轴对称体热弹塑性蠕变有限元分析计算

以经典的热弹塑性蠕变理论为基础，考虑到材料常数随温度的变化，导出了热弹塑性蠕变问题的增量本构方程和轴对称有限元计算公式，编制了程序，并以高温炉管为例作了应力、应变计算，结果可供工程设计部门参考。

厚板多层多道对接焊残余应力轮廓法测量及热-弹-塑性有限元分析

船体外板结构多采用多层多道焊工艺建造,焊接产生的残余应力复杂,易导致焊接结构断裂和疲劳失效。本文采用轮廓法与基于并行计算技术的热-弹-塑性有限元研究Q235厚板多层多道对接接头内部残余应力分布及其变化过程,预测结果与测量结果吻合较好。预测结果表明,纵向残余应力在焊缝区为拉应力,沿接头宽度方向逐渐减小最终转变为压应力,正面焊缝中部区域拉应力值明显降低;横向残余应力在焊缝区上表面及背面填充处为拉应力,沿接头宽度方向逐渐降低,在正面焊缝中部区域为压应力;Z向残余应力主要存在于焊缝区,正面焊缝以压应力为主,背面焊缝以拉应力为主。厚板多层多道焊接过程中,残余应力变化是由于后一道焊缝对已焊的焊缝起到热处理作用导致的,焊缝接头残余应力分布由最后一道焊缝决定。

加锚节理岩体的弹—粘塑性有限元计算

本文分析了锚杆对节理岩体的作用机制，探讨了加锚节理面抗拉、抗剪性能的改善，导出了加锚节理岩体的本构方程，在分析锚杆，节理，岩块联合工作的基础上，编制了三维非线性有限元程序，为锚杆的工程应用提供了一个分析的途径。

环境条件下沥青路面热粘弹性温度应力计算

利用热粘弹性力学理论和有限元方法 ,以广义Maxwell模型模拟沥青混合料的粘弹特性 ,通过试验研究和理论推导得到其增量型热粘弹性本构关系 ,建立了环境条件下沥青路面的温度应力场有限元计算方法 .

板材热连轧过程的计算机仿真

利用热力耦合大变形有限元理论对热轧过程中金属的变形、温度及其影响因素，连轧温降等 方面进行深入的研究，并在不同的轧制条件下，对热轧变形过程的温度场、变形情况及金属 流动等进行了实测，将实测结果与计算机模拟结果进行对比，二者吻合良好。

小湾水电站地下厂房洞室群弹脆塑性分析

针对小湾水电站枢纽区岩性特点与所处的地应力环境,采用脆塑性本构模型,分析了地下厂房洞室群开挖后围岩的变形与破损区;同时比较了使用脆塑性与弹塑性本构模型时计算结果的差异。由于地下厂房洞室群区域受到多条断层切割,洞室开挖完成后,在断层经过的部位,断层对洞室的变形与破损区有一定的控制作用。针对工程中所关心的断层对洞室稳定性的影响程度,通过断层材料的置换,定量地给出了在断层经过的区域、断层对洞室表面的变形的影响以及断层对洞室围岩的破损区的影响。

热锻模塑性变形的研究

对带硬化复合膜的热锻模变形中包括受滑动速度和摩擦剪切因子影响而产生的摩擦热在内的热负载作用进行了有限元分析。模具温度分布情况通过考虑滑动摩擦产生的摩擦热而进行热力分析计算取得。模具的塑性变形根据温度分布而得到的流动应力进行评估，变形情况根据摩擦剪切因子m和模具行程St进行计算，m取值范围为0-0．9，St取值范围为20-60mm。在m=0.2，接触时间为0．08s时。St=40mm时的模具最高温度比St=20mm时的模具最高温度高32℃。在St=40mm时最大等效应变大约比St=20mm时最大等效应变高18％。在St=40mm。接触时间为0．08s时，m=0．4时的最大等效应变大约比m=0时最大等效应变高29％。摩擦剪切因子和滑移速度的增加会引起锻模的塑性变形。

制动盘热机开裂机理的模拟研究

综合考虑灰铸铁物理属性随温度变化规律、拉/压各向力学性能差异和弹塑性应变应力关系,采用有限元计算方法,研究灰铸铁制动盘在不同制动工况下的温度场、应力场、应变场以及热机裂纹强度,揭示制动盘热机开裂原因及裂纹分布规律。热机耦合计算结果表明制动盘在初始制动速度为180 km/h下,最大温度为360℃、径向压/拉应力275MPa/85 MPa、周向压/拉应力为374 MPa/100 MPa、径/周向塑性应变为-4.6×10^(-5)/-6.75×10^(-5)。热机开裂计算结果表明径向裂纹尖端应力强度因子ΔK为6.69MPa·m^(1/2)大于周向裂纹尖端应力强度因子5.49 MPa·m^(1/2),径向裂纹张开距离大于周向裂纹张开距离,证明制动盘表面裂纹分布以径向裂纹为主且径向裂纹尺寸大于周向裂纹。

304不锈钢棒线材热连轧温度场的数值模拟

采用三维大变形热力耦合弹塑性有限元法,借助商业有限元软件MSC .Marc ,建立了辽宁特钢3 0 4不锈钢棒线材1 8道次连轧过程的三维数学模型。采用3组连续模型模拟了该过程,道次出口处采用刚性面控制轧件前进,各模型之间的数据通过插值方式传递,得出3 0 4不锈钢轧件同一截面上心部、中部和表面点从出炉到1 8道次轧制过程的温降曲线。计算结果与实测值吻合。

大型构件焊接过程计算机仿真综述

】大型构件焊接计算机仿真着重分析焊接结构的温度场、应力场和变形 ,并综述了大型构件焊接过程计算机仿真的一般过程 。

环形加筋圆柱壳的焊接残余应力及振动特性研究

[目的]旨在评估环形加筋圆柱壳的复杂焊接残余应力及其对结构振动特性的影响等。[方法]首先,采用二氧化碳气保焊实现环形加筋圆柱壳的焊接,使用非破坏性的X(XRD)测量关键区域焊接后以及退火热处理后的焊接纵向残余应力。其次,通过高效的热−弹−塑性有限元计算,分析焊接过程中的温度场和残余应力,并研究移动体热源和固定热源模型对焊接模拟结果的影响。最后,在自由状态下测试环形加筋圆柱壳焊接后以及退火热处理后的结构振动特性,并通过有限元法预测结构振动模态及其固有频率。[结果]基于试验测量、焊接热−弹−塑性以及结构模态有限元计算,得到了环形加筋圆柱壳热处理前后的残余应力和振动特性。[结论]固定热源模型可以高效地预测环形加筋圆柱壳的热力学响应,预测的焊接残余应力与测量结果基本一致;退火热处理工艺可以有效消除焊接残余拉应力,且焊接残余应力对环形加筋圆柱壳的振动特性影响甚微。

连铸坯实测反问题热弹黏塑性建模与分析

为了研究连铸板坯的传热和力学特征,通过建立考虑蠕变的铸坯热弹黏塑性全尺寸有限元数值模型,以实测温度和传热反问题获得的热流为依据,计算和探讨了结晶器内铸坯的传热、应力和应变行为。结果表明,弯月面下100~200 mm铸坯表面承受拉应力,宽面距角部40~90 mm的偏角部区域温度较高,坯壳厚度也较薄,距角部约400 mm处温度相对较低,收缩量及应力应变较大。窄面近角部区域的应力和应变总体上低于宽面,距角部越近,窄面铸坯表面的应变越高。偏角部区域坯壳厚度、应力、应变的非均匀性及存在的过大差异,是探讨近角部裂纹成因需要考虑的重要因素。

海洋平台复杂结构焊接残余应力高效预测及焊接顺序优化

海洋平台轴承座结构具有焊缝多且分布比较集中、采用多种高强钢、各构件厚度差异大、整体尺寸大、焊缝拘束大等特点,焊接易造成该结构高幅值且分布复杂的残余应力.文中综合应用结构简化、带状热源、焊道合并等多种方法,对海洋平台轴承座结构的焊接残余应力分布进行高效预测;并根据实际尺寸制造模拟件,测试该模拟件的应力来验证计算结果;结合计算结果分析了该结构焊接应力集中区域产生的原因,最终运用高效计算方法优化了该结构的焊接顺序,并改善了该结构中危险焊缝的应力状态.分析结果表明:多构件复杂结构焊接时,小刚度构件在易变形的方向上受到其他焊缝收缩产生的弯矩作用是造成结构局部焊缝应力集中的主要原因,调整焊接顺序可以有效避免局部区域的应力集中.

铝合金薄板固有变形逆解析方法的研究与开发

为了获得可靠的铝合金焊接接头上固有变形,开发一种将实验与基于固有应变的有限元法(FEM)融为一体的新方法来获得接头的固有变形。为了澄清铝合金薄板焊接固有变形的分布特征,先采用热-弹-塑性有限元计算铝合金TIG重熔接头的焊接变形,并建立固有变形在接头上的简化分布模型。其次,以该模型为基础,提出一种通过测量焊接接头上少数位置上焊前和焊后三维坐标来逆向求解固有变形的计算方法。最后,将利用该算法获得的铝合金薄板接头固有变形代入到基于固有应变理论的弹性有限元分析中,计算得到的焊接变形能较好地再现热-弹-塑性有限元方法计算得到的结果和实验结果。结果表明:采用提出的逆解析方法来获得铝合金接头的固有变形是有效可行的。

海洋平台筒式桩腿结构的焊接变形预测和消除

针对海洋生活平台桩腿的齿条与筒体焊接变形问题,基于迭代子结构法(ISM)和多核并行计算技术的高效热-弹-塑性有限元计算代码,依据结构对称性的特点,建立实际齿条与筒体焊接结构的1/4有限元模型,预测的焊接变形和测量结果趋势一致,数值基本吻合。为了提高建造精度,采用在筒体内表面进行堆焊的工艺措施,产生反变形,抵消齿条与筒体焊接产生的变形,焊接变形量可减70%。

不同焊接顺序下加筋板变形和残余应力的三维有限元研究

针对焊接过程的二维有限元计算与实际情况存在一定差别的问题,采用三维热弹-塑性有限元法对不同焊接顺序下加筋板的焊接过程进行仿真,得到加筋板焊接引起的温度场、位移场和应力场。结果表明:在4点约束条件下,加筋板横截面的变形为中垂变形,纵筋的变形为中拱变形,方案1的横截面变形更小,方案2的纵筋变形更小。焊接引起的加筋板残余应力主要表现为横向应力,其中:在近焊缝区表现为拉应力,达到材料屈服强度;在远离焊缝区表现为压应力,达到0.2倍材料屈服强度。加强筋的横向应力峰值出现在起弧端和收弧端,约为0.85倍材料屈服强度;纵向应力峰值出现在焊接起弧端,约为0.30倍材料屈服强度。在加筋板横截面位置,焊接顺序主要影响加强筋处的残余应力;在加强筋位置,焊接顺序主要影响纵向应力。每组焊缝同时同向焊接,且每根纵向加强筋从左向右依次焊接的焊接方案相比其他方案产生的残余应力更小。

中厚板高强钢双面双弧对接焊的焊接残余应力分析

针对中厚板多层多道焊残余应力复杂且难以预测的问题,采用热-弹-塑性有限元分析方法,结合试验测试,研究了双面双弧对接焊接头的残余应力的幅值与分布,阐述了双面双弧多道焊对接接头残余应力的生成及演变过程.结果表明:模拟得到的对接接头残余应力与试验结果具有良好的一致性,验证了热-弹-塑性有限元分析的准确性.双面双弧焊对接接头焊缝区的残余应力沿板厚中心线与焊缝中心线呈对称分布.纵向残余应力最大值出现在盖面焊处,最大值为518 MPa,接近焊接材料的屈服极限(525 MPa),横向残余应力沿厚度方向呈现明显的拉-压-拉应力分布特征.多层多道焊接过程中存在明显的应力反复迭加现象,后层焊道会对前层焊道产生二次热处理,影响、改变前层焊道的应力数值与分布.

多场耦合下燃气轮机涡轮盘的寿命预估

为了实现在离心载荷和温度梯度影响下燃气轮机涡轮盘的寿命预估,首先建立了该燃气轮机涡轮盘的有限元模型,并对其进行热弹塑性应力计算,进而找出该涡轮盘疲劳断裂的危险部位,并利用S-N曲线法对该部位进行疲劳寿命计算。该研究可以为燃气轮机后续的使用和维修提供参考依据,同时也对同类型涡轮盘的寿命预估起到借鉴作用。

基于线性逼近的感应加热弯曲成形工艺及其应用

采用高频感应加热装置进行热弯成形试验,得到典型的单曲率板。通过高效的热-弹-塑性有限元计算,再现板材热弯成形的温度场特征和力学响应。同时,研究感应加热过程中的工艺参数对板材弯曲变形的影响,提出线性逼近迭代二分法和迭代0.618法,确定板材实际加热中的加热线位置和感应加热速度,并对其进行有限元分析。研究结果表明:采用规划的工艺参数进行热-弹-塑性有限元分析,得到的面外弯曲变形和面内收缩均与目标曲率板相吻合;线性逼近迭代二分法和迭代0.618法应用在感应加热单曲率热弯成形中具有良好的可行性和准确性,可供曲板热弯工艺的规划参考。

固定热源长度对T型接头焊接变形及残余应力精确预测的影响

用固定热源预测焊接结构的变形与残余应力,相比移动热源可有效地提升计算效率,但热源长度对计算精度的影响少有讨论。对此,以Q235钢T型焊接接头为研究对象,分别采用X射线法和三坐标测量仪测量接头的残余应力和焊接变形。基于热-弹-塑性有限元分析,采用不同分段长度的固定热源模拟电弧焊过程,获得接头的温度场、应力场和焊接变形,并通过和移动热源模拟结果及试验数据进行比较,验证了固定热源的可行性。最后,讨论了固定热源长度对焊接变形与残余应力计算精度的影响。结果表明,采用移动热源与固定热源模拟焊接热输入均可精准预测中厚板接头的焊接变形,而采用固定热源需合理划定分段长度。当固定热源长度更接近移动热源的瞬态熔池长度时,所预测的变形数值更准确。固定热源长度的缩短,引起描述热源作用所需时间的延长和接头“几何端部效应”加剧,焊缝处纵向残余应力的预测精度降低,对横向残余应力的影响较小。