侵彻双层靶板过程中PBX装药的宏-细观损伤数值模拟研究

针对高速战斗部侵彻双层目标时装药的损伤问题,基于内聚力模型开展了PBX装药战斗部侵彻双层靶板的数值模拟研究。采用内聚力模型计算装药损伤的出现与演化,分析了侵彻速度与损伤发生的关系,通过损伤比对侵彻结束后PBX装药的损伤进行了量化,建立了PBX装药细观损伤仿真模型,研究了侵彻双层靶板过程中PBX装药细观损伤机制。结果表明:当弹体垂直侵彻双层靶板时,在压-拉反复作用下,装药尾部形成了垂直于加载方向的贯穿裂纹,且装药的损伤程度随着侵彻速度的增大而增大;在侵彻双层靶板过程中,PBX装药的主要损伤模式是界面脱粘,微裂纹最先出现在颗粒边角处,并且逐渐增多,最终界面微裂纹失稳扩展并汇聚为连续的主裂纹。

部件复杂表面影响土壤扰动行为的离散元宏细观分析

通过分析毛管水形成液桥对土壤微观力学结构的影响,引入并行约束来表征土壤颗粒间液桥的黏性作用,建立了土壤颗粒接触非线性力学模型,并对波纹形复杂表面推土板前端土壤的动态扰动行为进行了离散元宏细观模拟。结果表明,离散元模拟不仅准确再现了实验分析中复杂表面结构对土壤动态扰动行为影响的研究结果,而且从土壤颗粒运动以及土块破碎等细观角度准确分析了触土部件复杂表面对土壤动态扰动行为的影响因素和机理。

推土板表面形态对土壤动态行为影响的离散元模拟

土壤行为的变化过程直接受触土部件结构的影响,研究不同表面推土板作用下土壤动态行为的变化规律和影响因素对于触土部件的优化设计具有重要意义。根据液桥对土壤微观力学结构的影响,在传统离散单元法理论的基础上,建立了土壤颗粒接触非线性力学模型,并对光滑和波纹形表面形态推土板前端土壤的动态行为进行了离散元模拟。结果表明:离散元模拟不仅准确再现了实验中表面形态对板面前端土壤动态行为影响的定性和定量结果,而且通过离散元细观分析从土壤内部土壤颗粒运动合理解释了土壤宏观形态的变化规律以及推土板表面形态对土壤动态行为的影响,即波纹形表面使板面前端土壤波动频率变大,而波动幅度变小。该研究为土壤-机械相互作用分析提供了新的研究思路和手段。

推土板切土角对干土壤动态行为影响的离散元模拟

根据液桥对土壤微观力学结构的影响,在传统离散单元法理论的基础上,建立了土壤颗粒接触非线性力学模型,并对不同切土角推土板前端干土壤的动态行为进行了离散元模拟。准确再现了实验室实验中切土角对板面前端干土壤动态行为影响的定性和定量结果,并通过离散元细观分析从土壤内部土壤颗粒运动合理解释了干土壤宏观形态的变化规律和影响因素。

表面机械研磨处理纯铜的宏-细观耦合数值研究

发展一种耦合宏-细观的数值模拟方法,多尺度研究表面机械研磨处理(SMAT)纯铜的动态晶粒细化行为及残余应力状态。首先建立SMAT宏观有限元模型,计算SMAT细化的晶粒尺寸;然后根据平均晶粒尺寸建立细观多晶体模型,并将SMAT宏观有限元模型计算的滑移阻力导入到晶体塑性本构模型,同时将宏观模型输出的应变场转换成多晶体模型的位移边界条件;最后进行当前材料硬化状态下的晶体塑性有限元计算,进而分析宏观模型中一个材料点处细观组织结构的应力状态和晶粒取向分布。结果表明,在SMAT过程中,随着多弹丸不定向冲击次数的增加,纯铜表层细化的晶粒尺寸逐渐减小,表面宏、细观残余压应力逐渐增大,但晶粒取向分布的不均匀度呈现出先增大后减小的趋势。

镁合金带内筋筒形件热强旋成形织构演变

通过宏−细观耦合模拟,研究不同温度和减薄率下镁合金带内筋筒形件壁部和筋部织构的演变规律,并结合宏观和细观分析对织构演变原因进行探究。结果表明,热强旋过程中晶粒c轴朝平行于旋压件径向偏转。减薄率相同时,壁部晶粒由于较大的径向压应力作用产生比筋部更大的偏转角度;滑移系累积剪应变随减薄率增加具有与宏观真实应变一致的线性增大特点,这将引起织构强度的不断增加。温度对织构类型影响显著,旋压件在较低温度时保持坯料基面板织构特征,随温度的增加,晶粒c轴发生大角度偏转,板织构特征减弱;随着温度的升高,筋部应变量相比壁部具有更大的增幅,这是温度对筋部织构强度影响更为显著的原因。