各向异性铝合金板材本构关系及其有限元模拟

为了减轻自身重量,采用铝合金板材和冲压成形工艺制造高速列车车体已经成为现代化铁路车辆的发展方向.但是,铝合金板材的力学性能是各向异性的,其冲压成形过程复杂,变形规律不易把握.采用Barlat三参数屈服准则获得了各向异性铝合金板材的应力应变关系曲线,并通过有限元模拟和拉伸实验进行了对比验证,结果表明采用Barlat三参数屈服准则获得的各向异性铝合金板材的应力应变关系曲线可应用于各向异性铝合金板材的有限元分析,并初步对各向异性铝合金板材的冲压成形过程进行了非线性接触有限元模拟,获得了比较理想的有限元分析结果,这对改进高速列车车体加工工艺、缩短冲压模具调试周期、降低生产成本具有积极的意义.     

本构方程对6016铝合金板材成形极限影响分析

通过单向拉伸试验和半球形刚模胀形试验分别得到了6016铝合金板材的室温应力应变曲线和成形极限图(FLD),拟合应力应变曲线获得了Hollomon,Power和Voce本构方程.应用DYNAFORM软件进行了刚模胀形试验的有限元模拟,分析了三种本构方程对6016铝合金成形极限的影响.模拟结果和试验结果对比表明:本构方程的选择对铝合金板材成形极限有显著的影响,相比Power与Hollomon,采用Voce本构方程进行模拟能够更精确地预测铝合金板材的成形极限.     

前挤压工件和模具的温度分布有限元分析

在高精密冷成形加工中,工件和模具的温度变化直接影响工件的成形精度.通过对前挤压加工过程机械热力偶合有限元模拟,对材料的流动、由于塑性变形和接触面之间的摩擦所产生的热量、工件和模具中的热传导、工件与模具之间的热交换、在成形期间和其后冷却过程中工件和模具中温度的分布等进行了分析;对工件和模具的机械和热力学性能和诸如冲头的速度、摩擦系数等加工条件对温度在工件和模具中的分布的影响进行了研究.有限元模拟的结果表明,在成形加工中由于热膨胀和冷却的影响,工件和模具中温度的变化将影响工件的成形精度.工件的性能对热的产生和温度分布有决定性的影响;加工条件的变化会影响温度的高低和分布.     

批量生产多循环闭式冷锻铝材成形误差机械热偶合有限元分析

在冷成形加工中因为工件和模具中的温度随时间变化而使工件的成形误差也随之变化，以前的成形误差分析仅涉及单个工件加工循环。同时考虑机械效应和热力效应对成形误差的影响，对批量生产多循环闭式冷锻铝材成形过程中工件的成形误差进行了有限元分析，给出了一个包含成形各个阶段所产生的成形误差的误差分析公式。该公式可用于诸如挤压成形等其他成形工艺。这一分析工作为高精密成形误差补偿方法的研究提供了指导。     

肋肌冷弯伸缩变形对成形的影响对对策

在分析肋骨弯曲中纵向拉伸压缩变形对成形影响机理的基础上，提出预计算伸缩量，加工中提前扣除的思路，并给出数控加工中的脱机和在线计算方法，以期最大限度地消除纵向伸缩变形对肋骨弯曲成形的影响。     

金属成形数值模拟算法及软件开发

以实现拥有部分算法特色的金属成形定制化CAE （computer-aided engineering）软件为目的,在自主开发的OmtDesk平台基础上,嵌入金属成形数值计算程序.首先,以双势理论为基础,运用Uzawa算法求解金属成形中的接触摩擦问题;其次,采用建立在更新拉格朗日框架上的返回映射算法,求解金属成形中材料非线性问题;最后,通过压缩回弹和挤压成形两个数值算例,验证了自主开发的金属成形定制化CAE软件FEM/Form的准确性与通用性,并将求解结果与ANSYS对比.在压缩回弹算例中,采用ANSYS得到10–3 mm量级的穿透量,相同算例采用FEM/Form则能将穿透量控制在10–7 mm量级,说明采用双势接触模块能更加精确地控制金属成形数值模拟中的穿透量,使金属成形过程更加准确.      

车削加工物理仿真技术研究

提出获得工件廓形的"三瞬心成形法",建立多误差作用下车削加工工件精度预测数理模型,可预测实际加工工件表面变化趋势,可显示工件在任一位置的加工精度.     

三维曲面船体外板成形加工的新方法

国内外船厂通常采用人工操作压力机与水火弯曲相结合的方式进行双曲度船体外板加工,这种方式生产效率低,质量差,环境差,成为造船过程中的瓶颈.文中提出了基于＂方形压头可调活络模具板材曲面成形装置＂的板材成形方法.它通过一组方形压头组成的可调活络模具代替传统的整体模具,实现对板材冲压时压痕及皱折的有效控制.介绍了其组成及工作原理,并通过帆形板、鞍形板成形试验验证了其可行性.     

车削加工物理仿真技术研究

提出获得工件廓形的“三瞬心成形法”,建立多误差作用下车削加工工件精度预测数理模型,可预测实际加工工件表面变化趋势,可显示工件在任一位置的加工精度。     

前挤压工件和模具的温度分布有限元分析

在高精密冷成形加工中，工件和模具的温度变化直接影响工件的成形精度，通过对前挤压加工过程机械热力偶合有限元模拟，对材料的流动，由于塑料变形和接触面之间的摩擦所产生的热量，工件和模具中的热传导，工件与模具之间的热交换，在成形期间和其后冷却过程工件和模具中温度的分布等进行了分析，对工件和模具的机械和热力学性能和诸如冲头的速度，摩擦系数等加工条件对温度在工件和模具中的分布的影响进行了研究，有限元模型的结果表明，在成形加工中由于热膨胀和冷却的影响，工件和模具中温度的变化将影响工件的成形精度，工件的性能对热的产生和温度分布有决定性的影响，加工条件的变化会影响温度的高低和分布。     

基于形态函数的船闸人字门背拉杆预应力优化计算及调试方法

大型船闸人字门通过在开口面设置预应力背拉杆来提高门体的整体刚度,减少人字门的下垂与扭转变形.文中由闸门平整度和下垂度构造出综合反映人字门整体变形程度的形态函数,并以闸门形态函数为基础,建立了理论体系较完善的背拉杆预应力优化计算模型.通过对长洲水利枢纽船闸人字门背拉杆预应力的计算和调试,表明这种方法简单而有效.     

高速铁路CFG桩复合地基柔性载荷试验探讨

高速铁路路基基础有两种形式：刚性基础和柔性基础,但目前对于CFG桩复合地基常用的质量检测方法为刚性承压板载荷试验,这种检测方法对于柔性基础来说是存在缺陷的．本文给出一种适合于高速铁路柔性基础作用原理的复合地基载荷试验方法,模拟高速铁路柔性加载的特性．通过对高速铁路CFG桩复合地基现场试验,研究其沉降变形和桩土荷载分担特性．     

铁路客车车顶部件断面曲线的计算方法

针对铁路客车车顶断面采用新型的三段弧设计，使车顶各种部件断面曲线的设计难度大大增大这一实际问题，定义了车顶断面基准曲线及其等距曲线，并根据其分段切点，建立了其上任意一点所属圆弧段的判别式及其坐标等参数的计算式，解决了车顶各种部件跨越不同圆弧段时其断面曲线快速设计的难题。     

互通式立交匝道进出口纵坡衔接新方法探究

运用数学几何方法对立交匝道进出口纵坡衔接问题进行分析,并通过对平面线形为直线或不设超高曲线段和设置超高曲线段两种情况进行研究,可得出进出口处匝道纵坡度的合理计算方法。     

磁性液体加速度传感器的输入输出特性实验

设计了一种由一对磁铁产生回复力的磁性液体加速度传感器,在确定电源电压和频率后,对不同回复力下的输出电压随倾斜角的变化关系进行了研究,并对输入输出曲线的线性部分进行了理论分析和模拟．研究表明：当两个产生回复力的磁铁距离为lOOmm时,实验曲线的线性部分和理论曲线基本一致;线性部分最大值时,惯性质量块的偏移量为13rnrrl．     

高速铁路模型箱梁静力非线性和动力损伤关系研究

桥梁结构在荷载作用下的静力非线性与结构动力特性之间的关系是结构损伤识别领域的重要问题。基于高速铁路模型箱梁的重复荷载试验,采用平面非线性有限元分析方法对静力非线性和动力损伤之间的关系进行了研究。通过定义混凝土等效应力－等效塑性应变曲线来定义其弹塑性行为。对数值模型加载到各级荷载后卸载进行动力特性分析,即卸载后计算自振频率和振型。计算结果表明：采用平面非线性有限元分析方法可以比较准确地对箱梁模型进行非线性分析,除了初始模型刚度存在一定误差外,结构的骨架曲线的特征值、加卸载刚度和残余位移吻合较好。在进行非线性分析后进行动力特性是分析可行。竖向频率值的变化能够反映静力非线性发生后结构的损伤出现和损伤的发展规律,这为结构动力损伤识别提供了有效的途径。     

噪声符合高斯分布的曲面图像分割

针对噪声符合高斯分布的曲面图像分割问题,提出了一种基于变分水平集方法的隐式曲面上噪声符合高斯分布的图像分割模型。为定义隐式曲面上图像区域划分的动态轮廓线,引入另一个动态水平集函数,其零水平集与隐式曲面的交线即为曲面上区域划分的轮廓线。该模型采用N个水平集函数划分2^N个区域的区域竞争策略。通过变分方法得到图像分割空间轮廓线演化的梯度降方程。通过显式差分格式对演化方程进行离散。实验结果表明,该模型对曲面上噪声符合高斯分布的图像具有良好的分割效果,并且在图像分割的同时能够完全保持曲面固有的几何特征。     

周期性载荷作用下岩石滞回曲线的演化规律

通过不同加载速率和不同载荷水平的周期性循环载荷作用下细砂岩变形特性的试验研究,探讨了岩石在周期性载荷作用下的变形特性.结果表明:细砂岩在周期性循环载荷作用下的卸载曲线与加载曲线不重合,形成一封闭的滞回曲线,且该滞回曲线在低载荷水平下从第2次循环起逐渐趋于稳定;不同加载速率和不同载荷水平时,周期性循环载荷作用下加、卸载曲线的二次拟合参数从第2次循环起变化不大,并逐渐趋于不变;周期性循环载荷作用下,岩石变形的响应程度与加载速率和载荷水平有关.     

零相位数字滤波器在非平稳信号处理中的应用

研究零相位数字滤波器在进行非平稳信号滤波时的特点．选用一种典型带通零相位数字滤波器,以非平稳调幅信号作为滤波器输入,进行仿真分析．将零相位数字滤波器与小波包分解重构和经验模态分解方法的滤波能力进行了比较．探讨了零相位数字滤波器在处理非平稳调幅信号时存在的过渡过程,及对滤波结果幅值和频率的影响．论述了滤波误差与滤波器参数、输入信号特性和信噪比等因素的关系．提出了分段零相位滤波器方法,改善了滤波器性能．最后,以一个实测的振荡信号对上述分析进行了验证．为在非平稳信号处理中,正确使用零相位数字滤波器提供了参考．     

短线法节段预制拼装桥梁线形控制探讨

预制拼装过程中的节段线形控制是短线法施工中的关键环节。针对短线节段预制拼装桥梁的施工控制特点,论述了理论预制线形、实际预制线形、初成桥线形和设计线形的概念及其关系,结合预制、拼装施工过程,对这4种线形的误差来源和控制方法进行了探讨。并通过示例,说明由设计线形推求理论预制线形和初成桥线形的方法。