圆锥形件拉深成形时悬空侧壁应力分布的实验研究

用实验研究的方法分析了锥形件冲压成形过程中悬空侧壁的外凸内凹曲面，用力的平衡方程人出了悬空侧壁的应力分布规律，并对此规律进行了分析和研究。对进一步揭示圆锥形件冲压成形机理。确定箕破裂和超皱（内皱）临界条件，进而实现成形过程的智能化誓由人有重要的意义     

汽车后翼子板冲压成形的有限元逆方法模拟

采用有限元逆方法模拟了汽车后翼子板的冲压成形过程，得到了最终构形的应力、应变和厚度分布以及初始毛坯形状．结果表明：后翼子板冲压件的应力应变分布并不均匀，凹模圆角附近、凸模圆角以及法兰的部分区域等效应力和等效应变较大；其厚度分布也不均匀，法兰大部分区域由于受双向拉应力作用，厚度明显变薄，而内部局部区域由于受双向压应力作用，厚度则明显增大，中心区域同时受拉、压两种应力作用，厚度变化相对较小．这些结果对后翼子板初始毛坯的选择、冲压加工过程控制等具有指导意义。     

带凸缘深锥形薄壁回转件旋压成形工艺分析

带凸缘深锥形薄壁回转件作为航空发动机钣金机匣类零件的一种,通常由锥形件和凸缘环2部分焊接组成,具有材料难成形、易破裂等特点。针对焊接易导致零件产生变形降低加工精度的难题,提出了多工步整体热旋成形零件方法。基于Simufact.forming软件,对高温合金GH3030进行4道次的热旋成形仿真,分析了应力应变场变化,发现零件锥形部分应力应变分布均匀,而凸缘环与锥形件过渡部分应力应变较大;芯模分段不同转速保持恒定线速度的成形方法可确保深锥形件的壁厚均匀性。分析结果表明,该多工步整体热旋成形工艺可行,为带凸缘深锥形薄壁回转件的旋压成形提供了理论基础。     

钢/聚丙烯/钢板拉深中塑料变形的有限元分析

利用弹塑性大变形有限元法模拟钢/聚丙烯/钢复合层板的拉深成形过程,研究了聚丙烯板材内的塑性应变发展过程、等效应力分布和总应变能密度分布,分析了不同变形区域的塑性变形特征.研究结果表明拉深中复合板的聚丙烯板材分为5个变形区,即凸缘区(Ⅰ),凹模圆角区(Ⅱ),凸模与凹模间隙区(Ⅲ),凸模圆角区(Ⅳ),凸模底部区(Ⅴ);其中,Ⅴ区是非塑性变形区,Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区沿径向伸长变形,沿周向压缩变形,沿厚向收缩变形;Ⅳ区沿径向伸长变形,沿周向伸长变形,沿厚向收缩变形;Ⅲ区εi值为0.40～0.47,是塑性变形程度最大的区域,且发生了显著的剪切变形;Ⅱ区和Ⅳ区的部分区域也存在明显的剪切变形.     

抛物面形零件冲压成形悬空侧壁圆锥台变形区的应力应变计算

应力和应变的分布情况可以反映出零件在成形过程中的变形特点,它是研究零件冲压成形的基础.采用主应力法推导出了冲压成形过程中旋转抛物面形零件悬空侧壁圆锥台变形区的应力和应变计算公式,以材料为SS304不锈钢的抛物面形零件为算例,得出其应力和应变分布趋势.另外,还计算出了抛物面形零件冲压成形时的应力分界圆直径和应变分界圆直径,其中,应变分界圆直径的计算结果与已有实验数据一致.通过对旋转抛物面形零件冲压成形过程中悬空侧壁圆锥台变形区应力和应变分布的研究,明确零件的成形过程和变形特点,为其冲压成形时内皱曲极限的预报与控制奠定了基础.     

三边形圆弧截面空心零件旋压成形的数值模拟及试验研究

采用有限元分析软件MSC.MARC对三边形圆弧截面空心零件的旋压成形进行数值模拟,对其应力应变分布规律进行了研究,重点探讨了旋轮轴向进给比和毛坯厚径比对旋压成形质量的影响,分析了起皱、减薄、回弹现象产生的原因以及容易出现这些缺陷的部位.模拟及试验结果表明,口部(即成形过程中的坯料凸缘)、侧壁靠近圆角处大圆弧区和圆角区域小圆弧部位本别是三边形圆弧截面空心零件拉深旋压过程中易产生起皱、减薄和破裂的部位.     

三边形圆弧截面空心零件旋压成形数值模拟及试验研究

采用有限元分析软件MSC.MARC对三边形圆弧截面空心零件旋压成形进行数值模拟,对其应力应变分布规律进行了研究,重点研究了旋轮轴向进给比和毛坯厚径比对旋压成形质量的影响,分析了起皱、减薄、回弹现象产生的原因以及容易出现这些缺陷的部位。模拟及试验结果表明,口部（即成形过程中的坯料凸缘）、侧壁靠近圆角处大圆弧区和圆角区域小圆弧部位是三边形圆弧截面空心零件拉深旋压过程中易分别产生起皱、减薄和破裂的部位。     

凹模圆角和倒角对U形件弯曲成形的影响

影响U形件弯曲成形质量的因素很多,如材料的力学性能和相对弯曲半径等。而在弯曲模凹模结构设计中大多采用圆角,虽然圆角凹模对弯曲成形比较有利,但对尺寸比较大的U形弯曲件,圆角凹模的制造与安装并不方便。今通过对圆角凹模与倒角凹模有限元弯曲模拟结果的分析与比较,得出:圆角凹模和倒角凹模弯曲后,工件的应力应变差别不大。因此,对精度要求不高的大尺寸U形件,弯曲成形采用倒角凹模加工和安装更方便。     

一种板材小圆角胀压复合成形工艺解析

针对薄壁板材零件小圆角特征成形制造难的问题,提出了一种新型胀压复合成形工艺.其关键工艺参数为:预成形高度、预成形凹圆角大小和终成形胀形压力与背压凸模运行速度匹配关系.预成形高度决定了终成形小圆角的材料储备,预成形凹圆角的最佳值为充液拉深时凸模圆角可取的最小值,通过理论分析给出了预成形高度和预成形凹圆角的计算方法.建立了胀压复合成形过程力学模型,通过应力状态分析给出了不同胀形压力与背压凸模运行速度匹配关系下坯料圆角区变形状况.同时基于有限元模拟和工艺试验,研究了预成形高度和终成形胀形压力与背压匹配路径对试验件成形质量的影响,验证了理论分析的准确性,并证明了该新工艺的适用性.     

基于数值模拟的无芯模旋压收口工艺

为深入研究旋压收口成形机理,并为实际工艺过程提供依据,文中建立了单旋轮无芯模旋压收口成形的大变形弹塑性有限元模型,使用有限元分析软件MARC,对旋压收口成形过程进行三维弹塑性有限元模拟．对旋压成形过程的变形机理及应力应变分布的分析结果表明,变形金属在旋轮与毛坯的接触区受三向压应力作用;从已变形区到未变形区,轴向拉应变逐渐过渡为压应变,径向压应变则过渡为拉应变．随着压下量的增加,等效应力增加,径向应力最大值均出现在口部直身以及过渡圆角内壁,最薄区域（拉裂危险截面）出现在过渡圆角位置．有限元模拟结果与实际旋压变形规律吻合良好,为收口旋压成形工艺的制定提供了理论依据．     

圆锥杆垂直侵彻半无限厚水泥靶时应力波传播特性研究

根据动量定理和动能定律，建立了圆锥杆垂直侵彻半无限厚水泥靶时的动力学模型，并对所得到的这些非线性动力学方程进行数值求解，藉此分析了等效撞击力，进而根据牛顿第二定理建立了圆锥杆的波动方程，研究了应力波在圆锥杆中的传播特性和规律．     

不同楔入角的镐齿破岩截割力模型与仿真

为探求镐型截齿不同角度楔入岩石时,与岩石相互作用和截割力定量的关系,以达到截齿高效率、低能耗截割岩石的目的,在镐齿截割岩石力学模型的基础上,结合截齿不同楔入角截割岩石的实际工作状态,对镐型截齿的受力状态进行分析。确定截齿不同楔角截割岩石时的应力分布,建立镐型截齿的截割力数学模型。给出了楔入角、截齿半锥角的变化对截齿截割力的影响规律,并进行了仿真实验。结果表明:楔入角、半锥角之和小于90°的范围内,截割力呈非线性的变化特征。该研究建立的截割力学模型可靠,数学描述简便,可以为截割理论研究与采煤机设计提供理论依据。     

一维六方准晶粘结接触问题的复变函数方法

本文考虑了一维六方准晶非周期平面的粘结接触问题. 利用复变函数的方法, 把粘结接触问题转化为Riemann-Hilbert边值问题. 通过边值问题的求解, 得到了刚性平底压头作用下应力函数和接触应力的显式表达式. 结果表明: (1) 接触位移与压入载荷成比例关系; (2) 接触应力在接触边缘有振荡型奇异性. 由于一维六方准晶声子场与相位子场的耦合性, 接触问题压头下方接触应力分布不同于弹性体中应力分布的结果. 当忽略相位子场作用时, 所得结果与弹性材料相应结果一致.     

带锯条切削工作区应力分布研究

为了分析带锯条的"切斜"失效形式,综合考虑了切削力、进给力、张紧力以及带锯条自身刀弯,建立了带锯条在切削工件区域的简化受力模型,使用数值计算模拟方法得到了带锯条各处内部应力的分布及变化趋势.结果表明,在较大的工件尺寸、切削力、进给力以及不足的张紧力和带锯条宽度的情况下,带锯条齿部处于受压状态,此时靠近齿部的带锯条基体发生弯曲形变,使得切削不再沿垂直方向进给而导致"切斜"失效发生.从验证实验来看,在同样切斜失效标准下,带锯条张紧力从130 MPa增加到190 MPa,锯切刀数增加了177%;带锯条宽度从27mm增大到34mm,锯切刀数增加了50%;工件尺寸从80mm增大到240mm后,锯切面积减少了83%.     

支柱支撑式锥底罐抗风及抗震稳定性分析

装满储料时锥底罐主要承受轴向荷载,但当内部没有装料、部分装料或者在施工过程中,风压等横向荷载的作用不能忽视。同时,当遭到地震作用时,锥底罐更容易发生失稳破坏,风压和地震导致的锥底罐破坏事故在实际工程中时有发生。为了研究支柱支撑式锥底罐的稳定性,采用理论分析与数值模拟相结合的方法对锥底罐的抗风稳定性、抗倾覆稳定性、失稳稳定性和抗震稳定性进行了细致分析。结果表明:1在风荷载作用下,锥底罐最大应力出现在支柱与补强板接触部位,发生失稳首先出现在上部罐壁靠近罐顶位置处;2地震载荷作用下高应力区主要出现在锥底板、支柱位置和罐顶位置。因此在锥底罐设计与维护过程中,要重点考虑这些部位的强度和稳定性。     

等曲率井眼中钻柱与井壁间接触力分析

建立了等曲率井眼中考虑轴向力和重力的钻柱平衡方程式,采用理论和非线性有限元的方法分析了等曲率井眼中钻柱与井壁之间的接触力。采用牛顿-拉普森方法对非线性有限元方程进行了迭代求解。要保证理论分析的精度,同样需要考虑边界条件。计算结果表明,由于外力的作用,钻柱紧贴于井壁的一侧时,钻柱的刚度对钻柱与井壁间的接触力无影响,此时,井眼曲率越大,钻柱与井壁之间的接触力越大。当外力不足以使钻柱紧贴于井壁的一侧时,钻柱的刚度对钻柱与井壁之间的接触力有影响。与理论分析相比,非线性有限元方法应用范围更广,解的精度更高。     

等曲率井眼中钻柱与井壁问接触力分析

建立了等曲率井眼中考虑轴向力和重力的钻柱平衡方程式，采用理论和非线性有限元的方法分析了等曲率井眼中钻柱与井壁之间的接触力。采用牛顿一拉普森方法对非线性有限元方程进行了迭代求解。要保证理论分析的精度，同样需要考虑边界条件。计算结果表明，由于外力的作用，钻柱紧贴于井壁的一侧时，钻柱的刚度对钻柱与井壁间的接触力无影响，此时，井眼曲率越大，钻柱与井壁之间的接触力越大。当外力不足以使钻柱紧贴于井壁的一侧时，钻柱的刚度对钻柱与井壁之间的接触力有影响。与理论分析相比，非线性有限元方法应用范围更广，解的精度更高。     

设置预拱度对梁体长期徐变效应的影响

传统思路认为桥梁在施工中通过预先设置预拱度,可以抵消结构使用荷载引起的挠度,使桥面高程达到一理想位置。但是对混凝土结构预先设置拱度,由于改变了结构轴线线形,梁体轴线线形改变的同时其受力体系也发生了变化。比如对一根直线梁而言如设置了预拱度,其梁体轴线为曲线,其受力将不再是直线而是类似于拱。考虑预应力效应后,具有预拱度的梁将发生初始弯曲变形,其变形结果必然不同于直线形梁的变形。因而,对于预应力实体梁来说通过梁理论分析方法将具有预拱度的梁体按照具有初弯曲的梁段对待,建立梁体考虑徐变效应的挠度表达式并以此验证前述推理方法的正确性。     

风荷载作用下跨座式单轨交通系统导向轮受力和变形分析

分析了在风荷载作用下,跨座式单轨交通系统车辆和轨道梁的受力状态,建立了车辆的平衡方程和轨道梁与车辆之间的变形协调方程,用该方程可以研究单轨车辆在上述荷载作用下承压轮和稳定轮(合称导向轮)的变形和内力.并编制了计算程序,计算了不同导向轮柔度系数下轨道梁与车辆间的内力和变形,分别绘制了导向轮柔度系数与导向轮内力、车辆倾角和车辆水平横向位移的关系曲线图.     

基于载荷传递机理的注浆岩石锚杆锚固模型(Ⅰ)

为了进一步研究隧洞等地下工程中锚杆支护锚固机理,根据微段锚杆的受力平衡以及载荷传递机理建立了锚杆的载荷传递微分方程,同时根据隧道围岩安装锚杆前后的应变变形建立了锚杆的轴向载荷的传递方程,结合圆形隧洞围岩的径向变形方程,推导了理想弹塑性围岩中注浆岩石锚杆的轴向应力的计算模型,以及锚固段与围岩体界面之间的摩阻力的计算模型.通过对比工程实测结果与模型计算结果,验证了所建立的模型的正确性,同时也验证了巷道锚杆支护中性点理论的合理性与正确性.