考虑应力梯度的缺口疲劳分散性研究

针对缺口部位的微观结构及尺寸导致的疲劳分散差异较大的问题,为准确预测缺口件的疲劳分散性,以矩形截面缺口件为例,采用宏观Chaboche循环塑性本构模型与细观晶体循环塑性本构模型相结合的有限元子模型方法,并考虑缺口效应,提出了以应力梯度影响因子、等效应力与纵向应变为变量的统计标准差作为疲劳指示因子FIP_(notch)。在不同位移载荷、位移载荷比和缺口直径大小情况下将疲劳指示因子FIP_(notch)与经典的Fatemi-Socie疲劳指示因子FIP FS进行疲劳分散性的比较与分析。结果表明:疲劳指示因子FIP_(notch)均能很好地预测不同位移载荷、位移载荷比和缺口直径下的缺口疲劳分散性,且比经典的FIP FS方法有更高的精度与适用性。

纯铝、铁与钛薄板各向异性比较

为了明晰晶体结构对金属薄板塑性各向异性(r值)的影响,以3种典型晶体结构的高纯金属材料1A99纯铝、YT01纯铁和TA1纯钛为研究对象,采用数字图像相关技术并结合三阶多项式拟合法探究其r值演化规律。结果表明,在各向异性方面,纯铝与取样方向相关,这是取样方向与主滑移系之间的关系所致;而纯钛为各向同性,这仅与密排六方结构有关;而纯铁介于两者之间没有明显规律,这不仅与取样方向有关,还与BCC结构有关。在r值方面,纯铝不同方向的r值均小于1,而纯铁的r值稍大于1,纯钛的r值均大于1.68。说明在抗减薄能力上纯钛>纯铁>纯铝,这与晶体结构相一致。同时在取样90°时三者均有较优的抗减薄能力,这与取样方向偏离主滑移系最远有关。最后,在r值演化方面,纯铝在3个方向上差异巨大,而纯铁均先增大后减小,纯钛除取样0°几乎不变外均先减小后增大,这些复杂的现象可能与择优取向组织的体积分数和织构演化有关。

一种空间非对称2自由度并联机构设计与应用研究

以一种空间非对称2自由度并联机构为研究对象,通过机构方位特征集理论进行了自由度计算,运用矢量代数法进行正向运动学分析,由雅克比矩阵得到了机构全部奇异位置。基于空间模型理论,综合考虑机构几何尺寸及不同类型输入量取值范围等参数,将上述参数无量纲化处理后作为坐标系,建立了此机构的空间模型。在模型中绘制了此机构奇异曲面,直观分析机构参数与机构奇异性之间的关系,并依据奇异曲面在空间模型中的分布状况,进行机构参数优化,实现减少机构奇异的目的,最后进行了机构工程应用举例。

具有自装卸功能翻斗车的创新设计与仿真分析

对于城镇垃圾、工程中物料多分散堆积的情况,以及劳动力紧缺问题的出现,亟需一种小型具有自装卸功能的工程车辆。所设计的杆件控制小铲斗自动装载物品的翻斗车,具有自动装卸功能,减轻劳动强度,解决了劳动力紧缺的问题。通过对设计的翻斗车在ADAMS环境中进行仿真分析,模拟出小铲斗的运动轨迹,验证了设计方案的可行性。

阳极氧化膜对铝合金疲劳裂纹萌生的影响

首先基于晶体塑性有限元理论选取有自由表面的统计体积单元建立晶粒聚集体,并在晶粒聚集体的自由表面上覆盖不同厚度的弹性各向同性介质,以表示阳极氧化形成的氧化膜;然后借助Fatemi-Socie疲劳指示参数来表征疲劳裂纹萌生驱动力,对3种应力水平下覆盖不同厚度氧化膜的晶粒聚集体的裂纹萌生驱动力极值进行统计分析。结果表明,低应力水平下氧化膜的约束作用会普遍降低铝合金基体的裂纹萌生驱动力,但随着应力水平的提高,覆盖氧化膜的晶粒聚集体的最高裂纹萌生驱动力逐渐超过了无氧化膜的晶粒聚集体。氧化膜厚度增大时,铝合金基体的裂纹萌生驱动力有所降低。当应力水平低于弹性极限时,由于氧化膜的约束作用,不仅铝合金基体的裂纹萌生驱动力会降低,铝合金基体的疲劳热点比例也会减小。

晶粒取向对过载下疲劳裂尖塑性区的影响

为了厘清过载形式及裂尖晶体的晶粒取向对裂尖塑性区和疲劳性能的影响,采用基于晶体塑性有限元的子模型方法对裂尖塑性区进行了分析。首先,构建了具有随机微结构的多晶代表性体积单元模型并对其中的Chaboche模型与晶体塑性循环本构模型参数进行了识别。然后,应用子模型方法对裂尖位置进行了不同特征的晶粒取向分析以总结不同滑移系下的累积剪切应变。最后,结合过载行为对比了不同晶粒取向下的裂尖过载效应。结果表明,在拉伸过载、拉伸-压缩过载与压缩-拉伸过载中,拉伸过载均对抑制裂纹起主导作用。此外,应力集中倾向于发生在“硬”晶粒内,而应变集中往往位于“软”晶粒内,其中应变集中的晶粒取向趋势主要集中在反极图中的[001]方向。当裂尖晶体的晶粒取向倾向于“软晶粒”时有利于进一步优化拉伸过载的裂纹延迟效应。

高速绿篱修剪过程的ANSYS/LS-DYNA建模与仿真研究

圆锯片锯切绿篱枝条属于高速侵彻过程,圆锯片受力复杂,圆锯片和枝条之间的相互作用不便观察和分析。ANSYS的LS-DYNA模块为锯切过程提供了研究的途径,可以对圆锯片锯切绿篱枝条的过程进行显示动力学模拟分析。现有的锯切研究对象主要以石材和干木材为主,与圆锯片锯切绿篱枝条相关的模型和研究很少,故模型是在不断探索和验证的过程中建立的。通过对圆锯片锯切枝条模型仿真求解的结果与实际锯切过程和实测数据进行对比,验证了所建模型的合理性与正确性,为以后此类问题的研究奠定了基础。

一种可自动装卸货物的翻斗车创新研究

设计了一种可自动翻转铲斗装卸物品的翻斗车,可应用在工地和分散垃圾废物的场所,改造简单,成本增加不多,操作方便,可极大地减轻劳动强度、节省用工成本。所设计的翻斗车可以在现有普通翻斗车的基础上进行改造,只需在原车上增加控制铲斗的杆件机构和锁紧装置即可实现自动装卸的功能。通过Pro/E建立模型并在ADAMS中进行仿真分析,通过仿真分析结果验证了该方案的可行性,为所设计的翻斗车投入生产、缩短开发周期、减少成本,提供了借鉴和指导。

超细晶Al-Cu合金的力学性能与点腐蚀行为

对2A80铝合金进行多向锻造加时效处理。研究具有高强度和塑性的超细晶Al-Cu合金的显微组织和点腐蚀行为之间的关系。结果表明,多向锻造加时效处理使2A80铝合金的组织显著细化且晶粒中弥散分布着超细的第二相微粒,位错变形和抵抗位错滑移变形的能力得到增强,从而使试样的强度和塑性得到提高。第二相微粒的析出有助于增强抗点腐蚀性能。

在多向锻造过程中温度场对7075铝合金组织的影响

运用Deform 3D软件,研究了7075铝合金多向锻造过程中实际情况难以测量的参数对锻件成型质量的影响。以温度为变量,采用等温锻造和变温锻造对相同尺寸的毛坯进行锻造,初始的锻造温度为450℃,对比研究了两种锻造过程中毛坯所受到的应力、金属流速、金属流线以及晶粒大小等参数的差异。结果表明,7075铝合金变温锻造表面容易产生撕裂现象,等温锻造金属流线更好,组织更加均匀。镦粗和拔长的次数足够多,均可以达到晶粒细化效果,等温锻造晶粒尺寸更小,分布更均匀。

基于影像分析法的标准工时测定研究

从标准工时经典理论出发,为更合理方便地测定标准工时,利用摄像技术录制现场作业视频,进而运用达宝易软件与标准工时经典IE手法MOD法进行对比,引入作业评比方法建立标准工时测定流程,可快速实现不同目标下标准工时的测定。通过某企业双手作业案例分析验证了该方法,并比较了达宝易软件和经典IE手法MOD法在分析作业视频改善动作、测定标准工时的优缺点。分析结果表明:利用达宝易软件可快速剔除无效动作,计算出合理的标准工时;利用经典IE手法MOD法通过改善重塑动作流程确定的标准工时,更有利于企业生产效率的提高。