等径通道挤压过程三维有限元模拟

利用三维有限元模型对等径通道挤压过程中变形分布的不均匀性进行了模拟,通过对不同摩擦系数下截面等效塑性应变分布比较发现:沿三个方向截面上的变形分布都不是均匀的,这说明二维有限元模型不能真实模拟等径通道挤压过程中试样中的变形分布。此外,摩擦对等效塑性应变分布及挤压力的影响较大,截面变形不均匀参数和最大等效塑性应变出现的位置随摩擦系数的增大而变化。压力-位移曲线的变化可以结合试样的变形过程来解释。     

非等桩长或非等桩径的桩基沉降计算

本文提出了一种非等桩长和非等桩径的桩基沉降计算方法，计算实例表明，该法简便，实用，可用于桩基优化设计计算。     

厚壁圆筒自紧问题的弹粘塑性有限元分析

在双剪应力强度理论的基础上，应用弹粘塑性模型求解厚壁圆筒自紧问题，算例表明，这一算法是可行有效的。     

受外压厚壁圓管压溃过程的有限元分析

用有限元数值方法研究受外压厚壁圆管的非轴对称分支现象,假定圆管变形满足平面应变,稳定变形一直持续到外压达最大值,其后发生压溃过程.随着压力减少,数值计算中可能出现两种平衡路径,即全面弹性卸载和继续非轴对称变形.为避免前者,采用了降阶法.     

拉压强度不等材料的厚壁圆筒的统一极限解

采用俞茂鋐统一强度理论分析了厚壁圆筒的极限荷载,得出统一解形式,它既可以适用于拉压强度相等的材料,也可以适用于拉压强度不相等的材料．     

等径弯角挤压法制备的TiNiFe合金的滑动摩擦磨损性能研究

采用先进的等径弯角挤压工艺制备微米晶TiNiFe合金块体材料,分析经过等径弯角挤压工艺处理后TiNiFe合金的显微组织,测定其显微硬度,并考察等径弯角挤压工艺对TiNiFe合金摩擦磨损性能的影响.结果表明:高温等径弯角挤压处理可以细化TiNiFe合金的微观组织,显著提高其显微硬度和摩擦磨损性能;未经处理TiNiFe合金的磨损表面较为粗糙,沿滑动方向存在较深的犁沟和大块磨粒剥落,呈现出明显的磨粒磨损特征;而经过高温等径弯角挤压处理后,TiNiFe合金的磨损表面较为光滑、平整,呈现出较轻微的磨粒磨损特征.     

复合材料厚壁圆筒的疲劳损伤研究

基于能量耗散法,推导出了复合材料厚壁圆筒的疲劳损伤和疲劳寿命函数;在此基础上,采用有限元软件 ABAQUS 建立复合材料圆筒模型,进行了模拟周期内压载荷作用下的疲劳仿真计算,得到了随着循环数的增加,疲劳损伤变量不断增大和材料性能不断退化的损伤规律。以同样的方法和载荷边界条件计算了全金属圆筒疲劳损伤的起始和演化。对比结果表明：相同循环次数作用下,后者的裂纹扩展长度和张开位移更大;随着循环次数的增加,后者的疲劳破坏比前者更剧烈,更难预测。     

水平布置等径气泡上升运动数值模拟分析

采用FTM(Front Tracking Method)方法,使用Fortran语言自编程序,对气泡上升运动进行数值模拟,并且选用小气泡作为研究对象,忽略气泡变形对气泡运动的影响。通过对比分析1~4个气泡的流场与运动速度变化,发现气泡间相互作用主要受流场变化的影响,由于双气泡的漩涡抵消和尾迹合并作用,双气泡的终极速度要比单气泡小,而三个气泡和四个气泡向上运动时中间气泡超越两侧气泡之后逐渐表现为单气泡和双气泡的运动特性,但发展到终极速度的时间更长。     

基于等几何分析的比例边界有限元方法

提出了一种具有比例边界有限元的半解析特性和等几何分析的几何特性的新方法。该新方法是在比例边界有限元框架中用NURBS曲线或曲面精确描述域边界几何形状,同时域边界位移场采用描述几何形状的NURBS形函数等参构造。这种新方法具有比例边界有限元固有的径向解析特性和NURBS的高阶连续性的优点。数值算例显示,与传统的比例边界有限元相比,基于等几何分析的比例边界有限元方法提高了域边界单元和域内应力场的连续性,减少了计算自由度。应用此方法可以用较少的计算自由度获得更高连续阶和更高精度的位移、应力和应变场。     

一种高效的等参有限元逆变换算法

采用Ｔａｙｌｏｒ展开技术构造了一种具有线性迭代格式的等参有限元逆变换算法，对算法的收敛性和收敛速度分别给出了理论证明和数值检验。该算法不仅形式简单、便于程序实现，且适合于任何类型的等参单元，是一种高效实用的逆变换算法。文中还给出了算法的实施框图。     

几何精确的非协调等几何NURBS有限元

本文尝试将传统的非协调有限元技术推广到等几何有限元领域,建立了基于精确几何的非协调等几何分析方法,旨在拓展等几何分析应用范围,以便于等几何分析技术能真正实现CAD和FEA的融合,从而真正实现了无需划分网格的目的。我们定义了非协调的NURBS几何（类似非协调元）,给出了NURBS曲面之间几何弱连续的充分条件,进而定义了非协调的等几何分析,将之归纳为带约束驻值问题,并用拉格朗日方法进行求解。两个算例证明这种方法的有效性。未来的工作主要是证明这种方法在不同几何连续性条件下的收敛性以及将之应用到更广的领域。     

厚壁胞体多孔结构接触强度研究

选用H59黄铜为材料,制备了含圆形单孔、双孔、三孔以及四孔的圆柱体试样,采用型号为YE-600的液压式压力试验机对试样进行压缩试验,探讨了布孔方式对厚壁胞体多孔结构接触强度的影响;并用有限元法探讨了多孔结构的破坏机理.结果表明:双孔材料水平布孔方式优于垂直布孔方式;三孔材料斜正三角形布孔方式优于正三角形布孔方式;四孔材料正方形布孔方式优于菱形布孔方式;微孔分布半径的增大和微孔个数的增加均有助于提高厚壁胞体多孔结构的接触强度;裂纹萌生于微孔边缘且离初始接触点最近的地方,它由最大拉伸主应力引起并沿着微孔拉应力集中区进行扩展.     

厚壁圆筒的安定分析

本文讨论了幂强化材料以及弹性—幂强化材料厚壁圆筒在循环内压作用下的安定性;介绍了机动安定定理的推理以及具有部分恒定载荷时的表达式;讨论了厚壁圆筒在恒定内压与循环温度作用下的安定性。     

厚壁压力管道侧向冲击破坏的实验研究

本文报导了三跨连续压力管道侧向受平头、半球头及锥头弹体冲击破坏的实验研究结果,管的外径为45mm,厚度为3mm,内充液体压力分别为0MPa,5MPa,10MPa,15MPa和20MPa五级,获得了不同工况下的临界破坏速度及相应的破坏模式,实验过程中测量并记录了圆管的变形、冲击力时程曲线。实验结果表明,内充介质的存在降低了临界破坏能量,同时临界破坏能量随内充介质压力的增加而减小。     

厚壁圆筒的载荷特征与变形规律研究

为了研究厚壁圆筒在受到相同冲量但载荷特征不同时材料的变形规律,分别采用解析解、LS-DYNA软件和有限元计算程序对厚壁圆筒在受到内压作用下的力学响应进行了计算比较,在得到基本一致的结果后,利用有限元计算程序对冲量相同时四种加载方式下厚壁圆筒的动力学响应进行了计算,计算结果表明冲量相同时,不同载荷特征的载荷作用下的应变是不同的,应变与载荷作用时间和大小相关.     

等径圆球组简单压缩下的宏观应力-应变关系

应用虚功原理推导出规则排列等径因球颗粒在赫兹接触规律下简单压缩时宏观应力应变关系，并与TRUBAL程序离散元法模拟结果做了比较．比较发现规则排列模拟结果和理论结果是一致的．进一步模拟研究了随机排列，给出了等径圆球随机排列宏观应力应变关系拟合公式．     

等径角挤压后Ti5553钛合金的冲蚀磨损机理演变

本文中系统研究了经等径角挤压(ECAE)处理后的Ti5553钛合金在海砂环境中的冲蚀磨损机理演变历程和失效原因.发现Ti5553钛合金在高角度冲蚀工况下,其冲蚀磨损机理从初期的微切削转变为冲击挤压变形,并保持稳定;合金显微组织中弥散的α相以及ECAE工艺影响了冲蚀机理演变过程及冲蚀磨损程度;提高合金的强度、韧塑性对于抵抗冲蚀磨损起到了促进作用.     

厚壁管道周向超声导波缺陷检测研究

厚壁管道在特种承压设备领域中广泛使用,常规无损检测技术难以实现其快速有效地检测。本文采用数值模拟与实验相结合来研究周向导波快速检测厚壁管道的方法。首先,利用有限差分软件研究了不同角度激励下外径269mm、壁厚32mm的厚壁管道中周向导波的传播特性,优化了探头激励角度范围;然后分别制作了55°和45°的斜楔,并搭建了实验系统,研究了周向导波与厚壁管道壁厚方向不同位置缺陷的相互作用规律。研究结果表明,周向导波适用于厚壁管道快速检测。检测时需选择角度适中的探头。激发角度过小时,厚壁管中形成的周向导波模式较多,使得波包宽度较大,影响检测分辨率;而角度过大时,会使得盲区增大,导致靠近内壁区域缺陷漏检。本文的研究结论为厚壁管道缺陷周向导波的实际检测应用提供了指导。     

摩擦系数对钛合金等通道转角挤压影响的有限元分析

以Ti-6Al-4V钛合金高温变形行为研究为基础,建立了等通道转角挤压（ECAE）的三维模型,运用DEFORM-3D有限元分析软件模拟了600 ℃等温条件下不同摩擦系数对Ti-6Al-4V合金ECAE过程中的温度场,等效应力,等效应变以及等效应变率的影响。结果表明：核心高温区以及核心应力区主要集中于转角处;随着摩擦系数增大,核心高温区面积增大,转角入口区的应力也有所增加;点迹跟踪结果表明各点应变均在经过转角处达到最大值,内角点及外角点处的变形较不稳定。     

四边形等参单元温度场有限元分析中的混合边界条件

在温度场有限元分析中，边界条件的合理确定是一个非常重要的问题。本文以四边形等参单元为基本单元，采用基于微分方程等效积分原理的Galerkin加权余量法，建立了热传导问题的有限元方程，推导出混合边界条件的有限元计算公式。最后，根据求得的温度场可得截面温度应力分布。