韧性断裂准则的试验与理论研究

对不同样式的45钢和6082铝合金试件进行了拉伸、压缩、剪切、扭转等材料试验,对工程中使用的11个韧性断裂准则进行对比研究,并利用专业塑性成形分析软件对试验过程进行二维和三维情形的数值模拟。指出目前使用的韧性断裂准则都不可能对材料在任意应力应变状态和变形累积的情况下给出一个固定阈值,并给出了基于等效应变和应力三轴度的韧性断裂准则修正公式,通过厚板普通冲裁和精密冲裁试验证明了结论的有效性。

基于DDA方法一种流-固耦合模型的建立及裂隙体渗流场分析和应用

以非连续变形分析方法(DDA)为基础并采用稳态流体计算方法将二者结合进行裂隙岩体流-固耦合分析。利用DDA方法生成裂隙岩体模型,在此基础上采用矩阵搜索等方法形成新的裂隙水通网络模型。采用稳态迭代算法和立方定律求得裂隙水压力,并把裂隙水压力作为线载荷施加到块体边界,在DDA算法中每个迭代步完成后更新裂隙开度和水压值,与DDA算法结合研究裂隙水与块体之间相互作用关系。利用以上裂隙岩体流-固耦合计算方法研究了某水封油库开挖和运行过程洞室围岩流量和密封性,为该工程预测水封效果提供了有益的主要依据,也是国内首次采用DDA方法做大型工程的流-固耦合模型分析。

金属韧性断裂准则的实验研究

韧性断裂准则作为材料成形极限中的重要指标,对于准确预测金属内部和表面韧性破坏发生的时间和位置、工艺制定和模具设计具有重要的意义。以45钢为材料,采用不同形式的试件进行了拉伸、压缩、剪切、扭转等实验,并利用金属塑性成形模拟专业软件对实验过程进行数值模拟,对工程中广泛使用的11种韧性断裂准则进行分类对比研究。指出Normalized Cockroft & Latham和Brozzo断裂准则比较适用于高应力三轴度成形过程,而Ayada和Rice-Tracy断裂准则更适用于较低应力三轴度成形过程。

刚塑性有限元模拟中体积变化问题处理方法

分析了在塑性有限元分析金属体积成形问题中引起体积变化的原因 ,指出在采用罚函数方法引入体积不可压缩条件的刚塑性有限元模拟中惩罚因子、增量步长、节点调整、网格密度和重划次数等是引起体积变化的主要原因。针对所分析原因 ,在现有的方法基础上提出基于三维有限元的节点调整和体积补偿新方法 ,并在实际模拟中应用 ,得到较好的效果 ,提高了模拟的精度和可信度。

金属塑性成形有限元六面体网格自动划分

六面体网格具有计算精度高、网格数量少等特点 ,是工程三维有限元分析一种重要网格。本文提出了一种基于栅格的六面体网格自动划分方法 ,它首先采用栅格法生成核心网格 ,然后把核心网格与模型边界拟合 ,为克服由于边界拟合造成的表面网格质量下降 ,采用包络表面网格的方法生成零厚度表层网格 ,通过表面网格平滑和内部节点位置平滑处理 ,最终生成具有较高质量的全六面体网格。网格划分实例说明 :该法具有原理简单 ,算法可靠 ,编程方便 ,划分网格质量高等特点。最后还对该算法进行了讨论。

超越齿轮冷挤压复合成形工艺的有限元模拟

对超越齿轮的冷挤压成形方案和改进后的方案进行有限元模拟分析,确认在挤压过程中出现的上部内腔底部塌陷和下部齿裂的原因是由于工件中心部分金属流动较快造成的,从而对生产工艺进行了改进并进行计算机模拟,以此确定挤压后合理的预制坯形状和模具结构。最后指出工艺与模具设计和仿真并行,可有利保障生产工艺的可行性和模具设计的可靠性。

基于任意六面体单元数据场的剖面可视化算法

三维有限元计算结果的可视化是分析有限元计算结果的重要手段 ,针对八节点六面体单元 ,结合三角形网格等值线算法 ,提出了基于该单元类型任意剖面等值线及彩色云图的生成方法 ,并通过实例说明 ,该算法不仅可以快速地生成空间实体任意剖面上的等值线和云图 ,而且还可以细化剖面上数据 。

地震载荷作用下地下厂房围岩稳定性分析

探讨了非连续变形分析方法(DDA)动力学算法中阻尼条件施加方法,并针对具体实际问题采用速度阈值控制的复合阻尼方法提高了计算效率。以某水电工程地下主厂房为例,采用改进后非连续变形分析方法对汶川地震载荷作用下节理围岩和洞室开挖过程中锚杆的锚固作用及对边墙稳定性的影响进行研究,重点对比分析了地震载荷下洞室围岩在有无锚固条件对于拱顶、边墙和节理位移变形位移的影响。研究表明,锚杆的锚固作用对地震载荷和高应力条件下地下厂房开挖过程中洞室围岩的变形和稳定性起着关键性的作用。

基于STL文件的空间CAE模型自动识别

STL类型文件是目前CAD/CAM中广泛使用输入 /输出格式 ,它具有简单 ,适应性好等特点 ,基于此类文件通过分析、比较、归类、排除等方法识别其中所包含的表面几何及其拓扑信息 ,进一步通过欧拉定理确定各个表面所围成的实体信息 ,对下一步的空间模型的有限元分析具有重要意义 .

金属塑性成形三维有限元模拟过程中动态边界调整新方法

讨论了金属塑性成形三维有限元模拟过程中动态边界调整的问题 ,提出了已触模节点位置调整的新方法———原长修正法 .通过应用实例 ,在模拟过程中的每一加载步长内 ,对已触模节点采用该法修正 ,可以有效地解决因模具描述带来的“法矢盲区”问题 ,提高模拟的效率和可靠性 .

金属塑性成形有限元六面体网格自动生成方法及优化技术

工程数值模拟技术中三维有限元网格划分方法是目前研究的热点问题之一 ,特别是三维六面体网格自动生成技术对于工程计算精度影响重大 .着重介绍了在金属塑性成形仿真技术中现有的六面体网格自动生成主要方法和三维网格优化技术 ,并对采用六面体网格的优点和未来发展的趋势作了简要的说明 .总结说明 。

基于六面体单元三维有限元网格消隐算法

提出了基于空间八节点六面体单元的三维有限元线框图及表面等值线消隐算法,该法具有程序简明、消隐效果好、独立运行的特点,通过实例说明,该法对三维非结构化有限元网格线框图消隐是有效的.

压力容器连接刚性分析的数值方法

采用矩阵分析与有限元相结合的方法 ,综合考虑了压力容器连接系统各零部件刚性的相互影响。可以分析在不同予紧程度和操作压力时压力容器的密闭性能及各零部件应力变化的情况 。

平行节理岩体的围岩稳定性DDARF分析

利用非连续变形分析岩石断裂方法(Discontinue Deformation Analysis for Rock Failure,DDARF)数值模拟技术对平行节理岩体试件进行理论分析和数值模拟,研究了不同侧压力状态和原生裂隙角度等物理参数对剪切破坏和峰值强度的影响程度,指出侧压力和裂隙角度是岩体发生剪切破坏的主要原因。依据实际地下工程情形,建立具有平行节理岩体的地下洞室模型,并利用非连续变形分析方法(Discontinue Deformation Analysis,DDA)模拟地下洞室开挖过程围岩结构位移和稳定性分析,研究结果表明,平行节理岩体在不同地应力条件和裂隙角度下对洞室周围岩体稳定性具有不同程度的影响。

低弹性模量材料测试的电测法

电测法测试低弹性模量材料时表现出较明显的加强效应问题 ,这是由于被测试件和电阻应变片二者的弹性模量相差较大所致 ,实验证明 ,当试件材料的弹性模量很低时 ,测试误差较大 ,所受影响的因素较多 ,应进行慎重的修正。

基于Oyane损伤和断裂模型的厚板精冲过程数值模拟和缺陷预测

将考虑静水应力和应变历史对材料损伤影响的Oyane损伤模型用于断裂的预测,将局部网格自适应和单元删除技术用于模拟裂纹的产生和扩展,在DEFORM-2D有限元模拟软件中建立了精冲轴对称模型,进行了弹塑性大变形有限元数值模拟.分析了成形过程中静水应力、等效应力、等效应变和损伤的分布以及发展趋势,分析了工艺参数对缺陷的影响规律,试验结果验证了模型的准确性.

钛合金大厚度试件电子束焊接残余应力有限元分析

基于热弹塑性有限元理论,建立了钛合金大厚度试件电子束移动热源的焊接残余应力三维数值分析模型,分析研究了厚度为75 mm的TC4电子束焊接试件残余应力分布规律。计算结果表明,大厚度电子束焊接试件在焊缝及其附近宽度约40 mm的范围内存在极其复杂残余应力,试件表面的焊缝及其附近20 mm左右的区域存在着对结构强度有利的横向残余压应力,但试件内部残余应力水平要高于表面的残余应力,尤其是在距起始和收尾端10mm及约1/4厚度处的区域,存在着三向的残余拉应力,且数值较高,对钛合金平板电子束焊接接头力学性能将具有重要影响,应引起足够的重视。钛合金平板电子束焊接残余应力的计算结果与实测结果基本一致。

六面体网格自动划分和再划分算法

提出了一种新的六面体网格自动划分和再划分算法“表层网格法”。首先根据所需划分模型进行模型的识别, 采用栅格法生成核心网格。然后进行核心网格与模型边界拟合,为克服由于边界拟合造成的表面网格质量下降, 采用包络表面网格的方法生成零厚度表层网格。通过表面网格和内部网格节点平滑处理技术,最终将模型划分为具有较高质量的完全六面体网格。最后通过网格划分和再划分实例表明:该算法具有原理简单、算法可靠、编程方便且划分网格质量高等特点,是分析材料塑性成形等问题比较理想的六面体网格划分算法。

金属三维塑性成形过程无网格伽辽金法数值模拟技术

将无网格伽辽金法(EFGM)与三维刚(粘)塑性流动理论相结合,对EFGM在金属三维塑性成形过程数值模拟中的应用技术进行了研究.分别采用边界奇异权法和修正的罚函数法处理速度边界条件和体积不可压缩条件,采用反正切摩擦模型处理摩擦边界条件,推导了金属三维塑性成形过程EFGM法数值模拟的刚度方程,给出了关键算法.对长方体金属镦粗过程进行了数值模拟,并将数值结果与三维刚塑性有限元体积成形商品软件Deform3D计算结果作了比较.发现两者吻合良好,表明了本文方法的正确性和有效性.

齿形零件精冲成形三维有限元模拟与工艺优化

利用DEFORM-3D建立了三维精冲有限元模型,采用更新拉格朗日弹塑性有限元方法和基于应变梯度、表面曲率的网格自适应技术,对齿轮精冲的局部剧烈塑性变形进行了模拟.通过DEFORM用户子程序实现了Schiffmann损伤功密度的半耦合计算,分析了成形过程中静水应力、等效应力、等效应变和损伤的分布以及发展趋势,并预测了不同工艺参数下的精冲力和齿轮不同部位塌角高度、光亮带高度.利用模拟得出的最佳工艺参数获得了合格的齿形零件.