铝中间层对TA2/5083爆炸焊接影响的数值模拟

为研究添加中间层对TA2/5083爆炸焊接的影响,分别选取0.3 mm和0.5 mm厚度的1060铝中间层,利用ANSYS/LS-DYNA软件结合ALE算法建立三维数值模型,分别模拟出添加0.3 mm和0.5 mm厚度1060铝中间层的焊接过程,与直接爆炸焊接TA2和5083复合板进行对比。模拟结果表明:选择适当厚度的1060铝中间层,能有效减少基板所受碰撞压力,让爆炸焊接过程更加平稳;结合建立的爆炸复合窗口,添加中间层能大大扩展可焊接窗口,减小碰撞速度,模拟结果更加接近理论碰撞速度,使复板以更佳的飞行速度与基板结合;0.3 mm厚度中间层复合板的焊接质量高于0.5 mm厚度中间层高于无中间层的,模拟与实验吻合较好,添加合适厚度的中间层1060能大程度提高TA2/5083复合质量。

316L不锈钢/CK22碳钢爆炸焊接管的数值模拟

为研究不同炸药量对爆炸焊接不锈钢316L/碳钢CK22复合管的影响,采用ANSYS/LS-DYNA软件结合ALE流固耦合算法对不同炸药内径下复合管的爆炸焊接过程进行数值模拟,建立316L/CK22双金属管可焊接窗口,利用后处理软件LS-PrePost导出焊接过程中碰撞压力、塑性变形、碰撞速度等动态参数。结果表明:炸药厚度小于0.505 cm时碰撞速度在可焊接窗口外,在复合时发生回弹焊接失败,药厚大于0.505 cm时均能较好复合,模拟与实验吻合,证明焊接窗口对爆炸焊接实验的较好指导意义;模拟碰撞速度与理论值误差在3.2%~9.5%,证明数值模拟爆炸焊接复合管的可靠性。

铝/不锈钢双金属管爆炸焊接数值模拟

以铝/不锈钢金属管为研究对象,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件结合SPH-FEM耦合法和拉格朗日法对其爆炸焊接过程进行了数值模拟。研究了炸药爆速对复合管结合质量的影响。结果表明:炸药爆速对基复管的塑性变形和复管碰撞速度影响较大,塑性变形和复管碰撞速度过小或过大均不能实现良好结合;在炸药爆速为1 950~2 150 m/s左右时,基复管结合质量较好,这与试验所得结论一致;拉格朗日法的前期建模较为简洁,模拟过程中SPH-FEM耦合法耗时较多;拉格朗日法所测得的碰撞速度与理论计算值误差较大,且SPH-FEM耦合算法能较好地处理高速爆炸冲击问题。

正火处理对Cu/Al爆炸焊接板显微结构及力学性能的影响

采用爆炸焊接技术制备出以T2紫铜为覆板、1060工业纯铝为基板的T2/1060层状复合板.300℃正火处理12,24,36,48h后,对复合板结合界面的微观结构及各项力学性能进行了测试与分析.结果表明,T2/1060爆炸焊接板焊接质量良好,结合界面出现规则的、幅值/宽度分别约为35μm/200μm的波形结合.正火处理48h后,两种元素在结合界面附近互相扩散明显,其扩散层的厚度、均匀程度有明显的提高;力学性能方面,试样的显微硬度、抗拉强度明显下降(分别从215HV,255.7MPa降为170HV,228.8MPa),而延展性有明显提升(屈服应变由3.64%变为22.4%).

Q235钢与304不锈钢多层爆炸焊接的数值模拟研究

利用SPH-FEM耦合算法及SPH算法对Q235钢与304不锈钢多层爆炸焊接实验分别进行了三维与二维数值模拟,旨在研究多层爆炸焊接过程中动态参数分布情况及结合质量。理论计算了三维模拟中复板的碰撞压力峰值并与模拟结果进行了对比,在此基础上利用振动波及爆轰波的传播规律解释了复板压力分布特性。通过二维模拟获得了基复板波状结合界面,与实验所得波形较为吻合,验证了多层爆炸焊接实验中基复板的结合质量。模拟结果显示了相较于单层爆炸焊接,多层爆炸焊接理论上能够节省近68%的炸药量,有效节约了生产成本。

焊接参数对不锈钢/铜爆炸焊接影响的数值模拟

为了研究基复板间距和装药质量比对不锈钢/铜爆炸焊接质量的影响,采用ANSYS/LS-DYNA软件中的ALE算法,对装药质量比分别为1.5和2.5,基复板间距分别为0.075,0.150,0.300,0.450 cm时的不锈钢/铜爆炸焊接过程进行了数值模拟,计算了爆炸焊接窗口,分析了爆炸焊接过程中碰撞压力、竖向位移、碰撞速度及塑性变形等动态参数,并采用二维SPH算法对不同间距和装药质量比条件下的结合界面进行了模拟。结果表明:2种装药质量比和4种基复板间距下不锈钢/铜均能成功焊接;适当增大基复板间距并提高装药质量比,可以有效提升碰撞速度,增大结合界面波形,从而提升不锈钢/铜焊接质量。

钨铜双金属板热爆炸焊接数值模拟

作为生产钨/铜金属板的主要方法之一,热爆炸焊接具有传统方法所不具备的优势,但在实际生产过程中热爆炸焊接自身存在瞬时性、危险性等缺陷.为研究钨铜双金属板热爆炸焊接机理,以钨/铜金属板为研究对象,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对其爆炸焊接过程进行了数值模拟.计算并建立了爆炸焊接窗口,对模拟过程中的复板竖向位移、碰撞压力和碰撞速度进行了分析,模拟结果与实验及理论计算结果吻合较好.采用SPH法建立钨/铜二维斜碰撞模型,得到了钨/铜爆炸焊接复合板结合界面的波形,模拟结果与实验所得金相界面较为一致.

利用拉氏分析研究冲击载荷下混凝土应力——应变关系

混凝土材料的动态本构关系对冲击载荷作用下的混凝土结构分析很重要。Lagrange分析方法是一种研究材料的动态力学性能特别是本构关系方面的常用方法。利用改进的φ74的直锥变截面Hopkinson压杆作为加载设备,测量在不同位置的应变波形,通过Lagrange分析得到了混凝土材料在冲击加载条件的应力—应变关系,并讨论了混凝土材料的应变率效应和重复加载对材料性能的影响,拓宽了Lagrange分析方法的应用。另外文中还指出利用拉氏方法分析混凝土材料时应该注意的问题。

用非强迫共振法研究饱和岩石的黏弹性响应

通过Metravib热机械分析仪,用正弦振动对岩样进行加载,并以饱和岩石对正弦振动传播的黏弹响应,来模拟地震波在饱和岩石中传播时的黏弹性响应,以获取地震波在饱和岩石中传播时的黏弹行为。试验时固定静载为120 N,正弦波动载荷为80 N;在温度-40℃～100℃,频率5～400 Hz的范围内,对2种孔隙度的泵油饱和彭山砂岩样品进行单轴循环加载试验,以得到泵油饱和彭山砂岩的衰减、弹性模量、弹性波速度与温度的关系。由此研究饱和多孔岩石在弹性范围内的衰减、杨氏模量和弹性波波速随温度的变化规律。研究结果表明:随频率的增高,饱和多孔岩石的能量衰减峰的峰位向高温方向移动的热激活弛豫规律。利用阻尼衰减机制,解释了随振动频率提高,衰减峰的强度降低的试验结果。这些试验结果与低频共振的驻波试验得到的热激活弛豫规律一致,说明热激活弛豫机制在饱和多孔岩石中具有一定的普适性。与此同时,得到弹性模量和波速随温度升高而逐渐下降的一般规律,以及随频率的增高而增大的频散特性,但是样品的频散效应随温度升高有减弱的趋势。该频率和温度范围的研究结果对岩石理论模型研究具有指导意义,对地震资料的解释具有实用意义。饱和岩石的衰减研究对地震工程和勘探地球物理具有特殊的意义,尤其对勘探地热蒸汽库或天然气库有很好的实用价值。

一种描述温度与应变率效应的大应变非线性热粘超弹本构模型

通过橡胶材料在不同温度及应变率下的霍普金森杆冲击试验(SHPB),结合粘弹、超弹理论,建立了一种能反映橡胶材料温度、应变率效应的大应变非线性热粘超弹性本构模型,并开发了相应模型的ABAQUS(VUMAT)软件材料用户子程序。数值模拟很好地再现了橡胶片的SHPB试验,验证了本构模型及材料用户子程序的有效性。

TA2箔/Q235钢爆炸焊接数值模拟研究

选用厚度0.1 mm、0.2 mm、0.3 mm和0.4 mm的TA2箔复板,厚度20 mm的Q235钢基板,利用ANSYS/LS-DYNA软件并结合光滑粒子流体动力学理论对不同复板厚度下的爆炸焊接实验进行三维数值模拟。计算了焊接过程中的各动态参数并建立了爆炸焊接窗口,使用纵向位移观察、特征点压力记录、碰撞速度测试等,对处于爆炸焊接窗口内不同位置的基复材料的结合质量进行分组对比,结论是爆炸焊接窗口能有效预测TA2箔爆炸焊接的结合质量。模拟结果中所得各动态参数与计算数据基本吻合,充分证明利用爆炸焊接在Q235钢上涂覆TA2箔具备可行性。

间距对321钢/1230铝双金属管爆炸焊接影响的数值模拟

以321钢/1230铝双金属管为研究对象,利用Ansys LS-DYNA有限元软件结合SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)法对其爆炸焊接过程进行了数值模拟.计算并建立了爆炸焊接窗口,对基复管的结合过程、界面压力和等效应力进行了分析.并研究了基复管间距对复管位移、碰撞速度和塑性变形的影响.结果表明:基复管间距对复管的塑性变形和碰撞速度影响较大,间距过小则会影响金属管的焊接质量,结合强度较低,这与实验所得结论一致.模拟所得复管碰撞速度与Gurney推广公式和Aziz公式计算的理论速度吻合较好.