塑性损伤的发展与应用

本文介绍了塑性损伤的机制和建立塑性损伤模型的一般方法;系统地分析比较了基于连续介质力学、细观力学、连续损伤力学等多种损伤理论,推导了它们之间的内在联系;综述了三轴度、应变路径、组织等对塑性损伤的影响,重点阐述了损伤-塑性流变的耦合分析;还介绍了电阻测量、统计与定量表征、有限元等塑性损伤的分析方法;并且分析了目前塑性损伤...     

孪生诱发塑性钢实体膨胀管膨胀有限元分析

孪生诱发塑性（twinning induced plasticity,TWIP）钢作为一种具有高强韧性的先进钢铁材料,鲜有文献报道其用于膨胀管的膨胀力学有限元分析．为了获得TWIP钢膨胀管的膨胀过程及膨胀后的力学状态、不同壁厚TWIP钢膨胀套管的理论膨胀极限及壁厚对其膨胀的影响,采用ANSYS有限元分析技术建立了可膨胀套管膨胀过程的力学模型,以TWIP钢作为套管的膨胀模型对象,对不同壁厚的 219.075 mm实体膨胀套管在25 ℃时的不同膨胀率的膨胀过程进行了有限元分析．分析结果表明：壁厚对膨胀前后套管最大等效应力分布的影响不大;不同壁厚膨胀套管膨胀后残余应力沿轴向的分布规律基本一致,残余应力的峰值随膨胀套管壁厚的增加而略有上升;相同壁厚的TWIP钢理论膨胀极限较传统膨胀管用钢大5%～10%．从分析结果可以得出,大膨胀率膨胀管用TWIP钢较其他传统膨胀管用钢（J55钢等）具有较大的优势,因此对TWIP钢膨胀管力学有限元分析具有重要的意义．     

直齿圆柱齿轮精锻过程的三维刚塑性有限元模拟

对空心直齿圆柱齿轮的精锻成形过程进行三维刚塑性有限元模拟.通过有限元模拟分析,深入揭示直齿圆柱齿轮精锻过程的金属流动规律和变形力学特征,对直齿圆柱齿轮精锻工艺和模具设计具有重要的指导意义.     

广义塑性力学及其运用

分析了经典塑性力学用于岩土类材料的问题，它采用了3个不符合岩土材料变形机制的假设。从固体力学原理直接导出广义塑性位势理论，将经典塑性力学改造为更一般的塑性力学——广义塑性力学。广义塑性力学采用了塑性力学中的分量理论，能反映应力路径转折的影响，并避免了采用正交流动法则所引起的过大剪胀等不合理现象，也不会产生当前非关联流动法则中任意假定塑性势面引起的误差。给出了广义塑性力学的屈服面理论、硬化定律和应力-应变关系，并建立了考虑应力主轴旋转的广义塑性位势理论。屈服条件是状态参数，也是试验参数，只能由试验给出。应用     

复合成形轧制铜极薄带变形局部化的晶体塑性有限元模拟

随极薄带厚度的进一步减薄，轧制极薄带变形由于轧件厚度/晶粒尺寸比值小的尺寸效应和变形程度导致各向异性与局部化已完全不同于轧制厚件时的变形特性。采用具有拉拔-压缩-剪切复合成形功能的微型异步轧机开展系列厚度铜极薄带的箔轧实验，结果表明复合成形轧制工艺和极薄带尺寸显著影响轧制力能参数与箔材质量。宏观有限元理论已不再适用出现这些新现象的极薄带轧制变形的建模。将嵌入初始晶粒形貌和取向等微观组织结构信息的介观晶体塑性有限元模型(CPFE)用于复合成形条件下铜极薄带轧制变形局部化的模拟与分析，指导箔轧工艺优化和提高箔材质量。晶粒层次的晶体塑性有限元模型，准确预测了单层晶铜极薄带轧制变形局部化的现象和趋势，模拟与实验的轧制力吻合较好，尤其是各向异性。随上下工作辊异速比的增大，箔材厚度方向剪切变形增强，变形带、滑移带形成且局部化趋势显著。晶粒变形局部化的差异，对轧制制备极薄带材的控形控性造成困难。     

基于蜂窝材料结构相似有限元模型的夹层结构抗爆炸冲击特性优化设计分析

根据蜂窝材料压缩力学理论,提出了一种蜂窝材料的结构相似有限元模型构建方法,并在蜂窝材料轴向压缩和夹层结构抗爆炸冲击2种分析工况下对结构相似模型计算分析的等效性进行了验证。结果表明,蜂窝材料的结构相似有限元模型不仅能够描述原蜂窝材料的宏观压缩力学特性,而且可以大幅地提高模型计算效率,为蜂窝材料夹层结构的抗爆炸冲击特性分析与设计优化提供条件。基于该结构相似有限元模型,以最小化蜂窝材料夹层结构的面密度为设计目标,利用自适应响应面方法对夹层结构的主要设计参数进行了优化,在结构的爆炸冲击响应速度峰值不增大的条件下提高了结构的轻量化水平。     

有限元模拟技术与应用

数值模拟是目前塑性成型分析最有效的的方法。通过有限元数值分析可以揭示出复杂的变形机理。采用CT扫描资料建立的三维有限元模型切实可靠,实体建模法将有限元模型的几何特征和边界条件的定义与有限元网格的生成分开进行,减少了模型生成的困难。所构建的髋关节三维有限元模型,可以为髋关节力学行为以及骨折内固定、髋关节成型术的力学基础研究提供精确模型。     

用有限元法对抽油机进行弹性动力分析

本文建立了抽油机的力学模型，导出了用有限元进行弹性力分析的动力微分方程，并给出了相应的求解方法。     

深开挖中粘弹—粘塑性土体稳定的数值分析

本文探讨软土地基中喷锚网支护开挖性能粘弹－粘塑性有限元分析方法，采用西源流变模型编制了模拟基坑开挖全过程的有限元程序，并对实际工程进行了分析。     

考虑层问作用的冷轧钢卷抗凹性分析

针对冷轧钢卷包装中多层材料的接触变形问题,对钢卷包装系统的抗凹性进行了分析与研究;建立了考虑层间作用的钢卷包装系统的力学模型,计算和分析了钢卷的变形和应力,应用HYPERMESH与ANSYS/LS-DYNA对钢卷抗凹性模型进行了有限元仿真;最后进行了抗凹性模型的冲击试验,验证了有限元仿真计算结果,可为钢卷包装工艺设计提供理论依据。     

滚珠直径对薄壁筒形件反向滚珠旋压成形性影响研究

以工艺实验和刚塑性有限元法为基础,研究了滚珠直径对薄壁筒形件反向滚珠旋压成形性的影响.有限元模拟结果表明,随着滚珠直径的增加,轴向旋压力的波动减小,滚珠前方金属堆积减小,金属稳定流动性增加.工艺实验结果表明,滚珠直径对薄壁筒形件反向滚珠旋压成形性的影响存在两个临界值,而且随着滚珠直径的增加,滚珠旋压力增加,筒坯较易发生...     

Investigation of material deformation in multi-pass conventional metal spinning

This paper reports a study on material deformation during a multi-pass conventional spinning. A Finite Element (FE) analysis model has been developed based on a 5-pass conventional spinning experiment. The explicit Finite Element solution method has been used to model this multi-pass spinning process. Effects of mass scaling and reduced integration linear element used in the FE simulation have been evaluated by using various energy histories obtained from the FE analysis. The numerical results suggest that among three tool force components the axial force is the highest while the tangential force is the lowest. Certain correlations have been found between the FE analysis results and measured dimensions of the spun part. The blank thickness decreases after each forward pass and there are almost no thickness changes during the backward pass. Stress distributions of the local forming zone of the workpiece in both forward and backward passes have also been analysed, which gives an insight into the material deformation during the spinning process.     

Backward simulation of the probability of a trace particle reaching a given region

This paper describes the solution of the backward-type Kolmogorov equation (backward method) as an alternative to the forward method to determine the probability (P) of a trace particle reaching a given region within a time τ, which is of interest in groundwater contamination investigation, such as pollution monitoring and controlling. The backward-type Kolmogorov equation describing P was theoretically derived under the assumption that the divergence of the velocity field is zero. We here verify that this assumption is unnecessary and therefore the equation can be used in general cases when various recharge/discharge sources in the flow equation are considered. The backward method is validated by comparing its results with that from the forward method. We find that boundary conditions must be properly imposed in the backward method in order to obtain the same results as from the forward method. The backward method is much more efficient than the forward method.     

弹性支撑旋转Timoshenko梁动力学特性

为研究弹性支撑旋转梁动力学特性随转速及弹性支撑参数变化规律,考虑剪切效应、转动惯量和陀螺效应,采用Hamilton原理推导旋转Timoshenko梁动力学方程,应用Chebyshev谱方法获得系统涡动频率与模态振型数值解。结果表明,在高速转动状态下陀螺效应、支撑结构刚度对Timoshenko梁动力学特性有显著影响;各阶固有频率随着转速增加而分成正向涡动频率与反向涡动频率,高阶频率变化幅度更大;涡动频率随支撑结构直线刚度增加而呈阶梯状变化,当直线刚度增加到一定值后系统涡动频率将保持稳定;随着支撑结构转动刚度增加,涡动频率出现一个最小值与最大值,前者低于自由边界条件下频率值,后者高于固定边界条件下频率值。相关结果可用于各类旋转梁机构的设计与优化。     

皮带轮筒壁铲旋成形工艺模拟及参数优化

针对皮带轮筒壁成形,提出一种新的旋压工艺——铲旋技术。利用CATIA软件进行造型,Deform软件建立有限元模拟模型,以旋轮转速、直径、进给速度、圆角半径为优化参数,成形载荷为优化目标,通过设计正交实验,对皮带轮的内筒成形进行有限元模拟,并提取成形载荷曲线进行分析。研究得出一组最佳工艺参数。     

The peculiarities of propagation of the backward acoustic waves in piezoelectric plates

The characteristics of backward acoustic waves in piezoelectric plates under different electrical boundary conditions were investigated. It has been shown that electrical shorting of the plate leads to increasing and decreasing the phase velocity for backward and forward branches, respectively. The peculiarities of the hybridization effect of backward waves were studied.     

TA2纯钛构件电流辅助旋压成形实验研究

目的 研究TA2纯钛板电流辅助旋压成形工艺参数的影响,对变形过程进行分析。方法 在1 mm纯钛板的旋压过程中,电源、钛板和工具头构成电流回路,钛板局部温度迅速升高,工具头和旋轮协同导电加热旋压变形。试验了TA2纯钛板在室温和不同电流辅助下的旋压成形性能,在此基础上试验并分析了不同润滑条件下的旋压件表面质量。结果 在电流辅助旋压成形过程中,曲母线形件旋压变形过程为剪切变形,壁厚偏离率会影响钛板失稳起皱和反挤等缺陷。由电塑性效应可知,电流对纯钛板成形性能有着显著的影响,纯钛板的塑性变形能力随电流的增加而增强;二硫化钼作为一种理想的高温润滑剂,可以降低摩擦因数,提高旋压件的表面质量和工具头的使用寿命。结论 实验发现电流辅助旋压可以显著提升纯钛板的成形性能,表明该技术是可行的,且易于控制操作。     

不锈钢管冷旋压热力耦合有限元模拟

针对316不锈钢管建立了三维热力耦合有限元模型,对其冷旋压过程进行模拟。在模拟的过程中施加了对流和热传导边界条件,计算了成形过程中的受力特征、运动轨迹、接触特征以及温度场的情况。通过有限元模拟可以为分析不锈钢管冷旋压成形及组织状态提供有力依据,进而有效地指导生产实践。     

不锈钢管冷旋压成形试验

介绍了3种奥氏体不锈钢材料的特性,主要旋压工艺参数对旋压成形的影响.在不同工艺参数下,采用三旋轮错距、无中间退火、直接强力冷旋压工艺,对3种奥氏体不锈钢管材料进行反旋压成形,分析了不同参数下奥氏体不锈钢管旋压成形的特点,提出了针对3种奥氏体不锈钢管冷旋压的合理工艺参数.     

工艺参数对剪切旋压旋压力和壁厚差的影响

在锥形件剪切(变薄)旋压过程中,旋压力分析对于确定工艺参数及设备选型都具有重要意义,而壁厚差是衡量旋压件成形质量的关键指标之一.基于ABAQUS/Explicit平台建立了锥形件剪切旋压的三维有限元模型,进而获得了偏离率、旋轮圆角半径、旋轮进给量、芯模转速及旋轮直径对LY12M锥形件剪切旋压旋压力和壁厚差的影响规律.研究表明:旋压力随偏离率增加而减小,随旋轮圆角半径、旋轮进给量、芯模转速的增加均呈上升变化趋势;偏离正弦律的程度越大,壁厚差越大;旋轮圆角半径为毛坯厚度的1～2倍,壁厚差较小;较大的旋轮进给量和芯模转速有利于减小壁厚差.旋轮直径对旋压力和壁厚差的影响不显著.