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Three-dimensional finite element analysis on effects of tunnel construction on nearby pile foundation 被引量:6
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作者 杨敏 孙庆 +1 位作者 李卫超 马亢 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2011年第3期909-916,共8页
A three-dimensional finite element simulation was carried out to investigate the effects of tunnel construction on nearby pile foundation.The displacement controlled model (DCM) was used to simulate the tunneling-indu... A three-dimensional finite element simulation was carried out to investigate the effects of tunnel construction on nearby pile foundation.The displacement controlled model (DCM) was used to simulate the tunneling-induced volume loss effects.The numerical model was verified based on the results of a centrifuge test and a set of parametric studies was implemented based on this model.There is good agreement between the trend of the results of the centrifuge test and the present model.The results of parametric studies show that the tunnelling-induced pile internal force and deformation depend mainly on the pile?tunnel distance,the pile length to tunnel depth ratio and the volume loss.Two different zones are separated by a 45° line projected from the tunnel springline.Within the zone of influence,the pile is subjected to tensile force and large settlement;whereas outside the zone of influence,dragload and small settlement are induced.It is also established that the impact of tunnelling on a pile group is substantially smaller as compared with a single pile in the same location with the rear pile in a group,demonstrating a positive pile group effect. 展开更多
关键词 finite element analysis TUNNELLING pile foundation three-dimensional simulation displacement controlled model
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The Numerical Simulation of Flow Field of Jet System
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作者 Guo Jinji, Zhang Sheng and Chen TongMechanics Dept. of Zhongshan University,Guangzhou 510275. China 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 1993年第3期62-69,共8页
In this paper, the internal fluid motion of a jet system is described by the Navier Stokes mechanics equations. For the simulation of the motion, the penalty function finite element method is used, and the velocity ve... In this paper, the internal fluid motion of a jet system is described by the Navier Stokes mechanics equations. For the simulation of the motion, the penalty function finite element method is used, and the velocity vectors and stream function curves are obtained. Using the Prandtl theory, this paper derives the free jet velocity and the jet bunch width in a half-space, the latter of which is amended by experiment. The results obtained in this paper are applied to micro-type high pressure water jet cleaner and the ejector of rocket engine. 展开更多
关键词 Fluid mechanics equations Penalty finite element method Numerical simulation Free jet Jet bunch width.
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平面搭接自冲铆接铝合金接头的成形质量和力学性能研究
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作者 王超 于万元 +2 位作者 成艾国 何智成 陈涛 《汽车工程》 北大核心 2025年第8期1573-1587,共15页
为提升自冲铆接在连接厚铝合金板时的接头质量,提出了平面搭接自冲铆接(flat-surface-overlapped self-piercing riveting,FS-SPR)工艺。制作了5种接头用于研究铆接距离、搭接距离和搭接面类型的影响。通过准静态和疲劳试验研究了FS-SP... 为提升自冲铆接在连接厚铝合金板时的接头质量,提出了平面搭接自冲铆接(flat-surface-overlapped self-piercing riveting,FS-SPR)工艺。制作了5种接头用于研究铆接距离、搭接距离和搭接面类型的影响。通过准静态和疲劳试验研究了FS-SPR接头准静态和疲劳载荷下的力学性能和失效行为。通过有限元仿真研究了FS-SPR工艺的成形机理,并探讨了工艺参数对斜面搭接的FS-SPR接头成形质量的影响。结果表明J1、J3、J4接头可形成良好机械互锁,而J2接头因下层板厚度不足未能形成机械互锁,J5接头因组合厚度大而出现铆钉弯曲。仿真结果表明,搭接长度须超过40 mm,铆接位置宜中间偏右,板材厚度和铆钉长度须优化以提升成形质量。合理设计的J1和J3接头优于传统搭接的J5接头。J5接头峰值力和能量吸收分别比J1接头低1.7%和28.6%,比J3接头低10.7%和6.4%。当载荷水平相同时,J3接头的疲劳寿命平均比J5接头高70%。 展开更多
关键词 铝合金 平面搭接自冲铆接 成形质量 力学性能 有限元仿真
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SLM成形梯度体积分数镍钛合金Gyroid点阵结构
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作者 李毅 王晓强 +3 位作者 陈志桥 周燕 文世峰 史玉升 《中国有色金属学报》 北大核心 2025年第4期1179-1194,共16页
通过选区激光熔化技术成形的点阵结构因其优异的抗冲击性能和能量吸收性能在航空航天、机械装备和生物医学等领域受到广泛关注。在本工作中,采用选区激光熔化(SLM)技术制备了不同体积分数的均质和梯度sheet型Gyroid点阵结构,利用有限元... 通过选区激光熔化技术成形的点阵结构因其优异的抗冲击性能和能量吸收性能在航空航天、机械装备和生物医学等领域受到广泛关注。在本工作中,采用选区激光熔化(SLM)技术制备了不同体积分数的均质和梯度sheet型Gyroid点阵结构,利用有限元模拟对Gyroid点阵结构的成形精确度、压缩特性及其在受压变形过程中的应力分布进行了系统研究。结果表明:该点阵结构的压缩曲线可以分为三个阶段,即弹性变形阶段、弹塑性变形阶段和结构逐层失效阶段;随着体积分数的增大,SLM成形梯度sheet型Gyroid点阵结构吸收总能量增加,Gyroid点阵结构的压缩模量和屈服强度也逐渐增大;在压缩载荷作用下,均质和梯度sheet型Gyroid点阵结构的应力主要集中于倾斜曲面间的连接区域;随着梯度点阵结构局部体积分数梯度减少,应力集中更加严重;随着梯度点阵结构梯度范围增大,梯度点阵结构形成的应力梯度区间增大;均质和梯度sheet型Gyroid点阵结构压缩断裂行为均为脆性断裂。 展开更多
关键词 NITI合金 Gyroid点阵结构 激光选区熔化 力学性能 有限元模拟
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农业工程领域耦合仿真技术应用现状与展望
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作者 张青松 郑中原 +3 位作者 廖庆喜 于良航 廖宜涛 万星宇 《农业机械学报》 北大核心 2025年第7期20-37,149,共19页
耦合仿真技术作为一种先进的数值仿真方法,能将多个独立的物理场或物理现象的仿真模型结合,实现不同领域或不同物理学模型的数值仿真方法相互结合,彼此交换信息并相互影响,在农业工程领域展现出广阔的应用前景,为现代农业装备的数字化... 耦合仿真技术作为一种先进的数值仿真方法,能将多个独立的物理场或物理现象的仿真模型结合,实现不同领域或不同物理学模型的数值仿真方法相互结合,彼此交换信息并相互影响,在农业工程领域展现出广阔的应用前景,为现代农业装备的数字化与智能化设计提供了新途径。为了系统总结耦合仿真技术在农业工程领域的应用现状和分析该技术的未来发展趋势,概述了耦合仿真技术的基本原理、仿真流程与类型以及相关数值模拟技术与软件,梳理了离散元-结构有限元耦合、离散元-计算流体力学耦合、离散元-多体动力学耦合、连续介质流固耦合以及刚柔耦合在农业工程领域的应用实例。同时,结合耦合仿真技术的应用现状,分析了目前该技术在模型构建与精确性、算法与计算资源、数据集成与处理、仿真软件设计和标准化等方面存在的问题,提出了耦合仿真技术应用发展趋势:多尺度建模与智能验证体系、高性能算法与算力、数据治理与交互模式智能化、标准化建设以及智能融合与场景扩展等,为耦合仿真技术在农业工程领域进一步应用发展提供参考。 展开更多
关键词 耦合仿真 离散元 结构有限元 计算流体力学 计算固体力学 多体动力学
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小型超磁致伸缩换能器放大机构设计与仿真
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作者 闫洪波 刘怡雯 +2 位作者 马庆振 韩世发 张天辉 《机床与液压》 北大核心 2025年第8期192-196,共5页
随着电声装置逐渐向微型化方向发展,对超磁致伸缩换能器(GMA)的输出位移和形状尺寸等提出了更高要求。为此,设计一种弓张式位移放大机构,旨在增大GMA的输出位移并实现小型化设计。通过理论推导建立了弓张结构的分析模型,得到了其位移放... 随着电声装置逐渐向微型化方向发展,对超磁致伸缩换能器(GMA)的输出位移和形状尺寸等提出了更高要求。为此,设计一种弓张式位移放大机构,旨在增大GMA的输出位移并实现小型化设计。通过理论推导建立了弓张结构的分析模型,得到了其位移放大比随主支臂参数变化的规律;将仿真结果与理论结果进行比较,分析了误差来源,并确定了最佳位移放大比下的主支臂参数;最后,通过有限元仿真研究了主支臂形状变化对位移放大比的影响。结果表明:优化后的主支臂参数满足了电声换能器小型化设计要求,放大机构整体尺寸为15.8 mm(长)×8.6 mm(高)×4.0 mm(厚),位移放大比为9.87,与实际值的误差在5.2%内;可从主支臂与水平夹角来判断梯形体结构是否适用于弓张结构的主支臂形状,夹角越小,位移放大比越大,椭圆形的支臂结构有利于提高位移放大比。 展开更多
关键词 超磁致伸缩换能器 放大机构 小型化设计 ANSYS有限元仿真
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铝合金T形件激光加热诱导变形行为研究
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作者 张敏 李东明 +1 位作者 曹天啸 张驰航 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第5期94-102,共9页
以高强铝合金薄壁整体构件的主要结构单元T形件为研究对象,采用有限元模拟方法建立了激光成形热力耦合模型,利用Rofin光纤激光器进行了T形件激光成形实验,通过实验结果与有限元模拟结果对比,验证了模型的可靠性。在此基础上,分析了激光... 以高强铝合金薄壁整体构件的主要结构单元T形件为研究对象,采用有限元模拟方法建立了激光成形热力耦合模型,利用Rofin光纤激光器进行了T形件激光成形实验,通过实验结果与有限元模拟结果对比,验证了模型的可靠性。在此基础上,分析了激光成形过程中的温度场和应力应变场,研究了激光功率、扫描速度和光斑半径3个关键工艺参数对弯曲变形的影响。结果表明,激光功率对7050-T7451铝合金T形件自由侧变形的影响最大,扫描速度次之,光斑半径影响最小。在激光功率为200 W、扫描速度为1 mm·s^(-1)、光斑半径为6 mm的工艺参数下,T形件产生的弯曲角度最大,最大弯曲角度为0.107°,发生在扫描线54.17 mm处。 展开更多
关键词 7075-T7451铝合金 激光加热成形 热力耦合 有限元仿真 变形行为
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在弹道冲击条件下超高分子量聚乙烯纤维复合材料板破坏模式 被引量:1
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作者 甄泓 肖李军 +1 位作者 杜成鑫 宋卫东 《兵工学报》 北大核心 2025年第7期98-108,共11页
超高分子量聚乙烯因其轻质和超强的机械性能而广泛应用于防护领域,可以有效抵御弹丸冲击,然而其细观抗侵彻机理及弹道冲击破坏模式还有待进一步研究。主要以二维机织和单向超高分子量聚乙烯复合材料为研究对象,建立了考虑纤维复合材料... 超高分子量聚乙烯因其轻质和超强的机械性能而广泛应用于防护领域,可以有效抵御弹丸冲击,然而其细观抗侵彻机理及弹道冲击破坏模式还有待进一步研究。主要以二维机织和单向超高分子量聚乙烯复合材料为研究对象,建立了考虑纤维复合材料细观结构特征的弹道冲击有限元分析模型,针对不同厚度、不同纤维铺层数的复合材料板开展了正/斜侵彻数值模拟,并与试验结果进行了对比分析,验证了数值模拟结果的可靠性。在此基础上,研究了复合材料板在不同冲击条件下的破坏模式与能量吸收特性。结果表明,不同速度下复合材料板的破坏模式大致相同,速度越低靶板的变形区域越大,靶板吸收的能量越少,这反映了材料在低速冲击下更趋向于发生大范围塑性变形而非局部脆性断裂;随着侵彻角度的减小,弹丸与目标材料的相互作用时间显著增加,促进了能量的传递与吸收。研究不仅深入探讨了超高分子量聚乙烯复合材料的弹道冲击力学响应,还明确了不同冲击条件下材料的破坏模式与能量吸收机制,为设计具有高效抗侵彻性能的复合材料靶板提供了坚实的理论基础。 展开更多
关键词 复合材料 冲击动力学 破坏机理 有限元模拟
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ZK61镁合金热轧板晶体塑性变形和织构演化机制 被引量:1
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作者 卫宏喆 陈明 +3 位作者 王浩雷 刘庆杰 胡小东 赵红阳 《材料工程》 北大核心 2025年第6期172-187,共16页
采用宏观有限元模拟与微观晶体塑性分析相结合的方法对六道次热轧ZK61镁合金中厚板的晶体内应力和织构演化进行研究。根据轧制实验与拉伸实验建立相应同步热轧模型并进行仿真计算,将模拟结果作为边界条件代入到基于Voronoi图的多晶体塑... 采用宏观有限元模拟与微观晶体塑性分析相结合的方法对六道次热轧ZK61镁合金中厚板的晶体内应力和织构演化进行研究。根据轧制实验与拉伸实验建立相应同步热轧模型并进行仿真计算,将模拟结果作为边界条件代入到基于Voronoi图的多晶体塑性模型中,再应用晶体塑性有限元方法对多晶体模型进行同步热轧模拟,得到各道次热轧态ZK61镁合金的塑性参数和织构极图,并分别与拉伸实验结果和电子背散射衍射实验导出的织构极图进行对比分析,归纳出不同道次下热轧ZK61镁合金晶体塑性变形与织构演化机制。结果表明:经多道次热轧后的ZK61板材存在大量孪晶与动态再结晶,晶粒均匀细化效果明显,其基面织构极密度与轧制道次整体呈正相关,不同道次下的峰值取向差角存在较大差异(8°、28°、88°),且合金力学性能得到改善,强度提升了7.55%,伸长率达到19.5%。 展开更多
关键词 ZK61镁合金 热轧 数值模拟 晶体塑性有限元方法 微观结构 织构演化 力学性能
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基于修正剑桥模型的土体压密注浆机理分析 被引量:1
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作者 邢海鹏 吴光华 +3 位作者 王格 陈坤洋 李晓龙 张蓓 《郑州大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第4期121-128,共8页
现有压密注浆仿真方法仅能分析注浆后的应力分布,无法获得压密后土体孔隙比、密度等反映注浆挤密效果的参数信息,为此引入修正剑桥模型描述土体力学行为,基于弹塑性有限元理论,建立了一种模拟常密度浆液在土体中压密注浆过程的仿真模型... 现有压密注浆仿真方法仅能分析注浆后的应力分布,无法获得压密后土体孔隙比、密度等反映注浆挤密效果的参数信息,为此引入修正剑桥模型描述土体力学行为,基于弹塑性有限元理论,建立了一种模拟常密度浆液在土体中压密注浆过程的仿真模型,实现了对地层挤密效应更加全面直观的描述。以黏土、粉质黏土等低渗透性土为对象开展了压密注浆仿真分析,与解析解和试验结果的对比显示:不同注浆压力下土体径向应力和孔隙比模拟值与解析解的总体平均相对误差分别为4.04%和0.29%;不同深度条件下土体孔隙比和弹性模量计算值与现场试验结果的平均相对误差分别为5.70%和2.85%,证明了该模型较好的适用性。在此基础上分析了注浆加固后浆柱周围土体密度、孔隙比、弹性模量等参数分布特征,结果表明:注浆深度1.5 m处,注浆压力从0.4 MPa增至1.0 MPa时,距注浆孔中心0.05 m处土体密度、弹性模量和孔隙比近似呈线性变化,平均变化率分别为0.148 g/(cm3·MPa)、0.808和-0.127 MPa-1;注浆压力0.4 MPa时,随着注浆深度增加,距注浆孔中心0.05 m处土体密度和弹性模量的增加率、孔隙比降低率均逐渐下降。总体来看,注浆加固后浆柱周围土体密度、弹性模量有较大提升,孔隙比明显降低,距注浆孔越远土体参数改变量越小,逐渐恢复至初始状态;相同注浆压力条件下,随着注浆深度增大,压密效果逐渐减弱。 展开更多
关键词 压密注浆 修正剑桥模型 数值模拟 有限元 挤密机理
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机械载荷和温度循环条件下的BGA焊点可靠性有限元模拟 被引量:1
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作者 冷文龙 陈绪兵 +2 位作者 张聪 方杰 叶冬 《焊接学报》 北大核心 2025年第10期87-94,共8页
面对球栅阵列(ball grid array,BGA)焊点在散热器机械载荷和温度循环载荷共同作用下可靠性较低,散热器机械载荷对焊点可靠性影响机制不明确的问题,文中采用有限元方法研究了BGA在封装芯片温度循环和螺栓预紧力共同载荷下的应力应变.利用... 面对球栅阵列(ball grid array,BGA)焊点在散热器机械载荷和温度循环载荷共同作用下可靠性较低,散热器机械载荷对焊点可靠性影响机制不明确的问题,文中采用有限元方法研究了BGA在封装芯片温度循环和螺栓预紧力共同载荷下的应力应变.利用Darveaux疲劳寿命预测模型计算了危险焊球的疲劳寿命.此外,通过正交试验设计,以疲劳寿命为指标进行了极差分析,以分析散热器应用对焊点疲劳寿命的影响.结果表明,在温度循环与机械载荷共同作用下,最大Von Mises应力和累计等效塑性应变出现在焊点阵列最外圈的角焊点处,且集中于焊球顶面与侧面的交界处.通过正交试验分析发现,在螺栓预紧力、螺栓位置和基板厚度这3种因素中,螺栓位置对焊点在疲劳寿命的影响最为显著,基板厚度的影响相对较小.在模拟结果表明,当螺栓预紧力为35N,螺栓位置为70 mm,基板厚度为1.6 mm时,焊点表现出最长的疲劳寿命和最佳的可靠性. 展开更多
关键词 球栅阵列 有限元模拟 焊点可靠性 机械载荷 温度循环
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风力机分段叶片螺栓连接构型失效机理研究
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作者 项家豪 石可重 +3 位作者 吴鸿晖 宋娟娟 李庆安 钟晓晖 《太阳能学报》 北大核心 2025年第9期152-161,共10页
为得到分段叶片螺栓连接的失效机理,对多种复合材料失效模型并进行试验与仿真比较,得到最合适的失效理论,在此基础上建立螺栓连接结构模型并进行数值模拟。结果表明:相比于Hashin和Tsai-Wu失效准则,LaRC失效准则更加适用于分段叶片螺栓... 为得到分段叶片螺栓连接的失效机理,对多种复合材料失效模型并进行试验与仿真比较,得到最合适的失效理论,在此基础上建立螺栓连接结构模型并进行数值模拟。结果表明:相比于Hashin和Tsai-Wu失效准则,LaRC失效准则更加适用于分段叶片螺栓连接中出现的复合材料失效情况;在螺栓加载的过程中,复合材料会更易出现失效,但其并未导致整体结构失效,后续过程中出现的螺栓失效才是导致连接结构失效的主要原因。 展开更多
关键词 风电机组 分段式叶片 复合材料 螺栓连接 失效机理 有限元仿真
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钛合金高速切削锯齿状切屑形态演变规律仿真模拟研究
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作者 崔方圆 李鹏阳 +1 位作者 李言 陈小龙 《工具技术》 北大核心 2025年第8期78-84,共7页
锯齿状切屑是钛合金高速切削加工中的显著特征,会引起切削力的高频周期性波动,进而影响工件已加工表面质量。深入了解锯齿状切屑的形成过程及演变机理有助于优化高速切削加工工艺。本文通过确立材料本构模型、刀—屑分离准则和摩擦模型... 锯齿状切屑是钛合金高速切削加工中的显著特征,会引起切削力的高频周期性波动,进而影响工件已加工表面质量。深入了解锯齿状切屑的形成过程及演变机理有助于优化高速切削加工工艺。本文通过确立材料本构模型、刀—屑分离准则和摩擦模型,创建钛合金高速切削热力耦合有限元模型,并对单节锯齿状切屑形态演变过程中的等效塑性应变、温度场和应力场分布规律进行实时动态分析。在此基础上,提出钛合金高速切削锯齿状切屑的四阶段演变模型。研究结果表明:锯齿状切屑的形成过程可以分为绝热剪切带的启动阶段、萌生阶段、快速发展阶段和沿着绝热剪切带的整体集中剪切滑移阶段,绝热剪切带内的材料发生热塑失稳是锯齿状切屑形成的诱因,试验结果可很好地揭示钛合金高速切削过程中锯齿状切屑的形成过程和演变机理。 展开更多
关键词 高速切削 钛合金 有限元模拟 锯齿状切屑 演变机理
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方竹的宏观和微观力学性能研究
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作者 刘春楠 张庆文 +4 位作者 王旭丹 董春雷 章煜 徐波 李伟 《林产工业》 北大核心 2025年第7期10-16,共7页
云南昭通地区方竹资源丰富,具有开发潜力,探究了方竹从宏观力学性能到微观纤维形态的受力分析。宏观上,进行了顺纹抗压、抗拉、抗弯、抗剪力学试验;微观上,分析了顺纹抗压、受拉和剪切纤维形态,并进行有限元数据模拟。结果表明:宏观上... 云南昭通地区方竹资源丰富,具有开发潜力,探究了方竹从宏观力学性能到微观纤维形态的受力分析。宏观上,进行了顺纹抗压、抗拉、抗弯、抗剪力学试验;微观上,分析了顺纹抗压、受拉和剪切纤维形态,并进行有限元数据模拟。结果表明:宏观上会发生屈曲、脆性断裂、圆筒破坏错位等破坏形式。微观上,基于纤维形态对竹间进行受力分析,发现构件破坏主要发生在纤维和薄壁细胞中胞间层。把构件看作梁单元,把竹片看作均质材料,对其截面进行分层,根据每层纤维体积分数比,运用混合定律计算力学参数,并采用有限元对试件进行单轴拉伸和压缩模拟,发现模拟数据误差在10%以内。 展开更多
关键词 云南方竹 力学性能 纤维形态 混合定律 有限元模拟
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侧倾角对轮胎转偏力学特性影响研究
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作者 尹珩沣 卢荡 +2 位作者 闵海涛 吴海东 张彦东 《汽车工程》 北大核心 2025年第2期342-355,共14页
为实现不依赖于轮胎物理样胎的轮胎力学特性估计以及轮胎模型辨识,加速满足轮胎虚拟送样的技术与精度需求,本文基于有限元软件ABAQUS提出了轮胎侧倾转偏仿真的方法,并分析了侧倾角对转偏力学特性的影响。首先,进行轮胎有限元模型搭建,... 为实现不依赖于轮胎物理样胎的轮胎力学特性估计以及轮胎模型辨识,加速满足轮胎虚拟送样的技术与精度需求,本文基于有限元软件ABAQUS提出了轮胎侧倾转偏仿真的方法,并分析了侧倾角对转偏力学特性的影响。首先,进行轮胎有限元模型搭建,结合台架测试数据对模型的仿真精度进行验证,提出了使用隐式求解器的轮胎侧倾转偏仿真方法;其次,针对转偏特殊情况的原地转向工况,分析了侧倾角对原地转向回正力矩的影响;最后,进行不同载荷的侧倾转偏仿真,并分析侧倾角对转偏力学特性侧向力、回正力矩刚度区和全域的影响。结果表明,侧倾角使转偏侧向力、回正力矩刚度区具有明显非线性,且会影响转偏侧向力衰减速率、转偏回正力矩过渡区曲率等曲线特征。 展开更多
关键词 轮胎力学特性 轮胎侧倾转偏 有限元仿真
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Ti_(2)AlNb板材脉冲电流辅助再结晶退火工艺优化及其微观组织和力学性能
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作者 苏胜伟 于洋 +3 位作者 刘伟 宫晨旭 贾建波 徐岩 《中国有色金属学报》 北大核心 2025年第9期2965-2981,共17页
采用有限元模拟技术对Ti_(2)AlNb板材的脉冲电流辅助再结晶退火(PCARA)试样的尺寸和工艺参数进行优化设计,并对PCARA处理的Ti_(2)AlNb板材的微观组织和力学性能进行表征。结果表明:当夹持长度为9 mm时,试样实际厚度误差在±0.05 mm... 采用有限元模拟技术对Ti_(2)AlNb板材的脉冲电流辅助再结晶退火(PCARA)试样的尺寸和工艺参数进行优化设计,并对PCARA处理的Ti_(2)AlNb板材的微观组织和力学性能进行表征。结果表明:当夹持长度为9 mm时,试样实际厚度误差在±0.05 mm之内,经PCARA处理后,三角函数外凸形式试样的温度分布均匀性最优。PCARA处理的Ti_(2)AlNb板材以连续静态再结晶机制为主,随着退火温度的升高和保温时间的延长,小角度晶界比例下降,而大角度晶界比例增加,再结晶程度显著提高,晶粒尺寸随退火进程逐渐粗化。相对于传统炉热再结晶退火(FHRA),脉冲电流具有降低B2静态再结晶温度、加速静态再晶发生和弱化织构的作用。经(1263 K,0.5 min)PCARA处理的试样展现出最佳的室温综合力学性能,而经(1233 K,1 min)PCARA处理的试样在1243 K和0.001 s^(-1)条件下表现出较好的超塑性变形能力,伸长率达到240.5%。 展开更多
关键词 Ti_(2)AlNb板材 有限元模拟 脉冲电流 再结晶退火 力学性能
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MEMS悬空结构上纳米材料的EHD打印工艺优化研究
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作者 林鑫烨 刘亚东 +3 位作者 姚冠宇 吴昊 唐祯安 余隽 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第1期14-19,共6页
电流体动力学(EHD)打印具有非接触、精度高和材料选择灵活等优点,可应用于MEMS悬空结构上沉积各种纳米材料从而实现传感器微型化。以悬空微热板上打印气敏薄膜为研究对象,采用高速摄像机对EHD打印进行实验观测,结合有限元仿真进行墨水... 电流体动力学(EHD)打印具有非接触、精度高和材料选择灵活等优点,可应用于MEMS悬空结构上沉积各种纳米材料从而实现传感器微型化。以悬空微热板上打印气敏薄膜为研究对象,采用高速摄像机对EHD打印进行实验观测,结合有限元仿真进行墨水受力分析,研究了微滴和锥射流2种稳定的EHD打印模式的形成过程,通过将悬空的MEMS桥式结构纳入EHD打印仿真模型中,分析了MEMS悬空结构对EHD打印效果的影响。根据研究结果优化打印工艺参数,实现了SnO 2纳米气敏材料在微热板阵列上的批量化EHD打印,打印稳定性好,纳米材料分布均匀。 展开更多
关键词 电流体动力学打印 纳米材料 微机电系统 悬空结构 有限元仿真
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AISI 4340钢靶大塑性模型及断裂起始模型参数研究
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作者 李祥辉 张兴渝 +4 位作者 胡家豪 刘洋 马伯翰 王永刚 蒋招绣 《兵工学报》 北大核心 2025年第1期299-314,共16页
钢靶侵彻是一种典型的大塑性变形过程,靶材本构与损伤模型的构建是实现有限元模拟的重要前提。针对AISI 4340钢进行不同应力状态、应变率的静动态试验以及多层靶的侵彻试验。为实现钢靶侵彻的有限元模拟,引入能描述材料在大塑性应变阶段... 钢靶侵彻是一种典型的大塑性变形过程,靶材本构与损伤模型的构建是实现有限元模拟的重要前提。针对AISI 4340钢进行不同应力状态、应变率的静动态试验以及多层靶的侵彻试验。为实现钢靶侵彻的有限元模拟,引入能描述材料在大塑性应变阶段(即颈缩后)应力-应变响应的Swift-Voce混合塑性模型,以及同时考虑含应力三轴度、Lode角参数、应变率、温度的拓展Hosford-Coulomb断裂起始模型。在模型参数标定中,基于试验数据和有限元模拟进行塑性模型的参数标定;在构建误差函数以及单纯形法的线性规划算法基础上标定断裂起始模型的参数;通过建立准静态拉伸试验、动态拉伸试验和侵彻试验的有限元模型,对塑性和断裂起始模型参数进行反演验证。研究结果表明:AISI 4340钢表现出明显的应变率强化和热软化效应;新构建的本构与损伤模型能够准确预测钢靶材料的变形与断裂行为,且在侵彻试验模拟中与试验结果较为吻合。 展开更多
关键词 钢靶 力学性能 塑性模型 断裂起始模型 有限元模拟 侵彻
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基于动态高分子基复合材料的一体化T型加筋壁板力学性能仿真研究
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作者 张勋 刘翔 +4 位作者 方梅 郭攀 冯跃战 黄明 刘春太 《中国塑料》 北大核心 2025年第3期53-59,共7页
采用双酚A二缩水甘油酯醚(DGEBA)和固化剂戊二酸酐(GA)为树脂基体与单向碳纤维进行预浸复合,制备具有动态可逆性能以及优异力学性能表现的碳纤维预浸带。热压固化后对样条进行拉伸、压缩、剪切、应力松弛及蠕变力学性能测试,获得复合材... 采用双酚A二缩水甘油酯醚(DGEBA)和固化剂戊二酸酐(GA)为树脂基体与单向碳纤维进行预浸复合,制备具有动态可逆性能以及优异力学性能表现的碳纤维预浸带。热压固化后对样条进行拉伸、压缩、剪切、应力松弛及蠕变力学性能测试,获得复合材料基本力学性能。根据力学测试结果,对二次胶接成型、一体化成型T型加筋壁板进行建模,并采用有限元方法开展多工况仿真分析。结果表明,相较于传统二次胶接成型结构壁板,在拉伸、压缩、弯曲、冲击工况下,外部载荷相同时,一体化成型结构壁板最大形变量分别降低了28.57%、28.57%、28.04%、8.27%;屈曲失稳时,一体化成型结构壁板的临界载荷提高了84.69%,同时各角度铺层最大变形处的纵向应变均有较大提升,表现出更为优异的抗屈曲性能。 展开更多
关键词 碳纤维增强复合材料 动态高分子 飞机壁板 力学性能 有限元仿真
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青藏高原东北缘弧形构造生长:来自三维有限元数值模拟的启示
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作者 赵一霖 孙玉军 +1 位作者 侯贵廷 施炜 《地质力学学报》 北大核心 2025年第3期361-385,共25页
青藏高原东北缘弧形构造带是青藏高原侧向生长的独特边界,以垂直于高原扩展方向的盆−山相间的弧形地貌为特征,代表了青藏高原扩展的独特生长方式。此次研究旨在运用三维有限元黏−塑性大变形数值模拟方法再现青藏高原东北缘弧形构造带的... 青藏高原东北缘弧形构造带是青藏高原侧向生长的独特边界,以垂直于高原扩展方向的盆−山相间的弧形地貌为特征,代表了青藏高原扩展的独特生长方式。此次研究旨在运用三维有限元黏−塑性大变形数值模拟方法再现青藏高原东北缘弧形构造带的形成和演化过程,提出弧形构造生长的新构造样式和变形机制。此次模拟基于大量地质与地球物理资料,测试了银川盆地阻挡和弱的下地壳对弧形构造带内断裂发育的控制作用。结果表明,在青藏高原向东北扩展的过程中,地壳缩短增厚变形由高原向东北传播,受北东—南西向挤压作用,地块围限的中—新生代盆地区(弧形构造带)的深部物质向东北迁移,在受到刚性的鄂尔多斯地块和阿拉善地块阻挡后,向强度相对较弱的银川盆地有限挤入。银川盆地的阻挡是弧形构造带断裂在浅部地壳形成和发育的重要条件。黏度为2.5×10^(22) Pa·s、黏聚力为2 MPa的弱下地壳对弧形构造带内断裂发育有促进作用,但不是断裂形成的必要条件。进一步分析青藏高原东北缘弧形构造带地表和3条剖面最大剪应变率分布特征及其随时间演化的规律发现,弧形构造带在深部总体上表现为“对冲”构造样式,指示深−浅变形机制存在解耦现象。弧形构造带的变形解耦深度在20 km和40 km发生,形成了3个构造层。其中的中—上地壳构造层以逆冲−褶皱构造变形方式调节地壳水平缩短和垂向增厚;而弱的下地壳作为弧形构造发育的滑脱层,以韧−塑性变形方式调节地壳水平缩短和垂向增厚;岩石圈地幔由于莫霍面的调节作用,也存在一定程度的缩短增厚。综合分析认为,青藏高原东北缘弧形构造带是在先存断裂和拆离带的控制下,主控断裂在9.5~2.5 Ma同步发育,并向深部扩展,最终切入中—下地壳。新的模拟研究结果为深化对青藏高原东北缘隆升和横向生长过程的认识提供了参考。 展开更多
关键词 青藏高原东北缘 弧形构造 新生代 形成机制 有限元数值模拟
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