基于有限元分析的石油套管淬火残余应力

采用有限元分析方法,通过有限元分析软件MSC Marc模拟石油套管淬火过程,分析了淬火后残余应力的分布情况,得到了残余应力随淬火时间和沿套管壁厚方向的变化规律. 进而,研究改变淬火温度和冷却速度的情况下,淬火后残余应力的变化规律,以达到减小淬火过程中所产生的残余应力,提高石油套管的机械性能,寻求最优淬火条件的目的,为今后的企业生产提供一定的理论依据.     

超声辅助钛合金切削的表面残余应力数值仿真北大核心CSCD

针对钛合金加工后表面残余应力严重影响其使用性能的问题,采用Johnson-Cook失效准则,通过施加边界条件,以非线性有限元技术Abaqus/Explicit建立了钛合金TC4二维正交切削热力耦合切削仿真模型,分析了超声切削和普通切削在不同切削速度下钛合金的切削过程,获得了不同工况下的表面残余应力分布规律。结论表明:钛合金TC4已加工表面层的残余应力是拉应力,沿深度方向由拉应力逐渐过渡到压应力;在相同的切削参数下,超声切削后工件表面的残余拉应力较普通切削时小,最大残余压应力较普通切削时大,且最大残余压应力出现的位置相对较浅。     

焊接过程中残余应力和残余变形的分析与工艺控制

焊接是现代工业生产中常用的金属热加工技术,对工业企业中生产设备的顺行提供有了的技术保障。本文通过对焊接过程中残余应力和残余变形产生原因的分析,采用合理的工艺措施控制和减少焊接过程中残余应力和残余变形的发生,使结构件在生产总装过程中避免或减小变形,保证生产、安装结构件的需要,为了制造、安装、维护、改造整机设备等提供一定的技术支持。     

深宽比对铜互连线残余应力的影响

采用ANSYS有限元软件模拟了不同深宽比铜互连线的残余应力分布情况。结果表明,铜互连线表面和侧壁区域的应力随深宽比升高而增加;底部区域的应力在深宽比接近1时达到最小值。     

复合材料层合板非线性热振动分析

采用有限元方法研究复合材料层合板结构在线性温度场作用下非线性热振动特性．采用特征值屈曲分析方法,判断了结构在线性温度场作用下的临界屈曲分歧点,计算了结构的一阶弯曲固有频率,分析了铺层角度及铺层层数对结构临界屈曲温度分布和结构固有频率的影响,总结了其对复合材料层合板结构热振动特性影响的一般规律．这些结论对复合材料结构设计、抗热设计有一定的指导意义．     

机械振动焊接对残余应力的影响分析

近年来,随着我国科学技术的发展,机械振动逐渐发展成为一门新兴的焊接技术,它是通过利用机械震动对残余应力的调整技术,从而实现焊接的新型技术。在保证机械振动的频率及振幅正常的情况下,应用机械振动焊接,不仅可以降低残余应力对机械震动的影响,还能在很大程度帮助实现对机械振动残余应力的消除作用。近年来国内外开展了诸多振动时效技术对残余应力的影响的讨论。本文针对机械振动对残余应力的影响进行分析。     

多孔硅残余应力的研究

利用电化学腐蚀的方法在p型单晶硅(100)衬底上制备了多孔硅薄膜。利用微拉曼光谱法分别测量了处于湿化—干燥—再湿化3个阶段的多孔硅薄膜的拉曼频移,对多孔硅内应变引起的频移改变量和纳米硅晶粒因声子限制效应引起的频移改变量进行分离,找到多孔硅薄膜残余应力与拉曼频移之间的关系式。利用这一关系式,对不同孔隙率的多孔硅薄膜的残余应力进行了计算,获得了和声子模型拟合方法相一致的结果。研究中发现,多孔硅表面残余应力随孔隙率的增加而线性增大,其原因为随着孔隙率的增加,多孔硅晶格常数增大,且干燥过程中残液的蒸发产生的毛细应力使多孔硅薄膜与基体硅间晶格错配程度增大造成的。     

利用Abaqus的Moldflow接口进行翘曲分析和残余应力分析

分析方法 对一个注塑模具产品的翘曲和应力分析的过程来说。一开始是利用Moldflow对注塑成型过程进行仿真。Moldflow的分析结果包括材料性质的描述以及固化零件中的残余应力分布。Abaqus的Moldflow接口此时用来将这些数据转换成Abaqus可以应用的格式。     

一种三维有限元应力分析的可视化方法

提出了一种三维有限元分析结果可视化方法,采用透明效果,将高应力区表示为不透明实体,低应力区表示为透明实体。这样我们能够直接观察高应力区的三维图象,即高应力区的表面形状及其深度。     

大型结构焊接件热-应力耦合仿真研究

以混流式水轮机蜗壳座环焊接为主要研究对象,板厚分别为90mm的座环与36mm的蜗壳以焊接方式实现连接,实际施工过程可能长达数月甚至数年的焊接时间,对于焊接数值仿真的计算也将长达数月,如何提高计算效率是一个值得研究的问题.基于ANSYS软件和APDL语言,对大型结构蜗壳座环焊接件进行热—应力耦合仿真分析,分别设置三种仿真模型,依据盲孔法实验数据选出最佳仿真方案,结果表明每层焊道数可以作为仿真时的简化手段,但要调整材料的导热系数,而模型和焊道层数尽量避免简化,该方法为其它大型结构焊接仿真提供了可靠的仿真过程和思路,并提高了计算效率.     

HgCdTe焦平面探测器热应力有限元分析

为降低HgCdTe焦平面探测器的内热应力、提高其可靠性,在MSC Patran和MSC Nastran 中对HgCdTe焦平面探测器进行热-力耦合分析.借助MSC Patran的参数化建模方法建立焦平面探测器的有限元模型,对该模型进行热分析,将结果作为温度载荷进行静力分析,得出HgCdTe芯片热应力分布情况.通过分析5...     

车轮滑行轮轨热接触耦合有限元分析

为研究轮轨接触温升和热应力规律,用有限元法分别建立锥型踏面车轮和磨耗型踏面车轮在60kg／m钢轨上滑行的三维热接触耦合模型．考虑温度场与结构场相互影响、相关材料参数随温度变化以及轮轨接触问题,对在一定速度下抱死滑行时轮轨温度场和应力场的热一结构直接耦合进行分析．结果表明磨耗型踏面车轮的接触斑面积大于锥型踏面车轮的接触斑面积,且前者接触斑趋近于圆形,后者接触斑为细长椭圆形;材料参数随温度的变化对轮轨温度场和应力场影响很大,不可忽略;温度场对应力场的影响很大,温度升高的趋势与应力升高的趋势相同;磨耗型踏面对轮轨的热损伤比锥型踏面小很多．     

基于Abaqus的叠层器件有限元分析

针对叠层结构的热应力和散热问题,用Abaqus建立叠层结构热应力和流体动力学分析模型.热应力分析结果表明在芯片与板两种材料结合部位的应力较大;流体动力学分析结果表明在叠层间空气的流动比外表面小.     

基于ABAQUS的复合薄膜热结构有限元分析

半导体硅基复合薄膜悬臂梁在温度场、加速度以及二者耦合场作用下,挠度和应力会发生变化.通过加热可使得驱动元件本身的温度升高,结构内部将会产生热应力,会导致两种薄膜各自产生线应变,线膨胀系数小的薄膜受到拉力作用,线膨胀系数大的薄膜受到压力作用,自由端会受到力矩作用而向线膨胀系数小的薄膜方向弯曲,从而导致悬臂梁的挠度发生变化.当弯曲悬臂梁有加速度作用时,会产生一个与加速度方向相同的力作用在悬臂梁上,同样会导致悬臂梁的挠度发生变化[1].通过ABAQUS软件仿真[2],分别给出不同物理场中弯曲悬臂梁相对位移的大小,所得的结论为半导体硅基复合薄膜弯曲悬臂梁的应用装置提供了理论依据.     

基于Abaqus的足部有限元分析

通过Engauge软件从CT图像上提取出成年男子足部轮廓数据,根据得到的数据运用SolidWorks建立足部模型,然后利用Abaqus进行应力分析.分析人体站立及承受碾压力时足部受力情况,结果表明:该成年男子站立时最大应力及变形均在跖骨,应力为0.919 MPa,变形为1.19mm;足部承受100 N碾压力时,跖骨的最大应力为2.635 MPa,碾压力为1 000 N时,跖骨的最大应力已达到23.572 MPa.人体足部受到碾压时,跖骨极易出现损伤.     

导弹天线罩参数化有限元建模和热可靠性分析

基于Pro/ENGINEER,Patran和MSC Nastran,以坚晶石导弹天线罩为研究对象,结合参数化有限元建模方法,将天线罩结构尺寸、材料性能和热流输入等作为随机因素,使用蒙特卡罗数字模拟法对其进行热可靠性分析,详述参数化建模和可靠性分析的流程,得到天线罩热应力的概率分布、随机因素与热应力的变化关系以及天线罩热可靠度等可靠性分析数据.结果显示,本文的天线罩热可靠度为99.93%.本研究证实对导弹天线罩进行参数化有限元建模和可靠性分析的可行性.     

Efficient linear transverse normal stress analysis of layered composite plates

Based on the first order shear deformation theory (FSDT) a method is developed for calculating the transverse normal stress (in thickness direction) in layered composite plate structures. Two steps are necessary. First, the transverse shear stress calculation, and second, relying on the results of the first step, the transverse normal stress evaluation.In the first step strain derivatives are substituted with transverse shear forces which in turn are obtained from the corresponding material law. This leads to a derivative-free process which is numerically more accurate than a pure equilibrium approach. As a second step the transverse normal stress is equilibrated to the derivatives of the transverse shear stresses with respect to the in-plane coordinates. As compared to the standard equilibrium approach, the proposed procedure reduces the order of differentiation by one. Thus, only quadratic shape functions are necessary for evaluating the required derivatives on the element level.Numerical examples for symmetric cross-ply and antisymmetric angle-ply laminates show that the exact three-dimensional elasticity solution is very closely approximated. This holds for thin as well as rather thick plates with a slenderness ratio down to five. In contrast to many recently established methods, either higher order lamination theories or layerwise theories, the approach is easily applicable to finite elements, since only C⁰-continuity is necessary and the numerical effort is low.     

钢板与铝合金板胶接接头力学性能的有限元分析

针对汽车车身中应用日益广泛的钢板与铝合金板胶接结构,通过三维弹塑性有限元模型,分析其在承受拉剪载荷时接头内的应力分布,以及铝合金板厚度和胶层厚度对应力分布的影响.结果表明:当板料厚度相同时,铝合金板侧的胶层应力大于钢板侧的胶层应力;在一定范围内增加铝合金板厚度,能够有效减小接头两侧胶层中的应力差,防止一侧应力过高造成提早断裂;胶层厚度在一定范围内有利于减少接头处的应力集中.     

Finite element stress analysis of a reinforced high-strength concrete column in severe fires

The objective of this study is to quantify the development of thermal stress states that account for the occurrence of moisture-induced explosive spalling of reinforced high-strength concrete structures under rapid heating conditions. Obtained from finite difference models of simulating coupled heat and mass transport phenomena in heated reinforced concrete elements, transient temperature profiles are used as prescribed boundary conditions for subsequent finite element thermo-elastic stress analysis. A computational methodology using the theory of mixtures (volume averaging) is presented to compute thermally induced effective stresses that are potentially associated with thermal spalling of high-strength concrete.     

碳纤维增强复合材料脉冲涡流无损检测仿真与实验研究

采用有限元仿真软件对脉冲涡流矩形传感器两种放置方式进行了建模与仿真分析,综合比较水平与竖直放置两种方式的检测效果,相同尺寸的矩形传感器水平放置检测时,长宽比越大,检测效果越好。采用水平放置方式下的矩形探头对碳纤维增强复合材料进行了电导率分布与缺陷检测实验,实验证实脉冲涡流矩形传感器能够有效检测碳纤维增强复合材料的电导率分布与缺陷。