相变潜热对焊接数值模拟的影响

基于热弹塑性理论,通过是否考虑相变潜热进行数值计算并通过实验验证,探究焊接相变潜热对焊接数值模拟的影响.结果表明:考虑相变潜热计算所得熔深4.2 mm,熔宽8.2 mm,实验所得熔深4.9 mm,熔宽8.2 mm,所得熔池尺寸与实际焊缝形貌尺寸基本吻合;不考虑相变潜热时,计算出的熔池温度为2 367℃,比实际温度高150℃,热影响区温度为1 189℃,比实际温度高100℃,但二者在冷却阶段差别不大;相变潜热对横向残余应力和厚度方向残余应力峰值有略微影响,差值分别为7 MPa和10 MPa,对纵向残余应力和等效残余应力峰值影响不大.相变潜热对焊接温度场计算影响较明显,对焊接应力场计算影响较小.     

冲击荷载下C型G550冷弯钢的断裂机理研究

以C型G550薄壁冷弯钢构件为研究对象, 通过材料在不同应变率下的拉伸实验和数值模拟数据得到Johnson-Cook (J-C)本构模型和Johnson-Cook失效模型参数. 通过Abaqus软件模拟了不同冲击荷载作用下C型冷弯钢构件撕裂破坏的全过程, 利用落锤装置轴向冲击试验进行对比, 其实验结果与有限元数值模拟结果有良好的一致性. 此外, 对冲击试样撕裂断口进行微观形貌分析, 得到构件的断裂机理. 结果表明: 随着冲击速度的提高, 冲击力对构件的加载时间增加, 构件需要较大的塑性变形来吸收冲击能量; 冲击速度越高, 裂纹扩展功所占吸收冲击能量的比例越大, 显示出高速下裂纹扩展的能力越好; 冲击速度较高时, 以脆性断裂为主, 断口出现解理面, 甚至在高速变形时发生了绝热剪切破坏.     

汽车侧气囊动态冲击试验仿真

通过侧安全气囊的动态冲击试验, 优化了仿真模型的参数, 并在此基础上讨论了不同速度和不同气孔参数情况下, 侧安全气囊对乘员的保护性能. 使用LS-DYNA提供的Hybrid模型模拟侧气囊的点爆, 分析了气囊排气孔的气体流动数学模型, 也对冲击槌与气囊的冲击模型进行了介绍. 试验与仿真结果数据对比后表明, 在一定碰撞速度范围内, 侧气囊具有良好的保护作用, 并且气孔对侧气囊有相关影响.     

电渣熔铸中渣池深度对金属熔池深度影响的有限元模拟

渣池和金属熔池是电渣熔铸过程中两个最重要的区域。渣池深度是基本的工艺参数，直接影响到熔铸过程的稳定和熔铸效率，金属熔池深度则是重要的目标控制参数，直接影响着熔铸件的结晶，从而影响产品的质量。采用有限元法，耦合求解了渣池电场和渣池及熔池温度场，得出了不同渣池深度条件下金属熔池深度的变化情况。最小二乘拟合模拟结果表明，金属熔池深度与渣池深度呈负线性相关。实验研究验证了模拟结果的正确性。研究结论将为实际生产中优化工艺参数、提高生产率和控制铸锭质量提供参考依据。     

壁厚对X80管线钢焊接热循环参数的影响

焊接热循环参数对热影响区组织影响显著,决定焊缝性能.本文采用数值模拟的方法研究了壁厚对X80管线钢焊接热循环参数的影响,结果表明,壁厚的增加对冷却时间t8/5、高温停留时间t_H和峰值温度影响显著,当壁厚由8mm增加到16 mm时,粗晶区冷却速度增加到4.4倍,高温停留时间减少9.1 s,峰值温度下降182℃.增大热输入会延长粗晶区高温停留时间t_H,增大峰值温度,但对冷却时间t8/5改善不明显;焊前预热能够增加高温停留时间和峰值温度,并大幅降低粗晶区冷却速度,当预热温度达到200℃,粗晶区冷却时间t8/5增大到原来的的2.9倍.所得结论对管线钢焊接热影响区组织成分、焊缝性能的预测具有指导意义.     

基于正交试验的高铁轴承内圈冷辗扩壁厚均匀性优化分析

为提高高铁轴承内圈冷辗扩成形壁厚均匀性, 应用ABAQUS软件建立高铁轴承内圈非对称冷辗扩有限元模型, 并进行了相关模拟. 基于正交试验方法, 以冷辗扩成形后轴承内圈的壁厚均匀性为试验指标, 获得了芯辊初始进给速度(A)、锥辊转速(B)和驱动辊转速(C)对壁厚均匀性的影响规律, 并利用极差分析法和方差分析法对轴承内圈冷辗扩工艺参数进行优化. 研究结果表明, 工艺参数对内圈壁厚均匀性影响的主次顺序为 , 并得到了最佳工艺参数组合.     

RHT模型的改进与数值拟合

RHT模型普遍用于混凝土的数值模拟当中, 但该模型的相关参数较难获得. 利用SHPB实验测得C40混凝土应力应变曲线, 并从该曲线中选取RHT模型中弹性极限面和失效强度面对应的应力状态点进行数值拟合, 从而得到RHT模型参数A、N、δ、α. 并引进当前面所对应的归一化静水压参量和应变增量, 改进了损伤量D的描述, 从而改进了在混凝土数值计算中广泛应用的RHT模型. 结果表明: 改进RHT模型得到的理论应力应变曲线与实验曲线吻合良好, 可作为获得RHT模型参数的有效方法.     

RBF神经网络集成多个气象数值产品的方法研究

对MM5V3模式中16组组合区域气候模拟试验所得的结果,分区域以RBF神经网络进行集成,分析了网络结构参数的不同对集成结果的影响,最后对整个区域的温度场进行了集成.结果表明:选择合适的网络结构参数是至关重要的,神经网络的非线性集成结果均明显优于单个参数化方案和16个方案线性集成的预测结果,整个区域的温度场集成结果比MM5模拟更接近于实况场,均方根误差场也较原MM5方案明显减小.这些结果对于区域气候的集成预测以及进一步优化神经网络的性能有一定的参考意义.     

TC11钛合金单道选区激光熔化成形机理与工艺参数影响规律

为探明TC11钛合金选区激光熔化成形规律,以获得高质量TC11钛合金增材制造参数,本文基于离散单元法建立粒径呈高斯分布的粉末层,并将其通过UDF导入到Fluent软件,建立介观尺度下的选区激光熔化CFD模型,对不同工艺参数下的单道形貌缺陷以及熔池演变过程进行模拟,阐明TC11钛合金单道选区激光熔化成形机理,并结合实验验证仿真模型的准确性.结果表明:当能量密度较小时,部分粒径较大或较为集中的粉末无法吸收足够的能量后熔化,故易产生球化或单道不平直等缺陷;在相同线能量密度下,过高扫描速度也会导致缺陷形成,且实验和仿真误差在15%以内.研究结果可为提高TC11增材制造质量和工艺参数优化提供依据.     

数控机床主轴系统热态性能仿真、试验及优化方法研究

本文以立式加工中心为对象,重点研究了其主轴系统热态性能(温度场、热变形)仿真、试验及优化方法.基于建立的机床实体模型,提出了热特性仿真中有限元边界条件:热源、换热系数和零件间接触热阻等参数的计算及获取方法,对该机床的温度场和热变形进行了仿真,分析了主轴系统的热态性能及对整机热特性的影响,并通过热特性试验验证了仿真模型的准确性.研究表明:主轴系统温升主要集中在主轴轴承和主轴电机部位,主轴Y、Z两向热变形较大,主轴热特性对其他零件影响较小.通过改变主轴箱冷却槽的结构和尺寸,对主轴系统的热特性进行了优化,并通过仿真验证了优化的有效性.     

平面冲击波试验弹托边侧效应研究

试验在一级气体炮上进行，采用LS-DYNA中的J-C本构模型及S—C—G本构模型进行了数值模拟．计算结果表明：采用不同本构模型数值模拟的飞片与靶的速度历史明显不同，计及弹托的边侧效应比不计及弹托的边侧效应严重得多，且回收的飞片及靶的严重变形也归结于弹托的边侧效应．     

热滚压成型工艺参数对微流道回复率的影响

为研究热滚压成型工艺参数对微流道成型弹性回复的影响, 基于Maxwell模型建立了微流道截面弹性回复率与各工艺参数之间函数关系的分析模型, 并利用非线性有限元仿真软件ABAQUS对PMMA、PVC、PC非结晶材料的热成型进行有限元模拟, 系统分析了温度、预压紧量及滚动速度对弹性回复率的影响. 结果显示, 当增加温度和减小预压紧量、滚动速度时, 可以有效地减小微流道截面弹性回复率.     

静钻根植排水桩承载特性数值分析

静钻根植排水桩是一种新型技术,其承载特性有必要开展深入研究.本文结合数值模拟,开展静钻根植排水桩有限元分析.首先对静钻根植排水桩模型进行模拟,并将试验模拟结果与实测结果进行比较,由此检验数值模型的可靠性.然后在此基础上,围绕工程实际进行建模,研究排水桩的承载特性,重点分析真空负压抽排水时间对桩基承载性能的影响.研究成果可为静钻根植排水桩的研发推广提供参考.     

鱼雷锚在钙质砂床中的贯入深度研究

鱼雷锚安装简单、快速，是一种在海洋工程中具有良好应用前景的锚固结构，其在钙质砂床的贯入深度关乎其系泊结构物的稳定性和抗风浪能力。基于耦合的SPH (光滑粒子流体动力学法)和FEM (有限元法)算法，针对Richardson(2008)研究的鱼雷锚建立了有限元模型，在Abaqus平台上，数值模拟了该鱼雷锚在钙质砂床中的贯入深度，并模拟了不同的贯入速度、锚重量和锚-土界面间的摩擦系数等对鱼雷锚贯入深度的影响。通过对比数值模拟结果与Richardson(2008)提供的实验结果可知，耦合的SPH-FEM算法可以快速准确地模拟鱼雷锚在钙质砂床中的贯入深度。此外，由参数化研究可知，鱼雷锚的锚重、贯入速度和锚-土间摩擦系数对鱼雷锚的贯入深度影响显著。特别地，当贯入速度大于某一临界值时，贯入深度基本上与贯入速度成正比。最后，基于Richardson实验数据和本次数值模拟获得的65组数据，从能量法的角度提出了鱼雷锚在钙质砂床中贯入深度的预测公式，为动力锚的设计和应用提供理论支撑。此外，经初步验证，该公式也可用于预测DPAⅢ动力贯入锚在钙质砂床中的贯入深度。     

大气声波超视距传播的射线追踪

基于射线声学的基本原理,利用MSISE-00和HWM93两个模型建立了在真实大气环境中声波传播的模型.模拟了长春、酒泉和泉州在不同季节时,地面声源出射声线的轨迹.数值模拟结果表明,大气声波的超视距传播,是大气温度场与风场控制的结果,且这种超视距传播的声信道比较稳定,其反射高度近似在50 km或120 km.当声波反射高度在50 km以下时,单跳传播距离约为250 km.该声线模型可以精确地估计大气声波传播的路径.     

基于CFD技术的风幕式抽油烟机厨房环境分析

为了研究某新型风幕式抽油烟机工作下的厨房环境,建立了基于零方程湍流模型的标准试验厨房CFD数值模型,并利用6?标准化处理后的油烟浓度测试数据对计算模型和分析流程进行标定分析,建立了实测油烟浓度与水蒸气仿真油烟浓度之间的近似关系式,利用标定后的模型对厨房内的气流组织状态进行了详细的模拟分析研究,最后利用该模型有效地模拟了不同风幕状态下的厨房环境,为评估及改善厨房环境奠定了基础.     

南海台风参数模型和台风浪后报模型的应用研究

台风风场和台风浪数值后报能够有效弥补现场观测资料的不足,对南海海域的海洋经济健康发展具有重要的保障作用.针对不同台风参数模型和全谱海浪模型的联合应用,编制了包括5个台风参数模型的数值模拟程序,以南海海域的台风Ellen(1983)和Dujuan(2003)作为案例,并联合应用2个第3代全谱海浪模型,完成了台风风场、气压场和台风浪场的数值后报.通过分析不同台风参数模型和全谱海浪模型组合应用的后报结果,并与实测数据进行对比,得出了Jelesnianski风场参数模型结合第3代全谱海浪模型WW3比较适用于南海海域台风浪后报.     

蜂窝材料在面内压缩下的动力坍塌(英文)

基于我们近年来的实验研究和数值模拟,主要概述了蜂窝材料受面内压缩时的准静态和动态坍塌行为.在准静态加载条件下,对圆胞蜂窝材料的方形试件施行了面内的双向等量压缩实验,观察到非均匀变形模式的发生和演化.为了研究加载速率的影响,对此过程也进行了有限元模拟,揭示了当加载速度增加到某一临界速度时,试件的变形由总体坍塌模式向渐进坍塌模式(即冲击波模式)转化.最后,将根据几种模型所作数值模拟得到的临界冲击速度同波的陷阱理论作了比较.     

冲击压缩载荷下大尺寸混凝土力学响应的数值模拟

利用Ansys/Ls-dyna有限元软件模拟打击气压为0.6、0.8、1.2MPa下大尺寸混凝土的SHPB束杆试验. 试验结果表明, 模拟得到的冲击试验过程中束杆传播的入射、反射及透射应力波信号与实测结果比较, 波形总体吻合较好, 入射波偏差很小, 反射波和透射波差异略大; 打击气压越大, 试样破损速度越快. 数值模拟给出了不同打击气压下大尺寸混凝土破坏形貌变化的规律.     

颗粒对湍流影响的一种新模型及其应用

用基于雷诺应力湍流模型对单个颗粒受湍流气体绕流进行了数值模拟,改变颗粒直径、来流速度,气体粘性、气体密度和多颗粒间距,获得了颗粒增强气体湍流的规律,并构造了和现有模型不同的一种颗粒尾涡增强气体湍流的新模型。将该模型加入到二阶矩两相湍流模型中,并对水平槽道和旋流