板料应力成形极限判据的有限元分析程序

为了解决在板料成形有限元数值模拟中以依赖于加载路径的应变成形极限为判据所存在的问题,以板料塑性变形时所遵循的应力应变转换关系、H ill二次厚向异性准则为计算模型,基于有限元商用分析软件DYNAFORM,开发了用于板料塑性成形工艺的以应力成形极限为判据的有限元分析程序。利用该程序分析了两种拉深件的有限元数值模拟结果,实现了用应力成形极限图作为判据对板料成形极限的预测分析。所开发的以应力成形极限作为判据的有限元分析程序为分析多道次板成形的成形极限提供了新的手段。     

各向异性板料成形极限面的研究

成形极限曲线(FLD)是表示板料成形性能的重要指标。由于板料各向异性的存在,导致了使用1条FLD来表示板料整个面内的成形极限存在很大误差。通过试验分析了板料面内的各向异性对板料应力和应变成形极限曲线的影响,研究了利用三维空间的成形极限曲面代替二维坐标下的FLD来表示材料整个面内的成形极限的方法,经过分析认为板料成形极限面可以为板料成形有限元仿真提供更准确的成形极限判据。     

各向异性屈服准则对铝合金板深冲起皱预测的影响

基于板料成形深冲过程的数值模拟,研究了不同的各向异性屈服准则(Hill1948,Barlat YLD91和CMTP)对铝合金板深冲成形过程起皱预测的影响,并对模拟结果进行了比较,结果表明:采用不同屈服准则模拟的应力和应变分布有所不同,采用CMTP和Balart YLD91屈服准则比Hill1948屈服准则预测的要高。     

光纤光栅传感器对非均匀应变场的响应特性

提出利用测量位置处光栅传感器的光谱特征反推该处对应的应变分布状态的方法。采用改进的传递矩阵方法,模拟了不同应变分布函数对应的光谱响应,分析了其基本特征参数同应变分布之间的变化规律。通过有限元仿真计算试验件在弯曲载荷下光栅粘贴处的应变分布,重构了传感器的光谱,并将其和应变分布函数的理论计算光谱图进行比较,验证了应变分布形式与反射光谱特征的关联性。构建带有不同半径圆孔的铝合金板孔口弯曲加载试验系统,测试试验件弯曲挠度和孔径大小与反射谱特性的关系。理论及试验结果表明,实测与仿真计算的谱图变化具有相同规律,光谱特征参数可作为预测铝合金孔径的有效指标,并为其他类型结构的应变场变化规律的监测提供参考依据。     

复杂应力状态下7085铝合金失效破坏试验与数值研究

本文在损伤力学和金属延性断裂理论的框架下,通过设计多种局部细节特征的元件级试验件,研究7085铝合金材料在不同应力状态下的破坏性能.通过试验与有限元分析相结合,建立7085铝合金材料断裂塑性应变与应力状态参数(应力三轴度)间的关系,作为金属材料失效判据.最后,通过接头结构破坏试验,验证失效判据的预测精度,试验与数值仿真...     

基于CAE仿真的两轴柔性滚弯过程的应变分析

介绍了两轴柔性滚弯的工作原理和技术优势.为便于对滚弯过程中弹性层的受力进行分析,提出了折算弹性模量的概念,来定义柔性滚弯过程中聚氨酯橡胶随成形改变的弹性模量,并推导了聚氨酯橡胶折算弹性模量的计算公式.利用非线性有限元分析软件MARC建立了两轴柔性滚弯过程的有限元模型,模拟了板料滚弯成形加工过程,得出了在不同刚性滚直径和不同压入深度下板料与弹性层的应变分布.基于CAE的仿真分析,可以对柔性滚弯过程工艺参数的选取提供依据.     

模具材料对复合材料制件固化过程应变的影响分析

复合材料热压罐固化工艺过程中,制件的固化变形依旧是影响成形质量的重要原因。通过光纤光栅和热电偶相结合的方法对复合材料制件在热压罐成形工艺过程中的温度和应变进行在线监测,研究了树脂基体对制件应变的影响规律,并基于此分析了不同模具材料对制件固化过程应变和固化变形的影响。试验结果表明:树脂与模具是复合材料固化过程应变变化的主要影响因素,在升温/保温阶段,树脂的流动、热膨胀、固化反应等是应变变化的主要原因,而在降温阶段模具收缩对应变变化起主导作用;不同模具材料的刚度、与制件的结合能力以及热膨胀系数的变化会在复合材料固化过程的不同阶段对应变变化产生较大影响。本文获得了不同材质模具试验条件下复合材料制件固化过程中的应变曲线,分析了固化过程中模具对复合材料制件内部应变的影响规律,为深入分析大型复合材料构件固化变形提供了理论支撑。     

金属板料压延性能的研究

实践表明,金属板料在板平面与厚度方向之间的塑性異性,以及材料的应变刚,两者皆对其压延性能有利。本文从理论上分析了它们与压延性能之间关系,并进而提出一种定量评定板料压延性能的方法(计算极限压延系数),此时只须进行简单的拉伸机械试验即可。解决该问题的关键在于,如何可靠地确定压延危险断面强度。为此,本文考虑到上述的板料各向异性及应变刚的综合作用,并利用板料在复杂应力状态下的受拉失稳条件,得出了压延危险断面强度的计算公式。该公式本身以及计算极限压延系数的方法,其可靠性为七种板料的试验研究结果所证实。 本文为作者在北京航空学院付教授唐荣锡指导下,所完成的研究生毕业论文之一部分。在实验工作方面得到实验室同志的大力支持,在此顺致谢意。     

TC4板料电辅助加热数控渐进成形工艺分析及优化

采用有限元分析软件MSC.Marc对TC4板料的电辅助加热渐近成形进行了数值分析,研究了进给速度、层距和电流等因素对工具头受力、板料温度和应变的影响规律.通过成形实验对数值分析进行了验证,并提出了工艺优化方法.实验表明:电流是影响TC4板料成形性能和温度的最主要因素,最佳成形温度为500～600℃.加工后板料的强度极限降低约10%,硬度增高14%左右,为该技术的应用提供了工艺指导.     

激光冲击成形下3A21铝板料表面残余应力

激光冲击成形的重要特点之一就是能在工件表面形成残余压应力,起到强化的作用,对具有抗疲劳性能要求的航空结构件有重要意义。本文对激光冲击成形的3A 21防锈铝板的残余应力分布特性进行了研究。用X射线应力测定仪进行了三个方向残余应力的测量,建立了主应力计算公式,分析其形成机制与分布特性。试验结果表明:在脉冲能量42 J、脉冲宽度23 ns、脉冲功率1.2×109W作用下,板料正反两面产生的残余应力小于-100M Pa,且均为压应力,除变形区域顶点主应力方向为0°外,其他点的主应力方向约为-30,°且正方形板料对角线方向应力大于穿过中心边长方向的应力。     

冷轧无间隙原子钢中的微带生成机理

分析了冷轧体心立方金属中微带的形成原因.基于塑性变形理论,运用Taylor模型和Bishop＆Hill最大功原理,计算了变形体心立方晶体中滑移系上的切应变分布.计算结果表明,冷轧时当晶粒的轧向平行于晶粒的某些特定取向时,大量的局部切应变将集中产生在一个滑移面上并在此形成微带.这一高度局域性的切应变是形成剪切带的原因.此时,剪切带与轧制方向之间夹角为30°.另外,微带呈片状是双交滑移的结果,透射电子显微镜观察到的剪切带所在晶粒的取向和所在滑移面证实了这一微带的形成机制.     

远场应变法测量应力强度因子

本文给出一种将常规电阻应变片贴在距裂纹尖端较远处测量Ⅰ型裂纹应力强度因子K_1的方法。此法实际上是一种实验法与数值法相结合的方法。用实验法测出应变,应变又可以用含待定系数的Williams级数表示,它们组成一组线性代数方程组。解此方程组,可获得待定系数,由待定系数与应力强度因子的已知关系,可求出K_1。 远场应变测量法,避开了裂纹尖端邻域应变梯度很大的区域和可能的塑性区,因而应变测量比较准确。 测出的应变输入数据处理设备及计算机就可以快速实时地知道含裂纹结构在承载情况的K_1,便于进行破坏控制,使设备安全而可靠的工作。     

镀膜光纤声光相位调制器频率响应特性的研究

本文对光纤声光相位调制器（OF—AOPM）的频率特性进行研究。分析了OF—AOPM的调相原理，研究结果表明：在调制频率远离氧化锌压电薄膜的半波谐振频率的时候，光相位的调制不仅依靠径向应力。同时还依靠轴向应力。通过同时考虑径向和轴向应力的变化，得出了OF—AOPM在整个频率域范围内的响应特性。     

行星齿轮系动力学特性分析及试验研究

采用集中质量法,考虑时变刚度、齿侧间隙、太阳轮的横向与纵向位移、太阳轮和行星轮的偏心误差激励,建立了行星齿轮传动系统的非线性动力学模型。采用龙塔库特法求解了系统的响应、相图、频谱图和动力学均载系数;通过测量系统齿根应力的动载荷应变图,获得齿根应变变形的相图、频谱图和系统的均载系数。研究结果表明:理论分析结果与试验测试结果比较吻合,说明采用的理论研究方法是合理的,测试方案是可行的。     

分布式光纤微弯应变传感器

分布式应变传感器对大型重要工程结构的应变状态的实时测量具有重要的应用价值.本文研究了一种基于光时域反射技术的准分布式光纤应变传感器系统,沿光纤分布各局部点的应变信息由一种新颖结构的微弯应变传感器提取.实验研究表明,此微弯应变传感器在一定的工作范围内有较高的灵敏度、较好的线性度和重复性.     

工程塑料应变测试误差的研究

本文采用了五种不同尺寸的应变片,在不同的测试电压下,利用四分之一桥电路和半桥电路,用system 4000应变仪测定了四种常见的工程塑料的静态表观应变。实验发现,这些工程塑料的表观应变具有明显的滞后特性,测试的表观应变值与测试电压成正比,与应变片的面积成反比。它还直接与测试时间、所测材料的传热能力、弹性模量以及它与应变片栅丝的热膨胀系数差值有较大关系。本文也比较了半桥测试法和四分之一桥测试法的结果,结果表明,四分之一桥测试法的测试误差远大于具有热补偿作用的半桥测试法,然而半桥测试法的热补偿作用仍然未令人满意。本文为此作出了一些解释,并提出了减小和消除测试误差的方法和途径。     

高超声速边界层感受性研究综述

高超声速边界层感受性是边界层转捩预测与控制的关键环节,其对高超声速飞行器研究至关重要。目前关于高超声速边界层感受性的实验研究仍然十分匮乏,为了更好地理解高超声速边界层感受性过程并指导该领域的实验研究,文章梳理了近20年来国际上高超声速边界层感受性问题的研究内容,包括对自由流扰动和壁面扰动的感受性,并主要介绍了Fedorov的前缘感受性理论和模态转化机制。最后总结了自由流扰动中感受性的不同发展路径。     

基于局部应力应变法估算高周疲劳寿命

以往用局部应力应变法计算结构高周疲劳寿命不好的主要原因是在损伤与寿命计算中没有考虑缺口应力梯度等的影响。文中利用疲劳缺口系数对应变－寿命曲线的弹性分量进行修正,从而可以较好地反映缺口根部应力梯度等对疲劳寿命的影响,使得局部应力应变法不仅可适用于低周疲劳寿命分析,也用可以用于高周疲劳寿命分析。文中给出的方法简单,精度了,便于工程应用。