法兰轴热锻过程中的微观组织演变的数值模拟

阐述了金属材料塑性加工中微观组织演变数值模拟的重要性。重点介绍了金属热锻过程中材料微观组织演变的机理和数学模型。完成了金属材料热变形过程中再结晶动力学与晶粒长大模型研究,编制用户子程序并嵌入到DEFORM-TM程序中。通过法兰轴的热锻过程中微观组织演变的实例,有效地验证了程序的可行性,对金属热锻过程微观组织预测有一定的指导作用。     

基于准连续介质法预测薄膜材料纳米硬度和弹性模量

采用准连续介质法模拟了单晶Al和单晶Cu纳米压痕实验中的初始塑性变形过程,获得了压头在不同压深下的加载和卸载曲线.在计算得到的载荷-压深曲线基础上,根据Oliver-Pharr法计算了薄膜材料的接触刚度、纳米硬度和弹性模量,并与相关文献的实验结果进行了比较.研究表明,接触刚度-位移曲线呈线性关系;纳米硬度测量中存在尺寸效应,而在弹性模量测量中却不存在尺寸效应.单晶Al和单晶Cu纳米硬度和弹性模量计算值分别为(0.584±0.013)和(84.088±0.332)GPa,(0.755±0.027)和(131.833±4.449)GPa.预测值与实验结果吻合,表明使用该方法预测薄膜材料的纳米硬度和弹性模量是可行的.     

浅谈MPI在注塑成型技术中的应用

介绍了注塑CAE技术在优化模具结构设计和注塑成型工艺参数的强大功能,阐述了MPI在注塑成型技术中的应用和注塑CAE的研究历程和现状。重点介绍了在MPI使用过程中对模型的前处理网格编辑的一些方法与技巧,并利用具体的事例来进行注塑成型过程中的诸如流动、取向、结晶、保压、冷却、翘曲等模拟分析。     

表面磨损对钢丝绳裂纹萌生与扩展的影响

结合扩展有限元法和M积分法,建立了1×19+IWS钢丝绳不同表面磨损的简化有限元模型,对其在轴向拉伸载荷下的裂纹萌生与扩展进行了仿真研究。分析了钢丝绳在拉伸载荷下整体与磨损区域的应力分布;随后基于扩展有限元法与M积分法,得到了不同径向与轴向磨损量下磨痕区域的应力强度因子。结果表明,随着径向磨损量增大,在磨损量5.5%之前,磨痕处的应力强度因子随磨损量线性增长,在超过5.5%磨损量之后,急剧增加,研究成果验证了GB/T 5972—2016《起重机钢丝绳保养、维护、检验和报废》中规定的钢丝绳报废标准。相比于径向磨损,钢丝绳的轴向磨损量对磨痕处应力强度因子的影响不大,并且越大的轴向磨损对裂纹扩展的抑制越强。     

Ti-6Al-4V晶格结构选区激光熔化的有限元模拟与验证

为探究晶格结构激光选区熔化（SLM）成形过程,建立了晶格结构SLM成形工艺的有限元（FE）模型,模拟了SLM成形Ti-6Al-4V合金晶格结构的过程。首先运用Slic3r软件从CAD文件中生成包括扫描间距、激光功率、层厚和扫描速度的G代码,然后将其转换为一系列路径信息并导入到有限元模型中用以控制“单元生死”,从而模拟SLM工艺的逐层沉积过程。在该技术中,打印层单元随着铺粉的进行被逐层激活并参与有限元计算。基于发展的FE模型,提出适应晶格结构的扫描路径策略并进行相应的实验验证。结果表明：随着成形高度的增加,转角处的温度不断积累,导致该处热应力增加从而增加破裂风险。相比于默认扫描策略,提出的优化扫描策略可以减少零件的热累积,从而减小转角处的应力集中。本研究可为金属晶格构件SLM工艺提供优化指导。     

纳米孔洞对单晶/多晶Ni复合体拉伸性能的影响

采用分子动力学方法研究了预制纳米孔洞缺陷对单晶/多晶Ni复合体拉伸性能的影响。结果表明,与多晶Ni相比,单晶Ni能够提高单晶/多晶Ni复合体的抗拉强度。对比了孔洞位置分布对单晶/多晶Ni复合体拉伸性能的影响。模拟结果表明,处于单晶区域的纳米孔洞缺陷显著加剧了单晶/多晶Ni复合体界面的断裂。相反,孔洞处于多晶区域时,界面一侧的单晶Ni阻碍了多晶Ni侧非晶化的传播,抑制了孔洞向界面一侧的单晶扩展。随后讨论了界面孔洞的孔隙率对单晶/多晶Ni复合体拉伸性能的影响。结果表明,当孔隙率超过0.8%后,单晶/多晶Ni复合体的抗拉强度迅速下降。最后分析了当保持界面孔洞孔隙率不变的情况下空洞数量对拉伸性能的影响,结果显示,相比于大孔洞,分散的小孔洞具有更好的拉伸性能。     

多层陶瓷电容器的简化有限元模型及失效分析

基于弹塑性有限元法计算了不同厚度介质层的多层陶瓷电容(MLCC)在制备过程中引发的残余应力,并分析了其失效机理.通过采用MLCC的简化模型对器件的多层结构进行简化,从而有效避免了高层数和完全三维模型计算量大等缺点.结果表明:陶瓷层和电极层的相对厚度决定了残余应力的大小,在其相对厚度值中存在一个临界值,在临界值附近其残余...     

Ni/Ni3Al拉伸力学性能的分子动力学模拟

采用分子动力学方法研究了Ni/Ni_3Al的拉伸力学性能。首先模拟了在室温、恒定应变速率环境下γ′强化相的含量对Ni/Ni_3Al拉伸力学性能的影响,重点研究了具有3种典型特征的γ′强化相含量的Ni/Ni_3Al微观组织演化。研究结果表明:相比于单晶Ni,γ′强化相可以提高Ni/Ni_3Al的抗拉强度。这是因为在塑性变形过程中,随着位错的不断增殖,位错密度逐渐增大,导致位错塞积,增大了位错运动的阻力,提高了抗拉强度。接着研究了温度对Ni/Ni_3Al拉伸力学性能的影响,发现Ni/10%Ni3Al(体积分数,下同)的抗拉强度随着温度的升高呈下降趋势。这是因为随着温度的升高,原子动能增大,导致原子热运动更剧烈,原子间的结合力更弱,脱离平衡位置的原子来不及回到平衡位置,fcc结构转变为大量的hcp结构和其他无序原子排列结构,导致晶格畸变,降低了抗拉强度。最后研究了应变速率对Ni/Ni_3Al的拉伸力学性能的影响,结果表明,抗拉强度对低应变速率不敏感,对高应变速率敏感。     

材料热加工微观组织模拟的研究进展

本文阐述了材料热加工工艺模拟研究并回顾和分析了热加工工艺模拟的研究历程和现状.重点介绍了金属热锻过程中材料微观组织演变的再结晶的机理和模型,并给出了课题组在DEFORM-TM平台上进行二次开发所实现的微观组织演变模拟实例.     

界面对双向纤维增强复合材料力学性能的影响

基于均匀化理论与有限元方法,针对双向连续纤维增强复合材料(CBFRC),建立了微观代表体积单元(RVE)模型,并预测了界面对CBFRC宏观等效力学性能的影响。在建立的RVE模型中,采用表面内聚力本构关系描述纤维/基体之间的界面。研究结果表明:不同界面刚度下,CBFRC中的基体发生不同形式的初始损伤。与界面断裂能相比,界面刚度和界面强度对CBFRC面外抗拉强度的影响较大,而对CBFRC面内抗拉强度的影响较小,且界面的存在会降低CBFRC整体的抗拉强度。随着纤维体积分数的增加,CBFRC面内的抗拉强度也随之急剧增加,但CBFRC的面外抗拉强度反而有减小的趋势。本文中所提出的方法能够简单有效地对实际复杂的三维纤维增强复合材料进行优化设计。