基于Mori⁃Tanaka方法的短纤维复合材料开孔板分析

基于Mori?Tanaka均匀化方法，对短纤维复合材料开孔板力学性能进行研究。首先，使用Mori?Tanaka方法预测单向和二维2种分布形式的短纤维复合材料应力?应变曲线曲线。其次，通过试验方法分析不同区域纤维取向对开孔板力学性能的影响。最后，使用多尺度方法研究不同注塑位置和不同开孔方式对开孔板力学性能的影响，该部分在宏观有限元分析中耦合了注塑模拟的纤维方向分布以及Mori?Tanaka均匀化方法得到的复合材料参数。结果表明，短边注塑开孔板综合力学性能更好；孔周围纤维分布是影响应力集中的主要因素；整体的纤维取向分布影响开孔板的刚度；单向纤维材料的角度对材料性能的影响不是单调的。     

硼钢板热冲压成形过程接触热阻研究

高强度钢热成形中,板料的冷却路径直接影响成形后零件的力学性能,可靠的接触热阻能提高热成形温度场模拟计算结果的准确性。为了研究热冲压成形过程中板料与模具界面间的接触热阻,以WH1300HF热成形用无涂层硼钢板为研究对象,在小型实验伺服压力机上进行了硼钢板的热冲压平模实验,得到了不同压强下板料淬火冷却曲线及模具温度冷却曲线,并通过顺序函数法计算出板料和模具接触界面的热流密度及接触热阻。研究结果表明,板料与模具间界面的热流密度峰值随压强增加而增加,接触热阻稳定值随压强增加而减小。根据能量守能定律,计算出热冲压硼钢板马氏体相变潜热及平模淬火实验中马氏体相变分数。     

考虑振动特性的钢铝复合车架多学科优化

以国内某款纯电动轻卡车架为研究对象,利用正交试验法开展零件材料对车架性能的显著性分析,确定高强铝合金板材替换方案,以获得钢铝复合车架。针对钢铝复合车架与驾驶室发生共振等问题,采用考虑静态刚度和动态频率的多学科优化模型,进一步对钢铝复合车架进行多厚度匹配设计优化。结果表明,轻量化车架在保证性能的前提下,第4阶频率提高1.5 Hz,避开了危险频率范围;车架总质量减小13.5 kg,减重幅度为7.2%。     

熔融沉积成型聚醚醚酮力学性能多尺度分析

对挤出成型(EM)聚醚醚酮(PEEK)和熔融沉积成型(FDM) PEEK试样进行单轴拉伸试验。结果表明,与EM试样相比,FDM试样屈服强度为98.30 MPa,提高4.3%,拉伸模量无明显变化,断裂应变为22.6%,下降87.1%。FDM试样拉伸断口微观形貌显示,试样以脆性断裂为主,伴有部分韧性断裂,试样内部存在大量规则孔洞,显著降低材料的韧性。针对PEEK材料的拉伸过程,通过建立PEEK材料的Johnson-Cook模型,模拟了材料的拉伸断裂过程,vonM ises应力最大偏差为5.8%,与试验较符合;从细观尺度模拟研究FDM不同搭接微孔洞对材料力学性能的影响,结果表明,与三尖瓣状微孔洞相比,星形线状微孔洞下制件承受的拉应力下降27.4%,丝材并行搭接将会降低材料的拉伸强度。     

基于一种新型三角形壳元的汽车车身部件模态分析

针对现有的三角形壳元难以用于汽车车身模态分析的问题,提出一种基于边光滑的三角形壳元用于汽车车身部件的模态分析.壳单元公式基于一阶剪切变形理论,并采用离散剪切间隙有效地消除剪切自锁.问题模型首先离散成可自动生成的非结构三角形网格,并在三角形网格的基础上进一步形成基于边的积分区域.提出一种基于边的局部坐标系统,并在局部坐标系内通过梯度光滑技术获得积分域内的光滑应变,从而调节系统刚度,有效地改善结果的精度.基于光滑迦辽金格式构造离散系统方程,并建立基于边光滑三角形壳元的刚度矩阵和质量矩阵列式,对复杂的汽车车身部件进行模态分析.通过与现有软件和参考结果的对比,验证所提算法的有效性和高精度.     

基于DIC技术和硬度试验的焊缝材料参数识别新方法

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提出了一种基于数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术和硬度试验的焊缝材料参数识别方法。首先根据金相试验和硬度试验将拼焊板分为焊缝区、热影响区和母材区,并采用DIC技术和硬度试验分别获取拼焊板各区域的主次应变值和硬度值。然后根据塑性力学理论推导出应变硬化指数n与主次应变值的计算公式以及强度系数K与硬度值的计算公式。通过推导出的理论计算公式,分别求出焊缝区和两个热影响区的材料参数。实例验证表明,该方法比传统方法具有更高的精度。

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机械系统接触碰撞界面显式计算的算法综述

接触碰撞界面的计算是机械系统CAE动态分析的关键技术之一,高效、精确、可靠的接触算法,包括接触搜寻算法和接触力算法,是接触碰撞界面计算的核心部分.结合机械系统的动态显式有限元计算,描述接触碰撞界面模型;重点探讨并对比接触碰撞界面计算中常用的计算模型和接触算法,指出其各自的优缺点;给出机械系统的动态显式有限元计算的一般流...     

厚度分布形式对变厚度薄板振动特性影响规律研究EI北大核心CSCD

以变厚度薄板理论模型及振动特性求解方法为研究基础,对不同类型变厚度薄板的振动特性进行仿真分析,总结其随厚度改变的变化规律,并在此发现上,提出一种新型变厚度薄板。通过对线性和非线性变厚度薄板的建模仿真,验证了变厚度薄板建模过程和仿真结果的准确性;基于同种建模方法,赋予薄板不同的厚度变化规律,包括单向线性、单向非线性、双向线性和双向非线性变厚度薄板4种,研究其在经典边界条件下与对应的等质量、等厚度薄板之间的振动特性差异及自身随厚度变化参数改变的变化规律;最后,提出一种新型变厚度薄板,发现并验证其较前面4种变厚度薄板在经典边界条件下更能有效提升薄板低阶固有频率,并将研究范围扩充至任意弹性边界条件。     

基于拓扑优化的变密度蜂窝结构参数化设计及冲击性能研究

针对现有梯度蜂窝结构的经验式、非连续变梯度等设计方法，无法充分发挥梯度设计对蜂窝结构冲击性能提升效果的问题。基于变密度拓扑优化方法，提出了一种参数化设计的拓扑优化密度映射蜂窝结构，通过改变映射系数、相对密度构建了相应的拓扑优化密度映射蜂窝结构模型。研究了不同冲击速度下，映射系数、相对密度对其面内变形模式、力学响应和能量吸收性能的影响。结果表明，映射系数、相对密度对不同冲击速度下的拓扑优化密度映射蜂窝的面内变形模式具有显著影响，增大映射系数有益于提高其平台应力和比吸能，与相同质量、尺寸的标准蜂窝冲击性能对比结果显示：拓扑优化密度映射蜂窝的峰值应力降低了16.9%、比吸能提高了29.1%。研究表明，将变密度拓扑优化方法引入至梯度蜂窝结构的设计可有效提高其冲击性能。     

仿蜻蜓翅脉的车门内板加强筋多目标优化设计

提出了一种车门内板加强筋布局优化仿生设计思路。结合单一车门内板在下沉工况、侧向柱碰撞、抗凹工况、一阶模态这4种工况下的拓扑优化结果，基于折衷规划法对车门内板进行多目标拓扑优化；结合多目标拓扑优化结果与蜻蜓翅脉优良结构，对车门内板的加强筋进行仿生设计；结合灰色关联度分析法与层次分析法，确定了多目标优化函数中各工况的权重比。研究结果表明：车门质量减轻了2.7%,并且在同样的载荷下，车门抗凹位移减少了37.6%,最大应力值减少了1.4%;下沉位移减少了27.1%,最大应力值减少了36.8%,侧向柱碰撞侵入量减少了1.5%,一阶固有频率增加了3.7%。设计结果为车门内板加强筋布局设计提供了新思路，一定程度上具有切实的工程应用价值。