扭杆表面材料本构关系及滚压仿真分析研究

扭杆表面的应力状态是扭杆使用寿命以及运行可靠性的关键因素,滚压工艺参数对扭杆表面应力状态有重要的影响。通过对扭杆建立材料本构关系模型,基于此本构关系模型,对三维滚压过程进行了有限元仿真分析,得到压入量、工件转速和进给速度对表面轴向残余应力的影响规律。结果表明:工件转速和压入量的增加都会增大扭杆表面轴向残余应力;进给速度的增加使扭杆表面轴向残余应力先增大后减小。

材料刚度匹配关系在地下结构减震原理中作用的研究

前期研究和工程实践证明,围岩、抗减震层和隧道衬砌等材料关于刚度、阻尼和密度之间的匹配关系,对隧道在地震过程中的动态响应有至关重要的影响。为更深入了解隧道动态响应与相关材料匹配关系之间的内在联系,利用动力学振动理论给出了关于地下结构位移传递系数的一个解析解,并首次提出关于地下结构综合位移传递系数的概念。对计算公式进行验证后表明:在隧道的抗减震设计中,当不考虑抗减震层的材料阻尼时,抗减震措施的材料刚度对地震波中的低频部分具有较好的减震效果,而对于地震波中的高频部分,抗减震层的减震效果不明显;无论是抗震层刚度的增加,还是减震层刚度的减小,均存在一个合理的刚度增大或减小的范围,当刚度位于该范围内时,才能使隧道的综合位移传递系数较小,并且在经济上不会产生浪费。

延性材料全阶段单轴本构关系获取方法

材料拉伸直至破坏的单轴本构关系对于材料与结构的大变形分析和裂纹问题中的变形行为研究有重要意义。该文提出一种将实验与数值分析相结合获取材料拉伸直至颈缩破断全程本构关系的新方法——TF法(tensile test-finite element method)。通过构造初始微小缺陷实现拉伸试样的颈缩有限元模拟;应用自制对中夹具,结合DIC(digital image correlation)方法和应变传感器来测量材料拉伸全程的标距位移、试样颈缩根部直径和颈缩区轮廓线;应用逐步逼近原理并借助开发的ANSYS APDL命令流程序实现材料全程单轴真实本构关系求解的迭代计算。应用TF方法得到的全程材料本构关系对SS316L和T225NG合金拉伸试样的颈缩行为进行有限元模拟分析,结果表明:颈缩区两端的载荷-位移曲线、最小截面直径-位移曲线和颈缩区轮廓线的数值分析结果与实验结果吻合良好;对SS316L小曲率半径漏斗试样的载荷-位移曲线的模拟结果也与实验结果吻合良好。还给出SS316L和T225NG合金两种材料的Ramberg-Osgood全程单轴本构模型参数与等效破断应力应变,讨论两种材料单轴拉伸试样破断时颈缩根部横截面的应力分布。

基于小圆环试样获取金属材料单轴本构关系的FAT方法

应用小尺寸圆环进行径向压缩试验获得载荷-变形曲线,并在各向同性、等向强化假定条件下通过引入Hollomon单轴本构关系模型初值进行有限元迭代计算,进而使得试样的模拟变形与圆环试样压缩试验结果满足一致,最终获得材料的单轴本构关系曲线。借助有限元数值分析和特定试样的试验来确定材料本构关系的方法,可以称为有限元辅助测试方法,即FAT(finite-element-analysis aided tests)方法。研究表明,对于四种金属材料应用FAT方法获得的材料单轴本构关系与其单轴拉伸试验结果吻合较好。基于小尺寸材料的FAT方法在核电反应堆、石油管道等关键工程相关材料以及小尺寸构件的材料力学性能获取方面有独特优势和工程应用前景。

材料本构关系模型选择对钢板冷弯成型模拟的影响

利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA模拟了不同材料本构关系模型对钢板成型时圆角处应力、应变及回弹的影响。结果表明,材料本构关系模型的选择对钢板冷弯成型模拟时圆角部位的应力和应变影响较小,模拟时不用严格区分;材料本构关系模型的选择对钢板冷弯成型模拟时回弹结果影响较大,采用双线性随动强化模型模拟比使用双线性等向强化模型所获得的回弹结果更接近于真实值。

基于LS-DYNA的理想弹塑性材料本构关系模型开发基本方法

LS-DYNA是一款功能强大的有限元分析计算软件,软件自身含有强大的材料库,更允许用户添加自定义的材料本构关系模型,用于得到更准确的仿真结果。基于该平台,介绍了该软件与用户自定义材料子程序之间的数据交互关系,并利用弹塑性力学相关知识,分别建立了理想弹塑性材料的弹性本构关系与塑性本构关系,最后通过算例验证了所构建材料本构关系的正确性,并编写了基于LS-DYNA平台的理想弹塑性材料本构关系,介绍了开发的基本方法,为应用自编写复杂本构关系材料的工程仿真提供了基础。

在轮胎数值模拟和优化设计中的复合材料与性能的关系

目前,在优化轮胎设计过程中广泛采用了基于有限元分析的数值模拟。因此,在设计过程和提高轮胎性能中强烈要求减少时间消耗,因为可以通过最佳解决方案来缩短设计时间。用于数值计算应力-应变分布的橡胶材料模型是非线性的,可以包括几种参数。通常,这些参数与橡胶配方之间的关系是未知的,因此设计者不知道是否可以通过橡胶技术来获得最佳数据集的信息参数。本研究的目的是研究这样的关系。推导橡胶状态公式的最普通方法是依据在一系列恒定应变张量下的应变能扩展。在这里我们必须指出,这种方法有几个缺点,缺点之一是在试图确定橡胶复合材料与其性能之间的参数关系时会有问题;另一缺点是需要采用正交函数的级数展开,因此在评估实验数据和绘制复合材料性能连续图的可能性时,要确保弹性系数的线性无关性。就正交勒让德多项式来说,要考虑绘制连续图的技术,还要提出可充分解释通用橡胶非线性弹性参数与配方主成分关系的实验函数集。在轮胎数值模拟中采用的计算数据集包括静负荷、印痕分析、刹车/加速、拐弯特性和优化设计方法。

“相互对立,各有其宜”关系型材料作文的写作方法浅探

从全国范围看,高考语文试卷中,作文从分值上都占据了整张试卷的半壁江山。而＂相互对立,各有其宜＂的关系型材料作文是目前比较常规和流行的,但学生却难以把握的一种作文题型。针对学生在这类作文写作中的困惑,探寻几种简易且便于操作的写作方法。

基于小尺寸材料试验与有限元分析的耦合方法获取材料力学性能

采用T-F(Tests and finite element analysis)方法,通过小尺寸圆环试样单轴压缩试验,引入单轴本构关系模型进行有限元迭代计算使得模拟计算的试样变形与圆环试样压缩实验结果满足一致性,进而得到材料单轴弹塑性本构关系参数。研究表明,对不同厚度的304不锈钢圆环,应用T-F方法获得的材料本构关系与单轴拉伸试验结果吻合较好。基于小尺寸材料的T-F方法在获取小尺寸构件的力学性能方面有良好的工程应用前景。

混凝土材料黏滞系数的测试技术及试验研究

针对固体材料弹性阶段内阻尼,采用黏弹性材料本构关系,通过振型分解法推导建立了简谐荷载激励下材料黏滞系数的测试理论,包括存在钢筋的情况;利用三点弯曲梁式材料阻尼测试装置,对6种不同配合比复合纤维增强阻尼混凝土的黏滞系数进行了试验测试,表明测试理论的可行性,并对试验结果进行了简要探讨。

混凝土本构关系对抗震性能评估影响研究

为了研究混凝土本构关系对抗震性能评估的影响,运用目前已广泛应用于结构抗震性能评估的结构分析软件SAP2000,选用及比较了我国规范以及美国规范建议采用混凝土材料本构关系和SAP2000中默认的混凝土材料本构关系,分别采用集中塑性铰模型和截面纤维单元模型对比分析一幢六层RC平面框架结构构件弯矩-曲率关系和对该框架结构进行抗震性能评估。研究表明:在不同计算理论模型下,采用上述三种混凝土材料本构关系分析得到构件弯矩曲率关系和结构能力曲线差值范围都在15%以内,在具体工程结构抗震性能评估时,可直接选用SAP2000默认混凝土材料本构关系,提高结构计算收敛性和抗震性能评估效率。

六角晶粒各向异性多晶体弹性本构关系的一般形式

金属多晶体材料是大量微小立方晶粒或六角晶粒的集合体,晶格结构的各向异性导致晶粒弹性性质的各向异性,也使得六角晶粒多晶体的弹性性质与晶粒取向分布有关。多晶体的晶粒取向分布可由取向分布函数(ODF)描述,ODF在Wigner D-函数基下展开成级数形式,其展开系数为织构系数。基于Voigt模型和Reuss模型,Li和Thompson(1990)推导出六角晶粒正交集合的弹性本构关系。Man(1998)利用代数方法给出了立方晶粒正交集合本构关系的一般形式。本文利用Clebsch-Gordan表达式推导出六角晶粒各向异性多晶体的弹性本构关系,其结果适用于六角晶粒各向异性集合体,它不依赖于任何物理模型,为六角晶粒各向异性多晶体弹性本构关系的一般形式。

混凝土材料粘滞系数的测试技术及试验研究

针对固体材料弹性阶段内阻尼,采用粘弹性材料本构关系,通过振型分解法推导建立了简谐荷载激励下材料粘滞系数的测试理论,包括存在钢筋的情况;利用三点弯曲梁式材料阻尼测试装置,对6种不同配合比复合纤维增强阻尼混凝土的粘滞系数进行了试验测试,表明测试理论的可行性,并对试验结果进行了简要探讨.

建筑室内装饰领域中的材料与审美心理

本文从人与装饰材料的角度及其关系出发,并从材料的分门别类研究开始,从功能、应用、机能、物理、生理及心理、触觉等多方面、多角度的分析了现时期装饰材料的应用效果与审美心理的不同与其复杂的需求关系。

研究生课程《高聚物结构与性能》的教学内容延伸——导电聚合物的结构与功能关系

《高聚物结构与性能》一课主要讲述高聚物分子结构与材料性能间的内在联系。而涉及导电聚合物结构与性能或功能间关系的内容较少,这不利于研究生对导电聚合物相关知识点的掌握。本文分别介绍了导电聚合物分子结构、聚集态结构及电子结构等与材料性能及功能间的关系,希望该部分内容可作为现有教材的补充。

柴油加氢装置分馏系统模拟和进料温度关系研究

一些劣质材料的加工和柴油的清洁工作主要就是通过柴油加氢装置来进行的,在柴油加氢的过程中及其复杂,主要涉及温度、压力、临氢等工序,所以会造成柴油加氢装置分馏系统消耗高。其中Aspen Plus软件可以对柴油分流过程中进行模拟进行,为降低能耗和操作方面进行指导,此系统还研究进料的温度对柴油分馏的影响。通过一系列的研究表明,提高分流进料的温度可以使液相负荷的分布均匀,并使操作更加稳定,降低能源的消耗。

高速切削有限元模拟技术研究

有限元模拟是研究高速切削机理的有效方法,本文致力于有限元模拟所必需的关键技术研究。依据大变形理论和虚功原理对高速切削过程进行分析,建立了基于拉格朗日描述的有限元控制方程。通过研究材料动态本构关系、刀屑接触、切屑分离、切屑断裂和切削热动态耗散与传导关键技术建立了正交切削有限元模型,提出材料本构关系建立方法和切屑断裂能量解释观点,最后结合实例进行高速切削模拟,并对模拟结果进行分析和验证,指出所建立的有限元模型是合理的。

薄壁曲梁的稳定性研究进展

曲梁是桥梁、建筑、船舶、航空和航天工程中常见的薄壁构件,根据外载荷与主曲率平面的关系,又被称为拱或水平曲梁.随着工程材料的日益发展,如复合材料、功能梯度材料的引入,曲梁的应用范围更加广泛,进一步推进了薄壁曲梁稳定性问题的研究.本文首先对薄壁梁结构的稳定性行为进行了分类.接着简述了薄壁构件的基本假设,对比了近几十年来薄壁曲梁的基本理论,针对复合材料薄壁曲梁,总结了相应的本构关系,并对各理论间存在的分歧进行了归纳.结合最新的薄壁曲梁研究,根据平衡法、能量法和虚位移(虚功)原理推导出控制微分方程,阐述了相应的求解方法,如解析法、半解析法和数值解法.为验证薄壁曲梁理论的准确性,曲梁承载能力试验验证尤为重要,但目前国内外相关研究还很少,亟待发展.最后讨论了现阶段薄壁曲梁研究的局限性和未来发展的方向.

元胞单元法

介绍一种力学计算方法———元胞单元法 .它将结构的整体求解变成局域分析 ,通过力的局域间的不平衡传递达到最终的整体平衡 .它对计算机容量要求低 ,在大规模计算方面具有良好的前景 .同时 ,由于借用了元胞自动机的思想 ,可形成一种高度并行的算法 ,适用于未来并行机的要求 ,是一种有发展潜力的数值方法 ,可望在大型结构和纳米力学的大规模摸拟方面得到应用 .文中介绍了元胞单元法的基本原理 ,将其用于平面问题分析 ,进行了数值试验 ,给出了计算步骤和结果 ,并对其优点和存在的问题进行了讨论 .

关于最小耗能原理及其应用的新进展

综述了最小耗能原理及其应用方面取得的新进展。由文献[1]中所列举的参考文献可以看出,该文献提出的最小耗能原理以及它为研究材料的破坏理论、材料的本构关系理论和建立各类变分原理提供的新思路和新方法已被许多研究者所理解和接受,并在应用中取得了若干有意义的新成果。