奥氏体不锈钢单层焊与多层焊残余应力数值分析

基于SYSWELD有限元模拟技术,模拟奥氏体不锈钢对接接头单道单层焊和单道多层焊2种焊接工艺下的焊接残余应力场分布。单层焊采用大电流熔化极惰性气体保护焊,多层焊第1层采用钨极氩弧焊,中间层和表面层采用焊条电弧焊,同时对结果进行分析比较。结果发现:单道多层焊比单道单层大电流焊焊接效果好,焊接残余应力最大值分布区域更小,因为多层焊的焊接电流小,焊接层次增加使得热输入小,造成受热范围减小,同时后层焊缝对前层焊缝具有热处理的作用,因而改善了残余应力和焊接接头组织。研究方法和研究结果为对接接头的残余应力预测和焊接质量控制提供参考。     

追究根基的结构拓扑优化方法

结合作者在结构拓扑优化方面的研究工作,围绕了ICM(独立、连续、映射)方法涉及的基本概念上的突破,叙述了将本质上为0-1离散变量的拓扑优化问题转化为连续变量优化问题的具体做法,其中介绍了若干要点:以阶跃函数把离散问题化为连续问题即完成关键的等价性转换是第一步;定义磨光函数逼近阶跃函数的可操作的近似是第二步;引入作为磨光函数反函数的过滤函数实现映射性建模是第三步;采用某些光滑算法求解连续变量模型则是第四步。通过连续体结构的典型数值算例说明了将结构拓扑优化的模型转化为独立层次的拓扑优化过程。该方法对于纯数学的0-1离散变量优化的求解也适用,方法与数值都表明了这一点。     

热像仪对QFN封装表面发射率环境透射率的标定

使用红外热像仪对未切割分离的QFN封装在40~200℃进行了塑封料面、铜面和缝表面发射率的标定,并分别利用上述三面对实验环境的空气透射率进行了标定。结果表明:直接计算法和直接调节法可以很好地应用于塑封料发射率标定,直接计算法可以应用在缝处、铜面发射率标定。塑封料发射率标定结果在0.97左右;缝处发射率标定值随着温度升高由0.17~0.35呈线性递增趋势变化;铜面发射率标定值随温度升高出现先稳定后增大趋势。塑封料面、铜及缝处对空气透射率标定值在100%左右,上下波动不超过2%。该实验结果可为红外热像仪测定QFN的使用温度及切割分离时的温度提供相应参数。     

Analysis of the effect of geometrical parameters on fatigue performance of spot-weld joint for ultra-high strength steel

This paper studied the spot welding structure of ultra-high strength steel 22MnB5. ANSYS software was adopted to simulate its static strength; BS5400 algorithm was used to calculate the fatigue life; and the grouping method was used to test the fatigue performance of tensile shear spot weld specimens. The simulation results were in good agreement with the experimental values. Based on the validation of the simulation method, influences of different structural parameters on static strength and fatigue life were explored by adopting single factor. The results showed that within the selected structure parameter range, increase of the sheet thickness, nugget diameter, sheet width and overlapping length can lead to longer fatigue life. Besides, the fatigue life of spot weld took on a linear relationship with the overlapping length, a DoseResp relationship with the sheet thickness, and a single exponential decay relationship with the sheet width and the nugget diameter. Moreover, in order to estimate the impact from various parameters on the fatigue life of the specimens, the Taguchi orthogonal design method was applied in the simulation design. The simulating result indicated that influence of the sheet thickness on fatigue life was the most significant. In addition, the effects of nugget diameter, sheet width and overlapping length on fatigue life were reduced in turn.     

工艺参数对磨削硅晶圆亚表面损伤裂纹的影响

为研究粗磨硅晶圆亚表面微裂纹,采用截面显微观测法,实验研究了粗磨工艺下砂轮进给速率、砂轮转速和硅晶圆转速对晶圆亚表面裂纹的影响.结果表明:磨削后晶圆亚表面斜线裂纹和折线裂纹占70%,中位裂纹、分叉裂纹和横向裂纹占30%,裂纹形状与工艺参数的关系不大.裂纹深度从晶圆圆心向外逐渐增大,〈110〉晶向裂纹深度稍大于〈100〉晶向.裂纹深度随砂轮进给速率增大单调增加,随砂轮转速增大单调减小.裂纹深度与晶圆转速之间的关系复杂,晶圆转速增大时,裂纹深度先是减小,然后增大.提出了磨削工艺参数的优化措施.     

多种脉动真空灭菌器的数值分析

对多种脉动真空灭菌器进行建模、求解和有限元分析。在内壁厚度、材料和工作压力等相同的情况下,重点对绕带式和夹套式结构、焊缝形式、加强筋的布局和种类等做对比分析。模拟结果表明在满足良好封闭性的前提下,绕带式灭菌器内壁上的最大应力值最小,为最理想的结构;对于夹套式结构来说,全焊缝应力集中值较小;断续对称焊缝好于交错焊缝;加强筋尺寸和型号选择灵活。整体来说,加强筋在内壁上均匀分布有利于降低最大应力,提高产品的使用寿命。     

超高强钢点焊结构拉剪试验及数值仿真

以超高强淬火钢22MnB5搭接型点焊结构为研究对象,通过拉剪试验、光学试验和维氏硬度测试,获得了点焊结构的部分力学参数.在ANSYS中进行强度仿真,并与试验结果进行对比.结果表明,将点焊模型分为焊核、塑性环、母材三部分的有限元模型是合理的.同时仿真结果还表明点焊结构交界面的塑性环边缘处是最薄弱的位置,结构失效主要由切应力所引起,并分析了部分尺寸参数对结构强度的影响,当焊核半径、两板重叠长度与板厚越大,结构的最大Von Mises应力值就越低,但增大到一定程度后,其影响降低,为焊接工艺参数的优化提供参考.     

带规则波纹薄壁结构抗撞性分析的并行化与优化设计

薄壁吸能结构是碰撞等突发事件中吸收冲击动能的主要构件,其性能直接关系到人身的被动安全.文中在传统光滑表面的薄壁结构上添加规则波纹,建立相应的理论模型,运用有限元数值模拟软件( ANSYS/LS - DYNA)对新结构的最大吸能进行分析,应用响应面法拟合出结构吸能最大值的函数,采用遗传算法对拟合出来的优化模型进行求解,从而得到波纹高度和波纹顶点到轴线距离的最优值,使得结构的吸能最大值提升了76％.其中,结构抗撞性分析的计算量大,将其进行并行化,从而减少了计算时间,提高了效率,为结构抗撞性分析提供了一个高效可靠的方法.     

勾形磁场下直径300mm CZ Si熔体中氧浓度分布的数值模拟

采用低雷诺数Ｋ-ε紊流模型，考虑自然对流、晶体旋转和坩埚旋转等因素，对晶体直径为300mm，磁场强度变化范围在0～0.12T条件下，熔体硅内流场及氧的浓度分布、磁场分布等作了数值模拟．计算中采用有限体积法，运用SIMPLE(semiimplicit method for pressure linked equations)算法耦合压力和速度场，动量方程、能量方程中对流项的离散采用QUICK(quadratic upwind interpolation of convective kinematics)格式，紊动能和耗散项方程中对流项的离散采用迎风格式．数值模拟结果表明，在勾形磁场作用下，熔体硅内的流场、氧的浓度分布与无磁场作用相比有较大不同，随着磁场强度的增加，生长界面处氧的浓度降低，并且磁场确实能有效地抑制熔体内的紊流，有利于晶体生长．     

勾形磁场下直径300mm CZ Si 熔体中氧浓度分布的数值模拟

采用低雷诺数K-ε紊流模型,考虑自然对流、晶体旋转和坩埚旋转等因素,对晶体直径为300mm,磁场强度变化范围在0～0.12T条件下,熔体硅内流场及氧的浓度分布、磁场分布等作了数值模拟.计算中采用有限体积法,运用SIMPLE(semi-implicit method for pressure linked equations)算法耦合压力和速度场,动量方程、能量方程中对流项的离散采用QUICK(quadratic upwind interpolation of convective kinematics)格式,紊动能和耗散项方程中对流项的离散采用迎风格式.数值模拟结果表明,在勾形磁场作用下,熔体硅内的流场、氧的浓度分布与无磁场作用相比有较大不同,随着磁场强度的增加,生长界面处氧的浓度降低,并且磁场确实能有效地抑制熔体内的紊流,有利于晶体生长.