固体力学跨尺度计算若干问题研究

本文展示了固体力学领域跨尺度计算的若干问题和研究概况。(1)建立位错动力学与有限元耦合DDD-FEM的计算模型,实现了能够基于纳米尺度离散位错运动机制计算分析连续介质有限变形晶体塑性问题,提出微纳尺度(200 nm~10μm)晶体塑性流动应力解析公式,结合试验数据揭示了在无应变梯度下强度和变形的尺寸效应;(2)建立具有微相分离结构的纳米尺度粗粒化分子动力学模型CG-MD,计算获得聚脲材料在时域和频域下的存储模量和损耗模量,通过动态加载分析的DMA试验和超声波试验的数据验证,解决了连续介质尺度下微相分离高分子共聚物的设计难题;(3)通过数据驱动关联高分辨率的微米尺度CT影像和临床低分辨率的毫米尺度CT影像的特征值,建立了围关节松质骨小梁的等效模量和结构张量,为骨组织增材制造点阵结构设计和实现个性化骨缺损重建奠定了基础。

塑性变形过程中微观结构分析理论的最新进展

多晶金属塑性变形时会产生大量微结构,具有这种特征的单元称为变形结构单元。实际上所有的变形结构单元均由位错组成,而根据单个位错间的相互作用来描述大范围单元的位错产生与扩展的理论还没有形成。本文主要阐述微观结构的产生和演化,以及位错、位错界、介观结构对塑性变形过程的影响,并介绍了通过塑性变形制备纳米结构金属的基本原理及提高材料韧性的途径。

多物理耦合场磨粒流加工温度对点胶头研抛质量的影响数值分析

为研究加工温度对磨粒流研抛质量的影响,对多物理耦合场的磨粒流加工过程进行数值分析,选取高精密点胶头作为磨粒流磨削对象,通过设定不同的磨粒流加工温度对磨粒流精密加工过程进行数值分析,可获得不同加工温度条件下多物理耦合场下的流体湍流强度能与颗粒动能、湍流粘度云图与速度仿真云图。通过对数值仿真云图的分析可知:在温度为300K^310K条件下,磨粒流的光整加工质量达到最好。研究成果可为促进磨粒流精密加工技术的不断改善提供理论依据,也可为磨粒流精密研抛高精密点胶头提供理论基础和技术支持。

等通道转角挤压AZ61镁合金的塑性变形行为

为了确定等通道转角挤压对AZ61镁合金塑性变形能力的影响,针对经过二道次和不同路径等通道转角挤压的AZ61镁合金在不同试验温度和应变速率下进行了拉伸试验,并对相应的变形机制进行了分析.结果表明,在200～300℃之间,采用路径A和路径C等通道转角挤压的AZ61镁合金的伸长率随试验温度的升高而升高,而采用路径BC等通道转角挤压的AZ61镁合金的伸长率则随试验温度的升高而降低,其中经过路径BC等通道转角挤压的AZ61镁合金在200℃时伸长率可达272%,呈现出良好的低温超塑性;等通道转角挤压AZ61镁合金的塑性变形机制为晶界扩散控制的晶界滑移机制.

汽车减震器材料及熔焊层显微组织的研究

分析、测定了奔驰汽车和国产汽车减震器储油缸与底座的化学成分、漆膜厚度、熔焊层组织,以探索提高国产汽车减震器性能的途径。结果表明,国产车与奔驰车减震器的差异主要在于熔焊层的显微组织,是熔焊方法不同所致。

奥氏体不锈钢多晶切削建模及毛刺仿真分析

在金属切削中加工尺度较小时,材料的尺寸效应、材料强化对流动应力的影响及毛刺的存在会严重影响已加工表面质量及尺寸精度,甚至会导致工件报废。基于应变梯度理论,通过子程序嵌入到ABAQUS软件中,构建二维多晶切削模型来探究不同刀具结构对毛刺形成的影响,并清楚观察到晶粒的塑性流动及变形过程。在对该模型的可行性进行验证后展开模拟分析发现,随着刀具前角的增大、切削刃钝圆半径的减小及倒角长度和倒角角度的减小,出口毛刺尺寸均会减小,而刀具后角的变化对毛刺尺寸影响极小,本研究为毛刺的控制及已加工表面质量的提高提供了新的思路。

木粉对PVC发泡木塑复合材料性能的影响

采用PVC树脂和木粉加入发泡剂制得PVC/木粉发泡复合材料。本文对木粉进行了热重分析,考察木粉粒径及含量对PVC/木塑发泡材料性能的影响,考察了木粉含量对发泡、熔融指数、转矩加工流变性以及耐候性的影响。结果表明:TG分析表明PVC/木塑复合材料加工的最佳温度200℃左右。随着木粉粒径的减小,PVC/木粉复合材料的冲击强度和弯曲强度出现先上升后下降的趋势,100目木粉,力学性能最好。随着木粉用量的增加,体系的拉伸强度、冲击强度和弯曲强度均呈降低的趋势,材料的发泡效果变差,流动性、稳定性、耐候性变差,因此PVC木塑复合材料应该控制其木粉含量。

膜下内环流控温技术在新粳稻安全储藏中的应用

针对平房仓新粳稻夏季储存过程中,粮堆沿墙四周及表层粮温居高不下控制难的问题,充分利用膜下内环流通风设施,对安全水分储藏条件下不同仓房储存的新粳稻进行膜下内环流控温试验,阐述了较为简单可操作的膜下内环流操作步骤和注意事项,促进新粳稻安全过夏储藏的一种实用技术。

TC4钛合金激光冲击强化塑性变形流动规律研究

以TC4钛合金为研究对象,采用数值模拟与试验相结合的方式,研究了激光冲击TC4钛合金表面金属塑性变形和体积流动规律,分析了塑性变形驱动金属表层体积流动、应力重构、晶粒细化的机制。研究结果表明:激光冲击塑性变形使得光斑中心区域材料向着边缘及材料内部流动。整体塑性变形体积数值计算结果显示:当功率密度为1.58、2.25、3.02 GW/cm^(2)时,表面凹坑体积大致等于内部正向变形体积与表面环状凸起体积之和,在无相变体积改变的情况下,试件整体塑性变形符合体积不变定律;不同激光功率密度作用下的表面残余应力分布与表面塑性变形分布规律大致相同,存在对应关系;表面凹坑变形、环状凸起变形、内部凸起变形各区域粒径尺寸分别为99、108、136 nm,晶粒细化程度在表面凹坑区、环状凸起变形区域、内部正向变形区域依次递减。此外,光斑边缘出现的微凸起变形在受到搭接激光冲击作用后,再次发生塑性变形,微凸起变形在冲击载荷方向被压回,向着材料内部流动;凹坑表面各光斑边缘处依旧存在较小的微凸起变形。