基于纳米压痕反向分析的Fe-32Ni超因瓦合金介观尺度弹塑性本构关系

采用纳米压痕技术和电子背散射衍射分析技术对Fe-32Ni超因瓦合金不同取向的晶粒进行了测试,得到了材料在(001)、(101)和(111)取向下的弹性模量和硬度。同时基于量纲分析提出了一种改进的反向算法,并结合有限元仿真对Fe-32Ni超因瓦合金的纳米压痕过程进行了反向分析和计算,通过纳米压痕实验曲线与仿真曲线的对比,最终获得材料在(001)、(101)和(111)取向下的应力应变关系,结果表明:(001)取向下晶粒的屈服强度最高,(101)取向下晶粒的屈服强度最低。此外,(101)和(111)取向的晶粒屈服后的应力-应变曲线变化趋势较为一致,而(001)取向下的应力-应变曲线变化较为平缓,材料在不同取向下的力学响应具有明显的各向异性。

机械设计特征值反问题求解的神经网络算法研究

研究了特征值反问题求解的几种神经网络模型:直接逆模型,间接逆模型,优化方法模型,指出了各种方法的应用范围。研究表明,神经网络的直接逆模型使用范围十分狭窄,间接逆模型不一定收敛,而基于有限元分析的神经网络-优化方法模型,在结构参数到频率响应之间的映射关系为非双射时,也完全能获得正确结果。数值实例表明了该方法的有效性。

基于滑移约束面方法的毛坯反求技术

由于一步逆算法在用于求解坯料展开问题中,并不能得到足够准确的毛坯,其计算误差会随着变形路径的复杂程度而变大。本文提出采用多步逆算法得到较为精确的毛坯形状及应力、应变分布。多步逆算法将成形过程分成几个工步进行模拟,并通过引入滑移约束面得到中间成形形状,采用牛顿-拉费森迭代将材料坐标和全局坐标中的残余应力转换到局部坐标。将此算法应用于油底壳的拉深计算,通过对比计算结果与实验结果,两步法得到的毛坯右端与实验结果十分吻合。多步有限元逆算法进一步提高了毛坯展开尺寸及应力分布的计算精度。

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%。

特征值逆问题求解的遗传算法-神经网络方法研究

研究了基于遗传算法-神经网络集成的特征值反问题求解模型。将问题归结为一个求结构重量最轻并受频率约束的结构优化问题,利用人工神经网络作为结构近似分析器,可获得不同结构尺寸下的结构响应值;利用遗传算法作为寻优工具,可直接利用神经网络提供的离散数值,搜索效率高,获得全局最优解的概率大。数值例子表明了该方法的有效性。

基于固有变形的环肋耐压圆柱壳结构焊接变形预控

耐压结构的焊接建造精度严重影响其生产周期与成本,为解决这一问题,以环肋耐压圆柱壳结构为研究对象,进行典型接头焊接试验,采用三坐标测量仪测量其面外变形。进行接头的热-弹-塑性有限元分析,预测其焊接变形,结果显示数值计算结果与试验结果吻合较好;通过变形反演法获得了更加准确的固有变形数据;利用接头固有变形进行耐压结构的弹性有限元分析,预测其焊接变形,并运用预置反变形、优化装焊顺序等手段对焊接变形进行控制。结果表明:弹性有限元分析可作为预测大型结构焊接变形的有效手段,平均径向变形可更加准确地评估耐压结构的整体变形情况;采用肋骨分组的装焊顺序最终引起的平均径向变形最小,变形值相比普通顺序焊下降了50.3%;施加反变形可使耐压结构的平均径向变形下降57.5%。