1860级钢绞线截面应力有限元模拟

为了研究摩擦作用对1860级1×7钢绞线轴向拉伸下截面应力分布及塑性发展规律的影响,针对1860级7丝钢绞线,先进行静态拉伸试验,得到钢绞线及单根钢丝真实应力-应变曲线.基于SolidWorks提出了一种新的模型,可将其导入ABAQUS用于有限元计算,并通过试验与相关文献理论的结果验证了有限元模型的有效性.结果表明:所...     

一种用于模拟薄壁钢构件冲击响应的非线性显式动力GBT模型（英文）

建立了一种基于广义梁理论(GBT)的非线性显式动力梁有限元模型,该模型可用于等截面薄壁钢构件的冲击响应模拟.考虑冲击加载时的应变率强化及绝热升温引起的热软化效应,当前模型采用了一种修正的Cowper-Symonds率相关本构模型.用GBT截面变形模态构建单元截面位移场,因此新模型可考虑构件截面的畸变、屈曲及任意的翘曲剪切等局部效应.此外,用三次非均匀B样条基函数拟合各个GBT截面变形模态的幅值函数.用Kirchhoff薄板假设构造弯曲相关位移场.用Green-Lagrange应变张量和PK2应力分别描述材料点的应变和应力,假设各材料点处于平面应力状态.为了验证所提模型的有效性,给出了3组薄壁构件的冲击分析算例,将当前模型的结果和壳有限元(Ls-Dyna)分析结果进行了对比,结果表明:当前模型和壳有限元模型的位移解和应力解具有等效精度,但所提模型的计算效率更高,并具备更好的结构明晰性.     

TC4拉伸试验弹性变形阶段的有限元模拟及验证

根据拉伸试验测试理论,建立了二维轴对称有限元模型.通过有限元手段分析了TC4在载荷作用下弹性变形阶段的拉伸过程,了解在拉伸试验过程中应力分布区域,通过模拟和实验载荷位移曲线的对比,验证了模型建立的正确性,为以后更全面的研究拉伸试验打下基础.     

一种基于蠕变应变弛豫的S30408深冷容器应变强化保载时间预测方法（英文）

目的:奥氏体不锈钢(ASS)在深冷压力容器中应用广泛。ASS较高的应变硬化特性有助于其产生应变强化。在应变强化过程中,保载时间是影响材料最终变形量的关键参数。基于室温蠕变应变弛豫理论,本文旨在提出一种S30408深冷压力容器应变强化过程中的保载时间预测方法。创新点:1.根据室温蠕变应变弛豫理论,保载过程即为材料在室温蠕变中应变速率逐渐减缓、材料结构逐渐稳定的过程;本文据此获得了保载时间的计算模型。2.结合材料试验与容器试验,将计算模型中涉及的多个微观变量转换为唯一宏观变量——圆柱壳上的最大环向应力,可为常规工业生产提供定量的、具有实际可操作性的技术支持。方法:1.根据室温蠕变应变弛豫理论,建立蠕变本构关系,得出保载时间计算模型。2.通过材料试验,考虑实际生产中的特定条件,将保载时间计算模型的多个微观变量简化为唯一宏观变量。3.通过在多个工业规模的容器上进行实验,比较验证所提计算方法的可靠性。结论:1.室温蠕变应变弛豫理论可以用于描述应变强化保载过程中的材料变化。2.容器保载时长,即材料应变弛豫时长,与其所承受的最大应力有关。3.所提出的保载时间计算方法可以为容器保载时间提供可靠预测;其平均绝对误差为7.53%,且绝大部分情况下偏于保守。     

残余应力应变释放系数修正公式的应用

为了探讨了残余应力应变释放系数修正公式的应用及其可靠性,通过用有限元分析软件建立分析模型。首先推导出材料的应变释放系数随形状改变比能参量S变化的塑性修正公式,然后用此公式进行高应力状态下残余应力的模拟修正,以确定修正公式在实际应用中的可靠性。经过对单向应力和复杂应力状态下的残余应力进行塑性修正,用反算应力法得到修正应力,修正应力和施加应力之间的偏差较未修正前的应力引起的偏差大幅减少,修正应力非常接近真实的施加应力值。结果表明,用推导出来的残余应力应变释放系数修正公式计算残余应力具有精度高、修正效果较好的特点。     

路基粒料吸力依赖回弹模量本构模型的数值实现（英文）

为了研究路基粒料的吸力依赖性及其对路面响应的影响,在Abaqus中进行了水力学耦合模拟.通过开发用户自定义材料子程序(UMAT),将一个吸力依赖的回弹模量模型整合到商用有限元软件Abaqus中.使用不同吸力条件下的三轴实验结果验证了开发的模型,模拟与试验结果具有良好的一致性.建立了一个三维有限元路面模型,并用开发的本构模型表征路基粒料的吸力依赖性.计算了处于3种不同湿度状态和FWD荷载作用下的路面水力学响应.模拟结果表明:路基粒料的回弹模量对吸力及应力状态具有敏感性;由于吸力下降,高地下水位降低了路基结构整体回弹模量,导致路表最大弯沉、面层层底拉应变、路基顶面压应变增大,相应造成路面使用性能恶化.     

低脉动液压马达凸轮环变形预补偿优化设计（英文）

目的：内曲线液压马达在重载工况下凸轮环与滚子接触产生的弹性变形,改变了预设的运行轨迹,使得马达产生较大的转速转矩脉动。本文提出一种凸轮环变形预补偿的优化设计方法,在设计阶段耦合弹性变形的影响,以降低马达在实际工作时的脉动,从而提高马达的稳定性。创新点：1.通过赫兹接触理论和马达结构的受力分析,建立凸轮环弹性变形非均匀分布的计算方法;2.建立凸轮环弹性变形预补偿的设计方法,并通过实验进行验证。方法：1.通过理论推导建立凸轮环非均匀弹性变形与工作压力之间的直接关系,基于此提出凸轮环弹性变形预补偿的设计方法,并给出完整的流程与计算方法。2.通过仿真模拟,对凸轮环变形计算进行验证,初步证明所提方法的正确性。3.通过实验验证,对在不同工况下,马达的脉动率进行分析,验证所提方法的有效性。结论：1.提出凸轮环变形预补偿优化设计方法,包括初始的整体补偿和二次局部补偿。2.在对马达进行详细运动学和受力分析的基础上,推导出凸轮环变形的计算过程,并用有限元仿真方法进行实例验证。3.脉动降低率随着工作压力的增加而增加,并且在45 MPa工作压力下可以实现40%的高脉动降低率。     

混凝土结构及砌体结构练习1

l选择题 (1)由混凝土的应力应变曲线可见,高强度混凝土的( ),说明其耐受变形的能力较差。 A.下降段斜率较大,残余应力较高 B.下降段斜率较大,残余应力较低 C.下降段斜率较小,残余应力较高 D.下降段斜率较小,残余应力较低 (2)混凝土的弹性系数是( ),它反映了混凝土的弹塑性性质。 A.弹性应变与总应变的比值 B.塑性应变与总应变的比值 C.弹性应变与塑性应变的比值 D.塑性应变与弹性应变的比值 (3)当材料与组成相同时,从钢筋混凝土结构设计的角度来看,影响混凝土抗压强度的主要因素是( )。 A.加荷速度 B.尺寸效应 C.横向变形的约束条件 D.…     

Ti60合金镦锻过程的有限元模拟

采用刚塑性有限元法,对Ti60合金锭坯镦粗过程进行了有限元模拟,重点分析了锭坯各部分应力、应变的分布变化规律.结果表明:锻锤对锭坯端面的温降有较大的影响,应尽量避免长时间接触,以免端表面塑性严重下降,产生裂纹,间断镦锻有利于改善镦粗效果;端面、表面是高应力区,是加工缺陷的多发区,尤其是端面与表面交界处同时又是高应变区,极易出现缺陷,倒角处理有缓解作用;端面附近存在较大的变形死区,需要在后续工艺改善该区变形量,换向镦拔可以提高锭坯整体的变形均匀度,有利于成品的综合性能.本文模拟结果可以为钛合金镦粗工艺设计提供参考.     

孪生诱发塑性钢大变形试样制备试验参数设计

为了探究孪生诱发塑性(TWIP)钢在弯曲等大变形下的微观组织变化,需要制备给定大变形材料试样,然而在实际试验中很难精准确定合适的力学性能试验参数。针对四点弯作用下的TWIP钢试样制备条件,分别基于弹性模型、Ramberg模型和Chaboche模型,采用有限元仿真模拟了试样在不同位移条件下的变形过程,获得了与给定大变形相匹配的试验参数。基于得到的试验参数开展了24次试验,结果表明试件实际变形与仿真计算结果具有较好的一致性。基于Chaboche模型的有限元仿真能够有效获取材料大变形试验的力学参数,而合适的材料参数是决定仿真结果精确性的关键因素。     

金属标准拉伸试验中"反走"现象机理

针对金属标准拉伸试验中,上下夹具偏心所导致的试验初期变形曲线往负方向延伸的"反走"现象,建立了一套考虑夹具偏心及夹持偏角的试样受力理论模型.特别对常用的楔形夹具在试验过程中产生的零夹持角和非零夹持角情况进行了分析,推导出试样应变与夹持力间的关系.分析了试验中产生变形值"反走"现象的机理,通过ABAQUS有限元软件对引伸计-试样联合模型进行了数值仿真.结果表明,理论分析、实验实测,以及有限元数值模拟所得结果具有良好的一致性.得出:试验初期在偏心所产生的误差占主导地位的并不是通常认为的偏心弯矩,而是上下楔形夹具夹持方式产生的侧向力以及附加弯矩的联合作用,解释并模拟了变形的"反走"现象,为进一步提高变形测量精度提供了新的思路.     

混凝土结构及砌体结构练习一

1 选择题 （1）由混凝土的应力应变曲线可见,高强度混凝土的（　）,说明其耐受变形的能力较差。 A.下降段斜率较大,残余应力较高 B.下降段斜率较大,残余应力较低 C.下降段斜率较小,残余应力较高 D.下降段斜率较小,残余应力较低 （2）混凝土的弹性系数反映了混凝土的弹塑性性质,定义（　）为弹性系数。 A.弹性应变与总应变的比值 B.塑性应变与总应变的比值 C.弹性应变与塑性应变的比值 D.塑性应变与弹性应变的比值 （3）当材料与组成相同时,从钢筋混凝土结构设计的角度来看,影响混凝土抗压强度的主要因素是（　）。     

形貌基因突变与衰减对于颗粒材料能量耗散行为的影响（英文）

目的：本文旨在探讨不同尺度颗粒形貌特征对于砂土应力-应变以及能量耗散行为的影响。方法：1.通过同步X射线计算断层扫描实验,提取高精度的真实颗粒形貌,并通过三维点云表征;2.通过基于球谐分析的主成分分析方法,构建不同尺度下颗粒形貌的突变与衰减;3.通过离散单元法仿真,模拟不同形貌试件的三轴剪切过程,并进一步讨论不同尺度颗粒形貌对于颗粒材料应力-应变以及能量耗散行为的影响。结论：1.通过比较较松散和较密实的试件,发现对于较松散试件,颗粒形貌对颗粒材料的初始刚度、应力-应变、体积应变和摩擦能量耗散等响应的影响更为明显;2.对于不同尺度下的颗粒形貌,局部圆度较长径比对颗粒材料宏观响应的影响更大;3.颗粒材料的能量耗散行为由颗粒形貌和初始孔隙率共同决定。     

高强硼钢热拉伸性能试验研究

运用G1eeb1e1500D热模拟试验机对柱状硼铜（USIBOR1500P）进行热拉伸试验,研究高温下热成形硼钢的变形抗力。首先将试件加热到奥氏体化温度,再以40℃／s冷却速率降到950～550℃,分别以应变速率为0．01、0．1、1／s进行热拉伸试验,获得应力一应变曲线。通过实验结果,分析成形温度、变形程度和应变速率对高温成形件的影响,并利用最小二乘法进行多元线性回归,建立高温下的本构模型。试验结果表明：成形温度和应变速率对变形抗力的影响较为敏感,变形抗力随着成形温度的升高而减小,变形抗力随着变形程度、应变速率的增加而增大。     

矽晶太阳能电池的翘曲模拟与残留应力分析（英文）

目的:建立一套系统的方法来模拟矽晶太阳能电池的翘曲行为,进而分析因翘曲而产生的残留应力。创新点:1.利用纳米压痕实验及电子显微镜测量材料性质及结构尺寸,帮助有限元分析更准确地模拟太阳能电池的翘曲行为;2.提出了2个针对不同矽晶太阳能电池因翘曲产生的简易残留应力的计算公式。方法:1.利用纳米压痕实验测量铝胶及银胶的材料性质,使用电子显微镜测量铝胶及银胶的结构尺寸;2.建立非线性有限元分析模型并与实验结果进行比较(图6),得出不同矽晶太阳能电池残留应力分布结果(图7);3.将简易残留应力公式(公式(6)和(7))和有限元分析得到的结果进行比较(图9)。结论:1.建立了一套有效模拟矽晶太阳能电池翘曲行为的分析方法,该方法包含3个部分:(1)纳米压痕实验测量铝胶和银胶的材料性质;(2)电子显微镜测量细部结构尺寸;(3)非线性有限元分析。利用此方法模拟的翘曲行为较其它计算方法更贴近实验结果。2.该方法不仅能分析不同矽晶太阳能电池的翘曲行为,而且能提供除了翘曲以外的其它信息,比如残留应力。本文提出了2个较为简易的残留应力计算公式,计算不同矽晶太阳能电池因翘曲而产生的残留应力。3.该方法考虑了银胶对矽晶太阳能电池翘曲的影响,在实际应用中可以帮助分析不同银胶的网印方式对矽晶太阳能电池翘曲的影响。本文以帮助某公司设计太阳能电池为例,证明了利用该分析方法在实际应用中帮助公司分析银胶网印的可行性。     

中国铁路轨道系统Ⅰ型板式无砟轨道中水泥乳化沥青砂浆的粘弹性变形分析研究（英文）

目的:作为粘弹性材料,水泥乳化沥青(CA)砂浆的变形依赖于时间,且包含不可恢复变形,使得轨道板与CA砂浆层之间形成离缝,进而影响轨道的结构受力与变形。本文旨在研究CA砂浆在列车荷载作用下、不同初始弹性模量时的粘弹性变形规律,以期为轨道结构的维修养护提供参考。创新点:1.以粘弹性理论与时间硬化率分析方法为基础,拟合得到CA砂浆的时间硬化率特征参数;2.建立基于时间硬化率的中国铁路轨道系统(CRTS)I型板式无砟轨道实体模型,成功模拟了CA砂浆的粘弹性变形过程。方法:1.运用Burgers与四单元五参数粘弹性本构方程,拟合得到CA砂浆的时间硬化率特征参数,并验证该参数的合理性(图5);2.结合现场测试所得钢轨支点压力,统计分析得到有限元模型循环加载的幅值与周期(图11);3.通过仿真模拟,得到CA砂浆在列车荷载作用下、不同初始弹性模量时的粘弹性变形,进而探寻CA砂浆的粘弹性变形规律(图16和17)。结论:1.基于时间硬化率的分析模型能较好地模拟CA砂浆变形行为。2.随着CA砂浆初始弹性模量的增大,CA砂浆在粘弹性变形前后的应变差值逐渐减小,位移差值逐渐增大;位移差值集中于0.2～0.6mm,且变形敏感区域约为板端2.5个扣件间距。3.CA砂浆本身粘弹性特征引起的不可恢复变形是导致CA砂浆层与轨道板之间形成离缝的重要原因之一;在研究CA砂浆变形及损伤时,建议考虑CA砂浆粘弹性行为及其变形特征的不利影响。     

热载荷下梯度结构硬质合金的弹塑性响应

采用有限元方法模拟了热载荷下梯度结构硬质合金的弹塑性响应．样品几何模型为二维梯度结构的轴对称圆柱体．通过引入约束因子构建了梯度材料的弹塑性本构方程．数值模拟表明：当材料温度从初始无应力的800℃下降到0℃时,在样品表面出现了压应力而在富钴区出现了拉应力;表面压应力的最大值为254MPa,富钴区拉应力的最大值为252MPa;在钴相浓度差等于或大于0．3时,钴相梯度区出现了明显的塑性流动;当温度从0℃上升到800℃时,总的塑性应变达到0．0014．塑性流动有利于降低材料内部的热应力集中．     

题目：圆形纤维增强塑料缠绕混凝土柱在持续轴向压缩下的面向设计的模型分析

目的：在实际工程服役过程中,纤维增强塑料（FRP）约束混凝土柱在遭遇极限荷载前往往已经经历了长时间的轴压荷载作用。因此,相比其短期力学性能,本文旨在研究FPR约束混凝土柱在长期荷载作用后的力学性能。创新点：1.考虑长期轴压荷载作用,提出一种轴压作用下圆形截面 FRP 约束混凝土柱的长期变形分析模型;2.提出了长期轴压作用后的FRP约束混凝土本构模型,从本构关系的角度描述两个方面的影响机理。方法：运用混凝土和FRP徐变的长期变形分析迭代计算方法（图3）。结论：1.提出的长期变形分析模型实现了对FRP约束混凝土柱任意目标时刻的应力和应变状态的高效、准确预测;2.将提出的本构模型嵌入有限元软件中,有效地实现对长期轴压作用的考虑;3.基于OpenSees有限元软件,验证了长期变形分析模型和本构模型的有效性和准确性。     

外力作用下FDM构件失效分析

为探究FDM零件压缩作用下连续变形失效的机理,对125种不同构型的零件压缩实验比较力学性能。基于正交实验设计理论,通过多因素组合分析确定零件连续变形失效原因。正交实验结果表明,抗压缩强度影响从大到小排序为层片厚度、材料种类、填充率、打印质量。采用仿真手段模拟了压缩变形后微观失效的变化规律。结果表明,材料进入塑性阶段必须考虑损伤形成的影响,塑性阶段后促进损伤扩展,应防止构件出现塑性过程导致局部失效破坏,验证了模拟方法的合理性。     

外力压缩下FDM构件失效分析

为探究FDM零件压缩作用下连续变形失效的机理,对125种不同构型的零件压缩实验比较力学性能。基于正交实验设计理论,通过多因素组合分析确定零件连续变形失效原因。正交实验结果表明,抗压缩强度影响从大到小排序为层片厚度、材料种类、填充率、打印质量。采用仿真手段模拟了压缩变形后微观失效的变化规律。结果表明,材料进入塑性阶段必须考虑损伤形成的影响,塑性阶段后促进损伤扩展,应防止构件出现塑性过程导致局部失效破坏,验证了模拟方法的合理性。