12铝合金对焊接接头的焊接残余应力,并和模拟结果进行了对比分析。结果表明:给出的塑性修正公式将焊接残余应力的测试误差由57.457%缩小到3.208%以内,修正效果良好。     

还原炉挠性夹套的焊接残余应力有限元模拟

夹套是广泛运用在化工、医药等行业设备上的加热冷却装置,夹套焊缝是常常发生开裂泄漏的失效部位,焊接残余应力是导致开裂泄漏的重要因素之一。利用有限元技术对一种新型多晶硅还原炉挠性冷却夹套的焊接过程的温度场、残余应力和塑性应变场进行了数值模拟。借助ANSYS的APDL编程和单元生死技术,采用热-结构直接耦合法,传热分析采用含高斯热源的瞬态过程、应力分析为稳态,材料本构为随温度变化的双线性随动强化弹塑性模型。通过模拟获得焊缝区域残余应力和塑性应变的分布规律,为同类夹套的焊接强度评定提供了有效方法。     

切向载荷对钢轨弹塑性滚动接触应力的影响分析

利用建立的钢轨三维弹塑性滚动接触有限元模型,分析车辆通过曲线轨道时轮轨接触表面切向力对钢轨滚动接触应力和应变的影响。结果表明:钢轨材料的累积塑性变形、残余应力和残余应变都随切向力的增大而增大;纵向切向力与法向力之比大于0.3时其对塑性变形、残余应力和残余应变影响明显,钢轨的最大残余应力、最大等效塑性应变和剪应变均发生在钢轨接触表面,裂纹易萌生于接触表面,与现场观察结果相一致。     

高强低合金钢焊接过程多物理场耦合数值模拟

目前高强低合金钢焊接数值模拟中,采用热-力耦合分析时,忽略固态相变效应,残余应力模拟值与试验测量值误差较大。为提高焊接数值模拟精度,根据多场耦合关系,基于传热学、固态相变理论和连续介质力学,建立焊接过程多物理场耦合本构方程,并通过子程序将其嵌入到通用隐式有限元程序中。采用数值模拟与试验分析的方法研究高强低合金钢小试样的自由膨胀试验、相变塑性试验及平板焊接试验应力及各应变分量的演变。研究结果表明：固态相变体积变化引起的相变应变对残余应力有显著影响,不但改变了残余应力的大小,甚至改变了残余应力的符号,考虑相变塑性应变时会降低应力的水平。残余应力改变程度与相变程度有关系：完全相变区影响最大,部分相变区次之,未发生相变区最小。相变应变和相变塑性应变最终大小相当。研究方法为深入了解高强低合金钢焊接过程和焊接工艺优化提供了理论基础。     

基于Deform3D对磨削表面残余应力的仿真研究

针对钛合金材料磨削加工难的特点,利用有限元软件Deform 3D通过建立能够反映材料在磨削过程中表现出的大应变、高温及高应变率的Johnson-Cook材料本构模型来模拟钛合金TC4的磨削加工过程,并对磨削后工件所受的残余应力进行了分析。验证了有限元模型的有效性和正确性,为完善钛合金残余应力的研究以及工艺参数的优化选择指明了方向。     

某型航空发动机涡轮盘低循环疲劳寿命分析

确定发动机零部件的最大应力应变循环是进行零部件寿命研究的重要内容之一.弹塑性有限元分析常用于计算最大应力应变循环,但是由于各种载荷、约束等条件考虑不全面,得到的应力应变循环往往偏大.同时,某些零部件的瞬态温度场是决定其疲劳强度和使用寿命的重要因素,而获得准确的瞬态温度场是非常困难的.文中对某型发动机的高压涡轮盘进行疲劳试验条件下弹塑性有限元分析,对一台涡轮盘的残余应力进行测试,利用稳态温度场计算涡轮盘危险点最大应力应变循环,并根据弹塑性有限元分析和通过残余应力测试得到的最大应力应变循环进行低循环疲劳寿命预测.研究结果表明,弹塑性有限元分析法预测的寿命偏低,由残余应力可以较准确地确定最大应力应变循环.     

恒幅和单峰超载疲劳裂纹尖端区域残余应力场的数值模拟

采用弹塑性有限元方法,对恒幅及不同超载比的单峰超载作用下的裂纹扩展进行有限元模拟.通过模拟得到的裂纹扩展过程中裂尖塑性区及应力(残余应力)场分析产生裂纹闭合的原因以及对裂纹扩展的影响.结果表明,从残余应力角度分析裂纹扩展是可行的,为建立基于残余应力的裂纹扩展模型提供分析基础.     

NiTi形状记忆合金切削仿真变形行为研究

利用ABAQUS软件对NiTi形状记忆合金不同切削速度和进给量时的切屑和已加工表面层热力载荷分布进行仿真分析。结果表明：切削速度和进给量增加都会导致切屑温度升高,塑性应变和损伤加剧;切削速度对温度影响较大,而进给量对塑性应变和损伤影响明显;切削速度增加,已加工表面层温度变化速率变大,表层残余应力增大,深层残余应力减小;进给量增加,应变层深度增加,残余应力逐层变大。     

CDZ350钻杆吊卡吊耳弹塑性分析和残余应力研究

为了检验CDZ350型钻杆吊卡吊耳的性能,确保在出厂试压后的正常工作的安全性,吊耳不发生塑性挤出等塑性破坏,对CDZ350型吊卡吊耳进行了两次加载-卸载的有限元弹塑性分析和贴片试验验证.结果 表明:在1.5倍额定载荷下,吊耳次表面最大应力为1087MPa,发生塑性变形,材料硬化但不会发生塑性破坏;两次卸载后残余应力分布相近,吊耳内部残余应力稳定;二次加载后最大应力为1005.6MPa,接触为全弹性,残余应力减小了内部的应力,起到了保护作用;贴片实验结果和有限元结果相近,最大误差为7.5％,且塑性区主要集中在接触区附近,验证了有限元分析的正确性.     

塑性变形T8碳素钢中渗碳体相的残余应力

运用X射线残余应力测量法分析了含有球状渗碳体的碳素钢在拉伸塑性变形后铁素体相及渗碳体相的残余应力情况.结果表明:在经过拉伸塑性变形后,铁素体相呈现残余压应力状态,而渗碳体相呈现残余拉应力状态;当施加的塑性应变在边界应变点之前,渗碳体的残余应力随应变值的增加而增大,而在边界应变点之后,残余应力呈下降趋势.观察发现渗碳体颗粒内部的断裂及渗碳体与铁素体结合边界部分的分离是引起渗碳体残余应力下降的原因.为了更好地理解渗碳体相和铁素体相之间的相互作用,在Eshelby/Mori-Tanaka模型的基础上分析了两相各自的塑性应变及两相间的塑性应变失配.     

含腐蚀缺陷弯管的极限载荷分析

应用有限元分析软件ANSYS对含腐蚀缺陷弯管在内压载荷作用下进行有限元分析。分析中考虑了材料非线性和几何非线性的影响,并根据Binfu失效准则,计算分析出弯管不同缺陷尺寸对弯管极限载荷的影响、弯管缺陷处的应力分布状态以及缺陷处随内压改变而变化的应力应变图。根据腐蚀区的应力应变图,对模型的塑性极限载荷压力进行预测,得出了缺陷尺寸对塑性极限载荷的影响及变化规律。     

考虑残余应力的金属波纹垫压缩-回弹性能有限元分析

为探讨金属波纹垫模压成型过程的残余应力和应变强化对垫片压缩-回弹性能的影响,在试验的基础上,建立考虑制造残余应力的金属波纹垫压缩回弹有限元分析方法,并将分析结果与试验结果进行对比。结果表明:有限元计算结果与试验结果吻合较好,两者的垫片最大压紧载荷误差为1. 30%,压缩率误差为9. 08%,回弹率误差为13. 90%。根据有限元计算结果将金属波纹垫的变形历程分成3个阶段,对其变形机制进行分析,研究轴向载荷作用下金属波纹垫的压缩-回弹过程。研究表明:轴向载荷作用下金属波纹垫依次发生弹性变形、塑性屈服和弹性恢复阶段。     

圆锥台单点增量成形件残余应力研究

单点增量成形过程中残余应力分布与成形件的尺寸精度有着密切的联系。该文以圆锥台件为例,采用1060铝板,首先对残余应力方向进行定义,然后分别通过ABAQUS有限元仿真和实验验证对成形件的等效塑性应变和残余应力进行研究,并根据残余应力分布将成形件沿高度方向进行分区研究。结果表明:采用三维实体模型能准确模拟成形件的残余应力分布,成形件中残余应力主要集中在成形区,且垂向残余应力值较小;弯曲过渡区、平面伸长区和底部变形区的横向残余应力的性质由内到外依次为拉-压、压-拉、拉-压,纵向残余应力则均呈拉应力-压应力的变化。     

球囊扩张式冠脉支架耦合扩张变形机理研究

完整的支架耦合扩张过程包括压握收缩、自由扩张和与动脉血管壁的综合作用过程。文中在不考虑血管内斑块的情况下,利用有限元方法(FEM)分析了两种材料(SUS-316L、CoCr-L605)的支架动静态连续变形过程,重点研究了支架受到脉流载荷时的作用机制。通过设定接触,边界条件和载荷等关键条件控制求解过程,比较了它们在几何变形、应力分布等方面的差异性,并利用轴向缩短率、径向回弹率、静态强度和疲劳强度等指标定量预测两种支架的生物力学性能。有限元模拟对支架的设计及其性能的评价有一定指导意义。     

脉动载荷下换热器管板接头塑性失效研究

管板接头是换热器常见失效部位,其中交替塑性失效模式缺乏研究。基于材料的多线性等向强化(MISO)本构模型,对U型管式换热器角焊缝管板接头和新型内孔焊管板接头进行了弹塑性数值模拟。通过提取管板管桥中心及管板管孔附近区域的节点的应力及应变数据,得到了在脉动递增载荷下的双向应力和应变规律。结果表明,在脉动载荷的递增加载与卸载过程中,两管板接头的残余应力与残余应变存在差异;随着脉动幅值的递增,塑性应变不断累积,为防止结构最终发生塑性失效,需对应变进行合理控制。通过分析发现管接头内缘处是较容易发生交替塑性失效的部位,在对换热器管板接头失效分析时,应重视载荷历程和焊接接头形式对管板的影响。     

P92钢锅炉管道焊接组织分析与残余应力模拟

对P92钢管道进行了多层多道焊接试验,采用X射线衍射法测量焊接残余应力,并对焊接接头进行金相组织分析和硬度测试。基于SYSWELD软件开发并优化了P92钢相变耦合焊接模型,并考虑马氏体相变的Satoh试验和P92钢管道多层多道焊接模拟。焊接试验结果表明,焊缝为淬火马氏体组织、硬度较高,母材为回火马氏体组织、硬度较低,热影响区为混合组织、硬度呈下降趋势。有限元模拟结果表明,模拟所得残余应力分布与实测值吻合,证明了焊接模型的准确性。残余应力的分布与演变过程表明,马氏体相变引起的体积应变与塑性应变对残余应力的形成过程和分布影响显著,且马氏体相变效应在当前焊道作用最为明显,前道焊道的压应力会被后续的热源载荷消除。     

基于ABAQUS的管件弯曲成型的有限元分析

通过在ABAQUS环境下对管件的弯曲成型进行有限元分析,研究得出了管件在弯曲成型过程中变形区的应力应变变化以及塑性应力应变的变化特点,以及成型后变形区的拉切应力应变和截面质量的分布规律,结果表明应力集中以及应变主要在弯管的内、外两侧,为后续设计工艺参数和管件弯曲成型的质量评估提供了理论基础和参考依据。