基于Seam型裂纹的复合型裂纹起裂角预测的有限元法

目的对处于多轴应力状态下的复合型裂纹起裂角进行预测。方法考虑材料的弹性性能,利用商业有限元软件ABAQUS中的Seam裂纹模拟穿透型裂纹损伤,建立双轴载荷作用下中心带孔边裂纹板的三维有限元模型,通过位移外推法得到裂纹尖端的应力强度因子(Stress Intensity Factor,SIF),并利用求得的SIF基于最大周向应力断裂准则预测孔边裂纹的起裂角。结果通过与相关文献结果进行对比,发现通过该有限元方法计算得到的应力强度因子与文献结果的最大误差在2%以内,预测的裂纹起裂角与文献结果的最大误差在3%以内。结论该有限元方法计算的裂纹起裂角与文献结果一致,因此文中求解复合型裂纹起裂角所使用的有限元方法是可靠有效的。     

用有限变形弹塑性有限元法对金属塑性成形工艺的分析和优化

从成形工艺优化、模具设计以及产品缺陷分析等角度出发,对线材通过锥形模的拉拔成形过程进行了详尽的有限元模拟.在有限变形弹塑性有限元程序的编制中我们采用了纠正的拉格朗日列式和基于变形梯度张量弹塑性乘法分解的超弹性—塑性本构关系,并用罚函数法处理了单测接触与摩擦问题,通过与实验结果的比较表明,有限元预测结果是可靠的,它将为线材拉拔成形工艺的计算机辅助设计提供重要的依据.     

3D numerical investigation of thermally assisted high efficiency ductile machining of nanocrystalline hydroxyapatite

This study investigates the effects of four different variables (initial workpiece temperature, side rake angle, edge radius/feed rate, and nose radius/depth of cut) on ductile regime machining of a bioceramic material known as nanohydroxyapatite (nano-HAP) using 3D numerical simulation. AdvantEdge FEM Version 5.9 is used to conduct turning simulations of the nano-HAP workpiece. Tecplot 360 is used to analyze the results of the simulations. Because the workpiece is thin, the entire workpiece is set to a uniform initial temperature to simulate laser preheating of the material. Initial workpiece temperature, rake angle (side rake angle), edge radius, and nose radius are varied, and the effects of these operating conditions on critical feed are investigated. It is found that critical feed increases as initial workpiece temperature increases, and also as negativity of rake angle increases. For the edge radius, it is concluded that an initial increase causes an increase in critical feed – however, at some value of edge radius, critical feed shows no further increase; for the nose radius, critical feed appears to show no significant dependence.     

LYl2半球形件拉深成形过程的动力显式有限元模拟

基于连续介质力学及有限变形理论 ,建立了用于三维板料成形过程模拟的有限元模型 ,开发了动力显式算法的板料成形过程模拟的有限元分析程序DESSFORMM3D。最后 ,用笔者新开发的动力显式弹粘塑性有限元程序对不同压边情况下半球形件的拉深过程进行分析 ,并把数值结果与实验进行对比 ,验证了软件的计算结果。     

Numerical Analysis and Optimization of Hemming Processes

Prediction and minimization of hemming defects are critical to the final quality of automobile products. In this paper, finite element analysis (FEA) is employed to simulate flat surface-straight edge hemming operations. Numerical simulations are conducted on the most representative points selected using a computer experiment design method, which involves orthogonal Latin hypercube sampling and response model building. A novel approach of selecting combined parameters as input factors from engineering analysis is proposed. The response surface models (predictors) obtained can capture the fundamental mechanism of the hemming process. The optimization method is developed based on the predictors instead of on time-consuming FEA simulations.     

Thermo-physical modeling of die-sinking EDM process

This paper reports the development of a thermo-physical model for die-sinking electric discharge machining (EDM) process using finite element method (FEM). Numerical analysis of the single spark operation of EDM process has been carried out considering the two-dimensional axi-symmetric process continuum. The analysis is based on more realistic assumptions such as Gaussian distribution of heat flux, spark radius equation based on discharge current and discharge duration, latent heat of melting, etc., to predict the shape of crater cavity and the material removal rate (MRR). Using the developed model, parametric studies were carried out to study the effect of EDM process parameters such as discharge current, discharge duration, discharge voltage and duty cycle on the process performance. Experimental studies were carried out to study the MRR and crater shapes produced during actual machining. When compared with the reported analytical models, our model was found to predict results closer to the experimental results. The thermo-physical model developed can further be used to carry out exhaustive studies on the EDM process to obtain optimal process conditions.     

半干法烟气脱硫过程的数值模拟

对增湿脱硫实验装置进行了数值模拟研究,依据流体动力学原理建立气液固三相耦合模型：即质量、动量、能量和湍动能耗散输运方程,在构造脱硫装置的网格模型基础上,通过有限元数值计算方法,借助流体软模拟计算了反应器内的脱硫过程,考虑脱硫剂加入量、反应温度、烟气流量工艺因素的影响时该活性脱硫剂的脱硫性能,将模拟值与实测值进行了对比,误差较低,表明本模型及其参数具有一定的准确性。     

基于温度循环失效机理的铝制金属密封圈疲劳寿命仿真

目的 解决真空法兰密封中的金属密封圈寿命难以预测的问题.方法 基于金属密封圈的失效机理,提出一种疲劳仿真方法 ,对金属密封圈的使用寿命进行有效预测.通过有限元仿真方法 对金属密封圈安装过程及其使用过程进行仿真模拟,得到金属密封圈使用过程的应力分布,然后结合Conffin-Manson疲劳模型,对金属密封圈的使用寿命进行...     

Arc welding induced residual stress in butt-joints of thin plates under constraints

The purpose of this work is to assess the effect of welding fixtures on distributions and values of residual stresses during Gas Tungsten Arc Welding (GTAW). The butt-joint GTAW of AA5251 plate is investigated using a transient thermo-mechanical analysis performed by the finite element program, ABAQUS. The model considers two different welding conditions including unconstrained and perfectly constrained conditions while macro examination and residual stress measurements by implementing hole drilling techniques are utilized to evaluate the predictions. The results show that the utilizing of a welding fixture alters the temperature field within the plate being welded and the depth of the weld pool decreases by about 21% in this case. In addition, the application of a welding fixture effectively changes both distributions and maximum values of transverse and longitudinal residual stresses.     

永磁铁近场等效阻尼计算分析

目的探究相对速度对等效电涡流阻尼效应的影响规律。方法利用解析法和有限元法分别分析了柱塞型电涡流吸振器的动态电磁场分布和电涡流等效阻尼效应,并基于有限元法分析了永磁铁在不同运动速度下的等效阻尼效应。结果有限元法求解电涡流等效阻尼的精度更高,相对运动速度对等效电涡流阻尼系数有相应非线性影响规律。结论解析法认为的恒定磁场实际中是不存在的,等效电涡流分布和强度高度依赖于磁装置的运动特性。     

纤维增强复合材料低速冲击损伤模型的建立及验证

目的分析纤维增强复合材料在低速冲击下的损伤机理,更好地对材料的冲击损伤进行预测。方法建立包含界面相的细观力学模型,在此基础上结合冲击对复合材料的影响,建立单层板的宏观冲击模型。最后通过试验和有限元模拟对模型进行验证。结果有限元模拟得到的结果与实验得到的结果吻合得很好。结论从细观力学层面出发建立的冲击模型能够很好地预测纤维增强复合材料的冲击损伤。     

电子部组件延寿分析

由于军用电子设备的高可靠性以及列装之前的测试无法完全模拟出真实的服役环境,导致测试结果的参考意义不大。鉴于此,文中将以电子部组件的任务剖面作为基础,在制作环境载荷谱时,参考影响电子部组件寿命的关键因素,将电子元器件及焊点疲劳失效的机理模型作为理论依据。在绘制电子部组件的CAD模型时,进行适当简化,使用ANSYS软件对其进行多载荷耦合作用下的有限元仿真,找出电子元器件的薄弱点,并对关键部位进行寿命预测,为军用电子设备故障的初步诊断及装备延寿分析提供借鉴。     

局部预压力结构扁挤压筒的分析研究

通过对扁挤压筒结构的优化分析 ,提出了局部预压力结构扁挤压筒模型 ,给出了对模型的有限元分析结果。采用局部预压力结构方法设计的扁挤压筒 ,与等效厚壁圆筒法设计的扁挤压筒相比 ,在同等条件下 ,可以使危险部位的等效应力明显降低     

基于ABAQUS的复合材料低速冲击损伤分析

目的分析不同冲击能量对复合材料层合板的损伤情况,验证有限元模型的合理性和有效性。方法以CCF300/10128H型碳纤维树脂基复合材料层合板为研究对象,采用落锤冲击试验机对层合板进行冲击实验,然后对冲击后的试验件进行超声C扫描。建立有限元模型,运用ABAQUS软件对冲击过程进行模拟。结果有限元模拟结果与实验结果吻合良好。结论复合材料层合板内部损伤随着冲击能量的增大而快速变大。出现穿透损伤以后,损伤趋于平缓,有限元模型能够较好地预测复合材料低速冲击损伤。     

基于蒙特卡洛法的曲轴结构优化分析

目的:为减轻曲轴质量,对16缸V型柴油机的曲轴进行结构优化。方法:首先,按照柴油机真实的工作环境对曲轴单个曲柄的有限元模型进行边界条件和力的加载,求解获得最大应力及最大位移的数值及位置;然后,建立垂直曲柄中心截面的2D有限元模型,在等效加载的情况下应用ANSYS计算最大应力及位移,计算结果同三维模型进行比较,证明2D截面网格的计算合理性;最后,运用ANSYS PDS模块,基于蒙特卡洛抽样方法,对单位曲柄进行主要尺寸优化。结果:主轴颈直径150 mm、曲柄销直径125 mm、圆角半径4.5 mm时单曲柄质量降低3.37 kg,整个曲轴质量降低26.99 kg,到达优化的目的。结论:证明了二维模型替代三维模型的合理性以及运用蒙特卡洛法进行结构优化的可行性,为今后的曲轴优化提供了参考。     

闽江下游突发性水污染事故时空模拟

以闽江下游为例,基于有限元法建立闽江下游水动力模型及水质模型,通过对模型进行率定和验证,表明该模型具有较理想的模拟效果.在此基础上,利用闽江下游2004年的水文情况,模拟了突发性水污染事故中污染物的运移扩散过程.定量模拟了突发性水污染事故发生后,闽江下游不同地点处污染物到达的时间和浓度值,并对突发风险事故的影响范围、程...     

单轴虚拟振动试验技术研究

目的 探索结合有限元和闭环随机振动控制方法搭建的随机振动虚拟试验系统是否可信,以及其限制条件,并明确下一步的工作方向。方法 搭建虚拟振动,并获得虚拟试验结果,并和实物试验结果进行比对。分别搭建随机振动控制仪模型和振动系统有限元模型,再组合成整个闭环随机振动虚拟试验系统。对振动台、夹具、产品进行有限元建模后,再根据模态试验结果对其修正。振动台、夹具、产品的有限元模型修改到位后,组合成振动系统有限元模型,振动系统有限元模型联合控制仪模型,构建闭环随机振动虚拟试验系统,并将虚拟试验结果和实物试验结果进行比对。结果 在400 Hz之前的低频段,虚拟试验结果和实物试验结果的一致性较好。结论 这种方法搭建的虚拟振动系统,在400 Hz前的低频段,可信度较好。     

基于直升机耦合分析的振动响应预测研究

目的预测直升机振动响应。方法采用中等变形梁理论建立直升机旋翼桨叶结构有限元模型,以准定常气动力模型及Pitt动态入流理论模拟旋翼上的气动作用力,结合旋翼结构及气动模型形成旋翼动力学分析模型,并以旋翼动力学试验结果验证模型的正确性。基于Patran建立直升机机体动力学模型,根据旋翼动力学分析结果,筛选并提取机体模态信息。结果耦合旋翼动力学及机体动力学模型,形成直升机全机耦合动力学分析模型,采用时间有限元方法求解耦合模型,以此模型进行直升机机体振动响应预测及与试验对比分析研究。结论该方法机体振动响应计算值与试验值变化规律相同。     

基于小波神经网络的芦苇潜流人工湿地水质预测

人工湿地系统对污水的处理效果好,工艺简单,投资运行费用低,但影响其出水水质的因素很多,并且往往是非线性的,因此目前很难将这些影响因素模型化并用于水质预测. 已有的预测方法不是过于复杂就是预测精度不高. 神经网络是一种具有较强预测能力的新方法,适用于各种非线性模型的预测. 在小试研究的基础上,使用3种不同的、经过训练的小波神经网络,对芦苇潜流人工湿地沿程各采样口的水温,ρ(DO),pH,Eh和ρ(COD_Cr)等水质指标进行了预测. 结果显示,各指标的平均相对误差分别为:水温≤4.21%,pH≤1.36%,ρ(DO)≤9.77%,Eh≤6.50%,ρ(COD_Cr)≤17.76%,表明小波神经网络模型适用于人工湿地模型的预测.      

综合预应力与陀螺效应的TLJ500土工离心机模态分析

目的 分析获得离心机运转时各综合效应对其模态频率的影响.方法 从理论上推导结构在无离心场时,仅考虑预应力刚化效应和仅考虑旋转软化效应与综合考虑各效应时结构固有频率之间的关系.建立TLJ500土工离心机静止状态及运转状态的有限元模型,并根据TLJ500静止状态的模态试验结果对有限元模型中主轴轴承部位的材料参数进行修正识别,获得可信度更高的模型.再将修正识别得到的主轴轴承参数代入离心机运转状态的有限元模型,开展离心机运转状态的模态分析,结合理论分析结果,计算得到综合考虑预应力刚化效应与旋转软化效应时离心机关心模态频率的结果.结果 运转状态TLJ500离心机关心模态频率计算结果与试验结果比较一致.结论 仿真结果验证了文中方法的可行性,为离心机临界转速设计提供了一种可信的数值模拟预测方法.