高层六边形网筒结构变形转角计算方法

为了探究高层六边形网筒结构可靠变形转角对该类结构抗震设计的影响,文中在高层六边形网筒结构主要受力构件基本构成的基础上,提出了一种该类结构变形转角简化计算方法。通过考虑结构弯曲变形和剪切变形的影响,给出了典型六边形细胞单元剪切、弯曲刚度简化计算式,建立了六边形网筒结构子模块的变形转角和腹板角部斜柱轴向应变之间关系。构建一个48层四种不同角度的六边形网筒结构有限元计算模型,在不同荷载作用下进行了结构静力弹性分析。研究结果表明:在33.69°,53.13°,63.43°和69.44°斜柱角度影响下本文所提结构变形转角简化计算结果与有限元模型分析结果误差分别为6%,3%,0.08%和13%;在侧向均布荷载、倒三角形荷载和顶点集中荷载模式下二者误差分别为4%,2%和6%。这说明文中提出的不同斜柱角度和侧向荷载作用下结构子模块变形转角计算方法可行,以期为高层建筑六边形网筒结构抗震设计提供参考。

敏感栅结构参数对金属丝式应变计精度研究

金属丝式应变计作为内燃机测试中的重要工具,其测试精度直接关乎到实验结果的可靠性。为提高金属丝式应变计的精度特性,本文以应变计中敏感栅结构参数为变量,通过有限元仿真的方式来计算应变计的测试误差,并在此基础之上提出一种因粘贴应变计而带来的干扰误差。通过改变敏感栅的结构参数来对应变计的误差规律进行研究。结果表明:栅丝直径越大,误差越大;长度、间距、弯数的变化,使误差存在最小值;弯数的变化,使贴片处干扰误差不能忽略,其他结构参数的变化对干扰误差的影响可以忽略不计。

广西区域速度场模型构建与应变特征分析

利用GAMIT/GLOBK软件解算2009-01~2019-06广西地区83个GNSS站数据,获得ITRF2014框架下GNSS站速度场,并通过Kriging插值法构建广西区域三维速度场模型。联合广西及周边136个GNSS站观测结果,采用格网距离加权法计算区域应变场,并对应变场特征进行分析。结果表明,ITRF2014框架下广西区域平均水平运动速率为34.95 mm/a,优势方向为N106.3°E,垂向运动表现为区域性缓慢隆升和沉降。23.5°N以北区域呈面应变压缩变形状态,以近SN向、NW向主压应变为主;23.5°N以南区域则呈面应变拉张变形状态,并以自西向东扇形展开的张应变为主。剪切应变场表现为四周高值、中部过渡带为低值。研究区内近10 a内地震主要发生在剪切应变高值向低值转变的区域,且时空上具有从断裂带一端向另一端迁移并折返的变化特点。

网格精度与对称性对深部岩体分区破裂化的影响

【目的】深部岩体工程开挖卸荷后,围岩普遍存在分区破裂化现象,容易导致隧洞大变形、大范围塌方、涌水等工程事故,利用数值模拟软件可以较好地重现该现象,但数值模拟网格质量会对模拟结果产生较大影响,为保证模拟结果的相对可靠,有必要对其进行研究分析。【方法】基于深部岩体应变软化模型,建立深埋多隧洞数值模型,研究网格对称性与网格精度对围岩分区破裂形态、破裂带数目、破裂范围的影响。【结果】结果表明,网格的对称性和精度会对围岩分区破裂化模拟结果产生较大影响,非对称网格及粗糙网格会使分区破裂数值模拟结果产生较大误差。【结论】网格划分过程中要注意网格的对称性以及单元尺寸的选取,本研究对类似研究具有一定的参考价值。

Hydraulic bulging process with axial feedings and strain field of U-shaped metal bellows

Based on the traditional hydraulic bulging process,an improved hydraulic bulging process with axial feeding in the bulging process was proposed.The finite element simulation and experiment of bellows formed by the traditional and improved hydraulic bulging processes were conducted.The grid strain measurement system analysis results of strain and wall thickness distribution of the metal bellows,obtained from simulation and experiment,show that the maximum thinning rates of the wall thickness under the traditional and improved processes were 15%and 10%,respectively.And the wall thickness distribution of the metal bellows formed with improved process was more uniform.The strain values from the root to crown of the waveform increased gradually.However,the strain values were smaller than those of traditional process due to the axial feeding of the improved process in bulging process.

旋启式止回阀关闭过程瞬态流固耦合特性研究

某核电厂重要厂用水系统止回阀的内部流动特性不明,缺少相应的应力应变分析,同时也较难对其进行试验研究。为此,采用动网格方法,建立了流固耦合计算模型,并进行了仿真计算,对核电厂重要厂用水系统旋启式止回阀关闭过程的流固耦合特性进行了研究。首先,针对某核电厂止回阀原型,建立了阀门及水体模型,并进行了网格无关性验证,确定了其最终的计算模型;然后,使用profile编写了阀板运动控制规则,设置了动网格模型,利用ANSYS单向流固耦合方法,设置了其交界面与约束条件,对止回阀瞬态关闭过程进行了仿真计算;最后,对关阀过程中不同开度的流场速度压力分布和结构场应力变形变化进行了分析。研究结果表明:在止回阀的关闭过程中,阀内流场最大速度在关闭初期为17.87 m/s,并逐步降低至0 m/s;止回阀的最大等效应力和最大变形量分别出现在转轴与阀体连接处以及阀板的最下部,分别为1.5474×108 Pa和4.74 mm,并随开度减小而增大。依据计算结果得到了该止回阀关闭工况的流场变化与阀门应力、变形响应特性,提高了设备运行的可靠性,可以为设备的优化设计提供参考。

侵彻数值仿真中网格密度对单元失效应变影响分析

[目的]旨在解决数值模拟平头弹对金属板的侵彻问题中,网格尺寸对单元失效应变取值和弹体剩余速度的影响。[方法]应用有限元软件LS-DYNA对Q235钢材料单轴拉伸实验进行数值仿真,结合实验中试样断裂时的伸长量得到该网格密度下的单元失效应变,绘制出失效应变随网格密度变化的曲线并进行动态修正;然后,进行平头弹侵彻Q235钢板的数值仿真,并对靶板进行不同尺寸的网格划分。其中Q235钢材料的单元失效应变按修正曲线取值,将弹体的剩余速度与实验结果对比,分析数值仿真中网格密度对金属板抗侵彻问题仿真结果的影响。[结果]研究表明,数值仿真中选取的单元失效应变应随网格密度的增大而增加,在金属板的抗侵彻问题中随着网格密度的增大,对弹体剩余速度预报的仿真结果逐渐收敛并与实验结果相近。当网格尺寸为0.5 mm时,研究速度段内数值仿真与实验拟合曲线的平均相对误差最小,为5.13%;仿真与实验的误差在低速段更大,且低速度段弹体剩余速度对网格密度更加敏感。[结论]相关计算方法及研究结果对弹体侵彻问题中网格密度和材料失效应变的取值及变化规律具有一定参考价值。

汽车后地板拉延件成形裕度提升及参数优化研究

目的提升拉延工艺处理后汽车后地板零件的成形裕度,优化成形参数。方法首先,设置初始拉延工艺参数:压边力为807kN、摩擦因数为0.135、压边圈行程为205mm、成形力为3572kN,基于Autoform软件对后地板的拉延工艺进行数值模拟。其次,利用全场网格应变测量技术对试冲件进行全场测量,获得全场成形裕度云图、成形极限图、减薄云图。最后,调节压边力与拉延筋深度及圆角半径,优化拉延工艺的成形参数。结果通过模拟获得了零件的潜在风险区域位置,零件的最大减薄率为24.10%、全场成形裕度均小于10%;测量结果表明,最大成形裕度为-9.29%。对风险区域进行模具圆角抛光后,最大成形裕度达到-10.65%。通过综合分析测量结果与模拟结果可知,采用压边力为782kN、B处拉延筋圆角半径为4.5mm、拉延筋深度为4.5 mm等成形参数,试冲得到的零件无开裂和起皱缺陷,成形裕度最大值为-14.33%,满足大规模生产需要。结论利用数值模拟结合全场网格应变测量技术指导修模作业并优化工艺参数,可以有效提升模具的调试效率。

FRP网格增强ECC拉伸本构关系研究进展

相较于传统的织物增强砂浆(TRM),FRP网格增强ECC复合材料(FRP网格-ECC)由于具有更好的抗裂性和韧性,在既有砌体结构修复领域得到了较为广泛的应用。本文主要结合国内外学者在FRP网格-ECC拉伸性能方面所开展的试验研究工作,对FRP网格-ECC拉伸本构(应力-应变)关系研究进展进行了汇总与分析。结果表明:FRP网格-ECC的拉伸应力-应变关系通常以首次开裂为转折分为两个阶段,主要由2个关键点和4个参数控制。在弹性未开裂阶段,应力由ECC和FRP网格共同承担,斜率主要取决于FRP网格-ECC的复合弹性模量,开裂应变主要取决于ECC的开裂应变;在应变强化阶段,应力主要由FRP网格承担,斜率主要取决于FRP网格的弹性模量和配置率,极限拉伸应变主要由FRP网格单向拉伸极限应变确定。

基于响应面法的高温应变计敏感栅结构优化研究

高温应变计是航空发动机重要的研保条件,为满足其更高的使用要求,对高温应变计敏感栅结构参数进行了优化。首先,采用有限元计算方法分析了考虑温度误差后敏感栅栅丝长度、栅丝间距和栅丝弯数对测量误差和疲劳寿命的影响;然后,基于响应面法建立了测量误差和疲劳寿命响应面模型,利用多目标灰狼算法进行了结构参数优化设计,得到了Pareto最优解集;最后,根据优化结果制备高温应变计进行了高温振动疲劳试验。研究结果表明,不同参数组合的敏感栅结构对高温应变计的性能影响不同。结合高温应变计制备需求与性能对比来评估得到的Pareto最优解集,得到了一个最优敏感栅结构。高温下优化后的应变计疲劳寿命较优化前相比提升了30.4%,优化效果显著。

基于网格应变分析技术的车身零部件选材研究

为优化某款车型左后门内板材料,采用170P1、DC04、DC06三种材料冲压左后门内板,利用网格应变分析技术评价三种材料的冲压成形效果,结果表明,DC06是三种材料中冲压汽车零部件左后门内板的最佳选材。

粘弹性应变能释放率的虚拟网格计算方法

应变能释放率是粘弹性裂纹扩展判断的重要依据。为了解决低质量网格条件下的高精度粘弹性应变能释放率的数值计算问题,提出了裂纹尖端虚拟网格方法。在原始网格位移场基础上通过插值手段获得虚拟网格位移场、应力及应变场分布;基于虚拟网格信息并结合虚拟裂纹闭合方法,开展应变能释放率的数值计算。虚拟网格方法在应对裂纹扩展过程中任意复杂网格形式的同时,不再需要对原始裂纹尖端进行精细网格划分。两种典型断裂模式下的算例仿真结果表明,全积分形式的虚拟网格方法可以实现低泊松比条件下应变能释放率的高精度数值计算,相对误差均在5%以内。为了应对高泊松比下的断裂问题,设计了虚拟网格方法的缩减积分方案;缩减积分方案下的应变能释放率相对误差在1%左右,计算精度较全积分方案大幅提高。

冲压件网格试验相关技术及原理

冲压件生产过程中影响因素复杂,而网格试验的正确使用,可以有效地从定性、定量2方面指导冲压件缩颈、拉裂问题的优化,使冲压件在冲压成形过程中拥有更大的“安全裕度”,从而加快问题的解决速度。通过成形极限曲线(FLC)分析、Comsmart设备测量,从而生产指导性数据,可以量化和反应模具实际状态,进而做出针对性的模具裕度调整,以及对调整后的模具裕度进行验证。

薄壁管数控弯曲应变的网格法研究

采用网格法,对50mm×1mm×R100mm(管径×壁厚×弯曲半径)的LF2M和1Cr18Ni9Ti薄壁管数控弯曲中弯管三向应变分布规律进行了研究,结果表明:LF2M弯管最外侧切向拉应变大于1Cr18Ni9Ti弯管的最外侧切向拉应变,而最内侧压应变前者小于后者,导致与1Cr18Ni9Ti弯管相比,LF2M弯管的最外侧壁厚减薄应变大,最内侧增厚应变小;薄壁管小弯曲半径数控弯曲成形中,周向应变不可忽略,其值最大可达最大切向应变的1/3;随着弯曲角度的增大,弯管三向应变均增大,但周向应变增幅小于切向应变与厚向应变的增幅;LF2M弯管切向最外侧拉应变大于其最内侧压应变,1Cr18Ni9Ti弯管切向拉、压应变相差不大,导致前者最外侧壁厚减薄应变大于其最内侧增厚应变,而后者的壁厚减薄应变与增厚应变相差不大。

轿车侧围零件冲压开裂网格应变分析

网格应变测量系统是专用于测量汽车车身用钢在冲压过程中变形的分析设备。以某国产轿车侧围零件为例,选择ARGUS网格应变测量系统为工具,通过网格应变分析,找到了冲压开裂的原因,并从模具和材料两个方面提出了优化方案,在实际生产中得到了较好地验证。

含有残余试样的等径角挤扭变形工艺研究

结合实际变形过程,采用DEFROM-3D软件对含有残余试样的等径角挤扭变形过程进行了单道次数值模拟。通过分析对比模拟结果可知,残余试样的存在增大了下一根试样的初始挤压力和载荷峰值,提高了变形试样内部的静水压力和累积应变,显著改善了试样整体变形均匀性及在模具内的填充情况。同时,坐标网格法实验结果与模拟结果具有较好的一致性,证明了所建立有限元模型的可靠性。

板料网格应变显微测量系统应用研究

综合分析了国内外网格应变测量的研究情况以及应变测量对于FLD的重要性及意义,设计了专门的网格应变用显微测量仪,并选择了合适的CCD和图像采集卡,构成了板料网格应变显微测量的桌面系统。针对不同形式的应变网格,分析了不同网格印制方法的特点,研究了不同的图像处理测量方法,完成网格应变显微测量系统软件的开发及应用研究。

行李箱内板零件冲压成形分析

在材料力学性能测试和成形极限分析的基础上 ,采用网格应变分析技术研究了行李箱内板零件冲压过程危险区域的金属流动规律 ,评价了两种钢板的成形效果。结果表明 :行李箱内板危险部位的变形方式为胀形—深拉延变形 ,r值和n值较高的冷轧薄板具有较高的成形极限 ,相应地其冲压成形安全裕度也较大。

轿车车门内板成形失效分析

轿车车门内板是典型的汽车覆盖件,国内某汽车厂在冲压成形这一零件时,使用的材料牌号是DX56D+Z,出现了批量成形开裂缺陷。为了找到导致材料冲压成形开裂的真正原因,在冲压成形现场,对该零件易开裂区域进行了网格应变分析,探讨了该零件冲压成形过程中开裂的原因,并提出了降低零件冲裂概率的方法。

轿车下档板零件冲压失效分析

采用网格应变分析的方法,对武钢产DX56D+Z钢材制作的流行车型下挡板零件开裂现象进行了分析。在冲压现场针对易开裂区进行网格试验,根据材料的变形行为,探讨了零件冲压开裂的原因,提出了降低开裂率的方法。