金属板材面内扭转实验研究

以5182铝合金为研究对象,对双桥剪切试样进行了面内扭转实验,引入数字图像相关技术(DIC)实现了对扭转角的精确测量,得到了基于DIC方法的扭矩-扭转角曲线,与通过理论角速度计算的扭转角曲线相比,DIC方法显著减小了对扭转角的测量误差。通过引入有限元模型更新技术(FEMU),在大变形条件下对应变硬化曲线进行了参数标定,并与正向计算得到的曲线进行了比较。经过FEMU技术优化后的硬化曲线与单轴拉伸状态下的曲线更加接近,获得的应变范围更大。进行了剪切断裂实验,得到了扭转实验过程中剪切带中心位置的应变路径,验证了面内扭转实验过程中试样剪切带中心位置处于理想简单剪切状态,完成了理想简单剪切状态下的断裂应变测量。并进行了循环剪切加载实验,通过正向计算得到了循环加载应力-应变曲线,观察到了材料的包申格效应。

螺旋叉指电极式压电圆片换能器的有限元分析与实验比较

螺旋叉指电极式压电圆片换能器可以产生面内扭转运动,具有结构简单、加工方便、性能可靠等优点,可用于超声马达、光学扫描、黏度测量等领域;但表面螺旋叉指电极间陶瓷材料的极化方向变化复杂,给换能器的机电耦合分析和优化设计带来极大的难度。利用坐标变换思想与有限元方法,将压电圆片分割成若干子体,通过极化电场分析确定子体局部坐标系以定义材料参数,从而实现复杂极化情况下压电换能器的耦合仿真分析。利用ANSYS有限元软件,优化仿真分析过程,研究了该压电圆片换能器的静态扭转位移径向分布特性和动态导纳频率响应特性,并与实验结果相比较,证实了该方法的可行性和有效性。