薄壁球壳在平头弹冲击作用下的变形预测模型

为研究薄壁球壳在局部冲击载荷作用下的变形规律,开展了实验研究和数值模拟分析。利用气枪开展弹丸冲击实验,通过stereo-DIC技术获取球壳动态变形过程,得到了扁球壳在不同弹丸初始冲击速度下的全局变形形态以及凹陷变形特征。通过数值模拟方法研究了各项弹体尺寸参数和壳体尺寸参数对中心凹陷深度和凹陷半径的影响程度和影响规律,通过量纲分析给出了影响无量纲变形特征的主要无量纲参量,建立起能够描述不同尺寸及不同冲击速度的球壳冲击响应面模型,并提出描述全局凹陷变形与中心凹陷深度、凹陷半径之间的公式,所建立的模型对径厚比在1/250~1/50、无量纲冲击动能在132~1190范围内的全局凹陷变形具有较高的预测精度,可为工程中大尺寸曲面薄壳冲击载荷防护设计提供参考。

大规格薄壁球壳锻钢件超高灵敏度超声检测

通过理论分析和试验验证,得出一种大规格薄壁球壳锻钢件超高灵敏度超声检测技术工艺方案。对于易生锈材质,检测面为凸球面和凹球面的大规格薄壁球壳锻钢件,不能采用水浸法检测;当采用非水耦合剂接触法进行检测时,需解决探头与异形表面耦合和灵敏度问题。检测时需采用专用的对比试块调节检测灵敏度和评定缺陷。

薄壁球壳超轻质结构力学行为研究

以乒乓球为基本单元,研究了3种结构的大变形压缩力学性能:乒乓球单球自由压缩、被胶结于两个平行板间的乒乓球的压缩和胶结联接的乒乓球列阵的压缩力学行为.发现第1种情况压缩时应力-应变曲线变化平缓,上下两个压缩面变形基本为对称变形;第2种情况压缩时上下胶块尺寸的微小差别会导致上下变形不对称;第3种情况压缩时发现相邻上下两球在胶结处的变形基本对称.这些发现对于研究球壳多胞超轻质结构的球壳单元联接方法和工艺具有指导意义.

薄壁球壳受刚性平面压缩的连续变形测量

建立了非接触光学测量实验系统,对薄壁球壳受刚性平面压缩的连续变形及失稳行为进行了实验研究。实验以理想弹塑性材料制成的薄且壁厚均匀的乒乓球为压缩对象,采用透明石英玻璃板作为刚性平面,用相机透过玻璃板采集清晰的散斑图像。然后利用具有非接触、全场、高精度等优点的三维数字图像相关(3D-DIC)技术对与刚性平面接触的乒乓球表面的连续变形进行直接测量,同时利用二维数字图像相关技术结合压力传感器得到对应的力-位移关系。实验研究表明,基于3D-DIC方法测量三维表面变形场,实现了对受刚性平面压缩的乒乓球表面从局部压平阶段到轴对称屈曲阶段,进而演化到非轴对称屈曲阶段等力学行为的可视化。实验结果表明,对乒乓球半径的测量精度可达0.5%,利用Abaqus有限元方法得到的结果与实验结果非常吻合,验证了所提方法的有效性。

影响薄壁球铁件缩孔缩松形成的几个因素

叙述化学成分、孕育工艺、铁液温度及浇注系统等因素对薄壁球铁铸件缩孔和缩松形成的影响。对引起缩孔、缩松形成的部分原因进行了分析,并提出相应的防止措施,包括:确保补缩通道畅通,充分的孕育,较高的浇注温度。

薄壁球壳内部爆炸的变形与破坏模拟

根据薄壁球壳内爆炸引起的动态变形和破坏特征 ,建立了其分析模型。计算表明 :壳体发生破坏 ,是由于开始时刻在壳内积聚的弹性能的耗散 ,所以忽略外力功 ,不考虑剥落破坏 ;碎片数目与施加荷载密切相关 ;脉冲荷载较小时与初始速度接近平方关系 ,而脉冲荷载较大时 ,则脉冲荷载与初始速度及脉冲荷载与碎片数目均接近线性关系。

轴向冲击作用下嵌套式薄壁球壳结构吸能性能研究及优化设计

针对单个小直径薄壁球壳吸能能力有限的问题,提出了一种嵌套式薄壁球壳结构,并通过有限元软件模拟其在轴向冲击下的动态响应过程,分析了外球壳厚度、内球壳高度和内球壳厚度对结构在轴向冲击下力学性能和变形模式的影响;建立了以比吸能、冲击荷载峰值为吸能性能的评价指标,以外球壳厚度、内球壳高度和内球壳为试验变量的响应表面模型;基于响应表面模型,通过非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)对试验变量进行优化,提出了不同工况下结构几何参数选取方案。结果表明,结构几何参数对其吸能特性影响显著,建立的响应表面模型准确可靠,优化方法得到了有限元模拟验证,有利于工程实际应用。

薄壁球墨铸铁件的研究进展

概述了国内外关于薄壁球墨铸铁件的最新研究进展,介绍了薄壁球墨铸铁件生产与普通球墨铸铁件的区别;论述了各类石墨化和反石墨化元素对组织和力学性能的影响;介绍了真空处理对薄壁球铁件性能的影响,同时介绍了薄壁球铁件力学性能的评价方法。分析当前薄壁球铁研究特点,展望了研究的发展趋势。

薄壁球壳TIG预变形焊接工艺的数值模拟

为解决大型薄壁球壳结构TIG预变形焊接的变形分析问题,提出了基于非线性数值计算程序的子结构分析方法.将整体结构分为法兰-蒙皮子结构和蒙皮主结构两部分.首先,对子结构进行预变形分析.在此基础上采用热-弹塑性分析方法对带有预应力的子结构进行焊接热应力场分析.最后将子结构与主结构组合,并释放约束,得到了焊接后整体结构残余应力及变形场.结果表明,当焊缝边缘预应力接近材料屈服强度,可以将最大残余变形削减65%.

旋转封闭薄壁球壳辐射噪声的多极展开方法

针对旋转机械噪声问题,在旋转单极子声源和偶极子声源辐射声场频域解的基础上,基于这两种简单旋转声源的研究思路和方法,利用声学互易定理推导出了简单封闭薄壁球壳作旋转运动时的空间辐射声场的计算方法,以一具体的封闭薄壁球壳为对象对旋转运动进行了实例计算。在此基础上,利用覆盖域的思想,给出了一种可以计算任意复杂形状封闭薄壳在旋转运动时空间辐射声场的方法。所提方法可为研究气动噪声产生机理及定量分析提供可借鉴的思路,为旋转机械噪声的控制及优化提供了一种方法。

薄壁球壳压缩非对称屈曲特性的实验及有限元分析

采用实验方法研究了球壳在刚性板准静态和冲击压缩下变形特性及非对称屈曲模态,结合ABAQUS有限元分析了球壳冲击压缩下的屈曲变形过程、非对称屈曲特性,探讨了其影响因素.研究结果表明:(1)非对称屈曲模态与冲击速度相关,随着加载速度提高,薄壁球壳非对称屈曲从5边形转变为6边形.(2)在冲击速度较小时,力—位移响应曲线及失稳变形模态与准静态几乎相同,可近似按准静态过程分析.(3)在对称屈曲阶段的力—位移响应曲线,有限元与实验结果吻合较好.进一步对实验与有限元模拟结果在非对称屈曲阶段的差别进行了探讨,认为冲击实验中平板与球壳的接触约束变化对非对称变形过程有重要作用.

金属薄壁球壳整体无模爆炸成形技术

薄板球面体成形一直是板料成形工艺中的难点 ,本文对薄壁球壳的制造提出了一种整体高能成形的新技术。通过应用这项无模爆炸成形技术 ,成功地制造出薄壁球壳 ,并通过大量工程实践验证了整体结构设计原则和炸药量理论计量公式 ,揭示了这一新技术在工业球罐制造中的的广阔应用前景。

压力试验时薄壁球形容器模糊静强度的可靠度

应用模糊可靠性设计理论,研究了最苛刻的气压与液压试验条件下钢制薄壁球形容器静强度的模糊可靠度范围。结果表明：①初始屈服强度在气压试验时的模糊可靠度范围为R_(s1)=98.60%～99.820%,在液压试验时为R_(s2)=92.763%～96.958%。②气压试验时初始爆破强度的模糊可靠度范围为R_(b1)= 99.990%～99.999999%,液压试验时的模糊可靠度为R_(b2)=99.877%～99.99910%。文中结论为压力容器的模糊可靠性设计从理论走向实用提供了参考依据。

薄壁球壳焊缝的应力与应变

依据球壳轴对称弯曲理论,导出了球壳赤道圆上对接焊缝残余应力和变形的定量解答。讨论了几何尺寸 (R、t)及焊接因素(σ0,b)对残余应力与变形的影响。

5A06薄壁球壳件涡流检测技术

针对壁厚约为1.5mm的5A06锻轧薄壁球壳工件的加工工艺和内部可能的缺陷形貌,分析了该薄壁件质量的无损检测技术现状和检测难点。设计了含有不同尺寸的模拟裂纹和分层缺陷的对比试样,研制和改进了专用的高灵敏度探头。通过采用优化的涡流检测参数,实现了有效检出5A06薄壁壳体表面5mm×0.05mm(长度×深度)的裂纹类缺陷,具备了检出在1mm渗透深度下的5mm长线形刻槽和0.8mm深度左右的0.5mm面型缺陷的高灵敏度检测能力,并提出了100%检测工件质量的方法。

压力试验时薄壁球形容器模糊静强度的可靠度

应用模糊可靠性设计理论,论述了容器静强度的模糊性和载荷的随机性,在最苛刻的压力试验条件下,讨论了其静强度的模糊可靠度,得到了最苛刻试验条件下常规设计可接受的薄壁球形容器的初始静强度模糊可靠度范围,为压力容器的模糊可靠性设计从理论到实用提供了参考依据。

薄壁球壳焊缝的应力与变形

依据球壳轴对称弯曲理论．推出了球壳赤道圆上的对接焊缝残余应力与变形的定量解答．讨论了几何尺寸（R·t）及焊接条件（σ0·b）对残余应力与变形的影响．

30CrMnSiA薄壁球壳高精度TIG焊接

高尺寸精度要求的薄壁球壳环缝焊接,必须避免塌腰焊接变形。结构合理的装焊夹具,辅以正确的焊接工艺,在保证焊缝质量的同时也解决了薄壁球壳焊接变形问题,从而获得高质量的焊接接头。

薄壁球铁件和厚壁球铁件生产的若干技术问题

论述了薄壁球铁件和厚壁球铁件生产中应注意的问题,从成分选择、铁水处理等方面进行了阐述。

呋喃树脂砂生产薄壁球铁件的工艺分析及质量控制

依据对呋喃树脂砂生产低温薄壁球铁件的特性分析,提出铸造工艺设计原则,并分别从模具、型砂、造型、熔炼浇注等方面阐述了用呋喃树脂砂生产薄壁球铁件的铸造工艺要点与关键工序的过程质量控制。