孔型立轧过程的三维刚塑性有限元分析

采用三维刚塑性有限元法对２Ｓ－Ａｌ板孔型立轧稳态过程进行了分析和比较，所得轧件断面形状，轧制力及轧制力矩与文献「１」的实验结果吻合很好，计算精度有所提高。     

厚板热轧中心气孔缺陷压合临界力学条件的证明与应用

利用上界三角形速度场推导了热轧条件下厚板中心气孔缺陷压合时内部缺陷开裂的判定条件。证明了动态临界几何条件当l／h≥0．518时坯料为压合轧制；当给定轧件入口厚度时，增加道次压下率ε、轧辊半径R、单位宽度轧制力P，将有利于厚板缺陷压合；升温和咬入时加后推力也有利于缺陷压合。此外，还提供实例首次对厚板压下规程的压合条件进行了分析计算，算例表明：特厚板轧制设计道次压下率时，应尽量使道次变形区不存在拉应力区、满足压合条件并避免表面变形，方能使中心区域有效压合，起到提高探伤合格率及改善内部质量的明显效果。本文提出了制定厚板轧制规程需考虑缺陷压合条件的新思路。     

板材轧制过程变形区应力分布简化计算模型

轧制过程中金属薄板承受的应力状态较为复杂,为了简单快速地估算板材变形区应力分布,根据轧制过程板材中部和边部应力分布的差异,将变形区沿宽度方向分为中部区域和边部区域,忽略宽展并对应力状态进行了简化假设,通过理论推导,建立了轧制变形区应力分布的简化计算模型,实现了对整个轧制变形区轧件承受应力状态的估算求解;并将计算模型求解得到的应力分布与有限元仿真结果进行了对比。结果表明求解得到的轧制变形区各向主应力的分布和数值模拟结果基本一致,证明了简化计算模型的有效性。     

带张力轧制H型轧件的有限元分析

本文采用刚塑性有限元法全面分析了连轧H型件时轧件在轧边端孔中的变形。计算得到的轧边端轧制力、轧制力矩、边部增厚系数和前滑系数这些轧制力能参数和变形参数,均与实验符合较好。     

复杂断面型钢轧制温度场的有限元分析

1.前言轧制复杂断面型钢时因轧件各部分的几何形状及散热条件各不相同,轧件横断面上各点的温度差别很大.过去常用对实测表面温度取均值的办法对此做近似处理,现已满足不了工程要求,开始重视对型钢轧制温度场的研究.中岛浩(?)等曾用有限差分法求解过H型钢的温度分布,其后土屋健治等又提出了一种用实测温度来修正由差分方程解出的表面温度,进而对平均温度加以改正的轧制温度模型.他们仅研究了     

基于灰色关联分析的神经网络轧制力预报模型的研究

为了进一步提高采用神经网络对热轧机轧制力的预报精度及建模速度,在分析研究目前已有的各种轧制力预报模型的基础上提出:在采用神经网络进行轧制力预报时,必须首先根据对象合理确定神经网络的输入变量.本文采用灰色关联分析法,利用生产现场实际数据,对影响轧制力设定值计算的多种因素与轧制力进行了相关性分析,最终简化了神经网络的结构,提高了模型的在线应用能力.     

正畸弓丝与托槽间摩擦力建模及试验研究

正畸矫治过程中,正畸弓丝与托槽间的相对滑动趋势将产生摩擦力,进而降低有效矫治力,影响矫治的性能和效率. 针对目前正畸摩擦力预测方法量化预测精度低的问题,依据正畸弓丝与托槽间的几何关系、力学关系及物理参数,提出一种基于分力叠加原理的计及接触角度的正畸摩擦力预测模型建立方法. 探究影响正畸摩擦力的主要因素以及变化规律,提出采用有限滑动法测量正畸摩擦力,搭建了基于六维力传感器的正畸摩擦力测量系统,进行了不同弓丝-托槽组合和不同接触角度的摩擦力测量,试验数据与预测模型的理论数据间误差率处于0.55%~9.65%之间,证明该预测模型可为医师明确正畸矫治器参数-摩擦力-矫治力的关系提供理论依据,为实现数字化正畸提供理论支撑,保证个性化正畸方案的高效、高可靠性和高舒适度,最终达到轻力矫治的效果.      

摩擦力作用下的接触疲劳试样的应力分析

本文利用三维光弹性方法，对受摩擦力作用的接触疲劳试样进行了研究。分析了不同摩擦系数（切向力）对接触区参数的影响，为进一步研究齿轮啮合过程中的接触应力和滑动摩擦力的综合作用打下了基础。     

盘-销摩擦系统摩擦接触力测试与特性分析

测量分析动态摩擦接触力是研究摩擦振动与噪声发生机理的关键.本文中建立了盘-销系统摩擦尖叫试验台架,成功再现了摩擦尖叫.采用三向力传感器对有无摩擦尖叫条件下的动态摩擦接触力进行了测量,并利用小波信号分解、概率密度函数、功率谱密度函数、时频分析等方法进行了分析和讨论.研究发现:在发生摩擦尖叫时,动态摩擦力和法向力发生高频波动,是系统噪声的激励源;无摩擦尖叫时的摩擦力和法向力的动态分量为典型的白噪声随机过程,呈非高斯分布;有摩擦尖叫时的摩擦力和法向力为窄带高频类谐波信号,摩擦力呈非高斯分布,而法向力近似为高斯分布;模态耦合是导致盘-销系统发生动态接触力高频波动以及摩擦尖叫的原因.     

影响分子沉积膜纳米摩擦特性的几个因素

利用原子力显微镜探讨了表面电荷及分子端基对分子沉积膜纳米摩擦特性的影响，并考察了表面形貌在不同扫描方向和法向高度上对摩擦力的影响．结果表明：对Si3N4针尖而言，表面净电荷对摩擦特性有一定的影响，不同类型的表面电荷对摩擦力和摩擦系数的影响不同，正电荷影响相对较大；在较小载荷和粘附力的条件下，针尖在表面上滑动时所受的摩擦作用同分子端基有关；单层CuTsPc分子沉积膜表面形貌的取向对摩擦力影响不大，分子沉积膜的表面高度同摩擦力，即时测量值并不存在对应关系，摩擦力受表面形貌的影响较小．     

Effective elastic properties of flexible chiral honeycomb cores including geometrically nonlinear effects

Flexible chiral honeycomb cores generally exhibit nonlinear elastic properties in response to large geometric deformation, which are suited for the design of morphing aerospace structures. However, owing to their complex structure, it is standard to replace the actual core structure with a homogenized core material presenting reasonably equivalent elastic properties in an effort to increase the speed and efficiency of analyzing the mechanical properties of chiral honeycomb sandwich structures. As such, a convenient and efficient method is required to evaluate the effective elastic properties of flexible chiral honeycomb cores under conditions of large deformation. The present work develops an analytical expression for the effective elastic modulus based on a deformable cantilever beam under large deformation. Firstly, Euler–Bernoulli beam theory and micropolar theory are used to analyze the deformation characteristics of chiral honeycombs, and to calculate the effective elastic modulus under small deformation. On that basis, the expression for the effective elastic modulus is improved by including the stretching deformation of the chiral honeycomb structure for a unit cell under conditions of large deformation. The effective elastic moduli calculated by the respective analytical expressions are compared with the results of finite element analysis. The results indicate that the analytical expression obtained under consideration of the geometric nonlinearity is more suitable than the linear expressions for flexible chiral honeycomb cores under conditions of high strain and low elastic modulus.     

Constitutive relations for isotropic or kinematic hardening at finite elastic–plastic deformations

The rate-type constitutive relations of rate-independent metals with isotropic or kinematic hardening at finite elastic–plastic deformations were presented through a phenomenological approach. This approach includes the decomposition of finite deformation into elastic and plastic parts, which is different from both the elastic–plastic additive decomposition of deformation rate and Lee’s elastic–plastic multiplicative decomposition of deformation gradient. The objectivity of the constitutive relations was dealt with in integrating the constitutive equations. A new objective derivative of back stress was proposed for kinematic hardening. In addition, the loading criteria were discussed. Finally, the stress for simple shear elastic–plastic deformation was worked out.     

粗糙峰微接触及其对润滑的影响

根据椭圆弹塑性接触模型,提出了流量因子影响模型,给出了几个该模型的应用计算实例．计算结果表明,该模型与粗糙表面的实际润滑状况有较好的一致性．通过算例分析,发现粗糙峰弹塑性变形对流量因子的影响主要决定于表面综合属性、弹性和塑性变形量．     

平动弹性梁的刚-柔耦合动力学

本文建立了作大范围平动弹性梁的刚-柔耦合动力学控制方程。分析了大范围平动对弹性梁变形运动动力学性质的影响，发现了大范围平动与变形运动之间的耦合动力学与大范围转动与变形运动之间的耦合动力学存在显著的差异。大范围平动使弹性梁的刚度降低，同时使系统阻尼增加；而大范围转动使弹性梁的刚度增加，同时使系统产生了能量转换的陀螺效应。因此，柔性多体系统刚-柔耦合动力建模中必须包括大范围平动与柔性体变形运动之间的耦合动力学效应。     

地磁场作用半平面铁磁结构广义Flamant问题的弹性变形扰动静磁场解

采用Fourier变换方法对广义Flamant载荷作用半平面铁磁结构弹性变形诱导的静磁场分布进行求解,得到的表达式经退化与集中力作用情形的扰动静磁场分布表达式相同。数值结果表明, 载荷分布形式通过影响结构的弹性变形进而影响扰动磁场分布的形貌和大小,扰动静磁场分布的形貌与载荷极大值的分布区域有直接关联,扰动静磁场分布的最值与作用力的大小正相关;扰动静磁场强度的法向分量的最值随着与结构表面的距离的减小而增大,随载荷分布尺寸的增大而增大。     

利用纳米硬度试验法确定Cr/Cu梯度材料的变形特性

利用纳米硬度仪研究了在Cu基底上的Cu／Cr梯度膜的机械性能。梯度膜是通过将Cu靶和Cr靶同时溅射到Cu基底材料上，但两个靶的相对溅射功率随溅射时间变化而制备。利用Oliver and Pharr方法得到了膜随其厚度变化的硬度和弹性模量。然后利用加载／卸载／再加载的方法得到了在不同深度(即膜的厚度)压头平均压力与相对压人深度之间的关系曲线，在此曲线上可以明显反映出材料的屈服特性。     

受圆柱面约束螺旋杆伸展为直杆的动力学分析

以大型空间结构的可伸展机械臂从折叠状态被释放的伸展过程为工程背景, 分析受圆柱面单面约束的弹性螺旋杆在惯性力作用下恢复为直杆的动力学过程. 对弹性杆空间大变形的分析不允许利用小变形假设进行简化. Kirchhoff动力学比拟理论是研究细长弹性杆超大变形的有效工具. 但由于圆柱面约束的存在, 不能直接利用无分布力的Kirchhoff 模型, 而必须在方程中增加分布的约束力. 以表述截面姿态的欧拉角为变量, 建立受圆柱面约束弹性杆的动力学方程. 在圆柱面约束条件下, 认为弹性杆在伸展过程中仍维持半径不变的螺旋线形态, 仅螺旋线倾角和杆的扭率随时间变化. 对简化后的非线性微分方程导出解析积分, 以描述伸展运动的动力学过程, 导出螺旋杆伸展速度的变化规律, 以及从初始状态伸展为直杆所需时间的简明的解析形式计算公式.      

Noncanonical Poisson brackets for elastic and micromorphic solids

This paper investigates the Lagrangian-to-Eulerian transformation approach to the construction of noncanonical Poisson brackets for the conservative part of elastic solids and micromorphic elastic solids. The Dirac delta function links Lagrangian canonical variables and Eulerian state variables, producing noncanonical Poisson brackets from the corresponding canonical brackets. Specifying the Hamiltonian functionals generates the evolution equations for these state variables from the Poisson brackets. Different elastic strain tensors, such as the Green deformation tensor, the Cauchy deformation tensor, and the higher-order deformation tensor, are appropriate state variables in Poisson bracket formalism since they are quantities composed of the deformation gradient. This paper also considers deformable directors to comprise the three elastic strain density measures for micromorphic solids. Furthermore, the technique of variable transformation is also discussed when a state variable is not conserved along with the motion of the body.     

单晶有限变形的热力耦合计算模型

以弹性变形梯度作为基本变量,结合热力学理论构造了单晶有限变形的热、力耦合计算模型。该模型考虑了温度、变温速率以及塑性耗散等条件对单晶有限变形的影响,相对于传统的以弹性变形梯度为基本变量的晶体塑性模型,算法能够体现温度效应的影响。采用隐式的积分方法对建立的控制方程进行计算以保证求解过程的稳定。以1100Al单晶为例计算了不同升温、降温速率,以及不同应变率影响下的材料应力-应变的响应。结果表明,模型能较好地反映变温过程中,单晶各向异性性质的演化以及应力、应变之间关系的变化。     

Stability conditions for straightened, non-linearly elastic, annular cylindrical sectors

The plane-strain straightening deformation of certain elastic annular cylindrical sectors is considered in conjunction with the closely related deformation of uniaxial extension of elastic rectangular strips. For the case of mixed boundary conditions of place and traction, sufficient and necessary conditions for the infinitesimal stability of these deformations are provided and several illustrative examples are analysed.