Liangbi LI
,
Zhengquan WAN
,
Zili WANG
,
Chunyan JI
金属学报(英文版)
doi:10.1016/S1006-7191(08)60090-3
Many factors influence the fatigue and crack growth behavior of welded joints. Some structures often undergo fairly large static loading before they enter service or variable amplitude cyclic loading when they are in service. The combined effect of both applied stress and high initial residual stress is expected to cause the residual stresses relaxation. Only a few papers seem to deal with appropriate procedures for fatigue analysis and crack growth by considering the combined effect of variable amplitude cyclic loading with residual stresses relaxation. In this article, some typical welded connections in ship-shaped structures are investigated with 3-D elastic-plastic finite element analysis. The effect of residual stress relaxation, initial residual stress, and the applied load after variable amplitude cyclic loading is revealed, and a formula for predicting the residual stress at hot spot quantitatively is proposed. Based on the formula, an improved fatigue procedure is introduced. Moreover, crack growth of typical weld joints considering residual stresses relaxation is studied.
关键词:
Residual stress relaxation
,
null
,
null
,
null
Hongjun HU
,
Dingfei ZHANG
,
Fusheng PAN
,
Mingbo YANG
金属学报(英文版)
doi:10.1016/S1006-7191(08)60109-X
To reduce the surface cracks of extrusion rod for AZ31 magnesium caused by nonhomogeneous metal flow in extrusion process, 3D computer finite element (FE) simulations of extruding a wrought magnesium alloy AZ31 into rods have been performed and the results have been verified in extrusion experiments under identical conditions. The tendency to generate the dead zone is decreased by employing the die angle 60° at the cone-shaped die comparing with the die angle 180°. The surface additional tensile stresses of the rod at the die exit are decreased greatly so that the surface cracks caused are avoided by using the die angle 60°. The extrusion die with die angle 180 °would increase the higher temperature rise and possibility of crac formation on the rod surface that caused by die angle 60° and temperature rise decrease tensile strength of the AZ31 rod. The experimental results show that die angle 180 °could cause continuous cracks on the surface of the extruded rod. The extrusion force required is reduced approximately 15 ton by employing the die angle 60°. Theoretical results obtained by the DeformTM-3D simulation agreed well with the experiments. The obtained results provide the fundamental and also practical guidelines for the design and correction of dies to produce magnesium rod with good surface quality.
关键词:
Extrusion
,
null
,
null
,
null
,
null
马佳
,
刘峰
,
张春
,
张成雷
,
唐庆如
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2014.05.006
运用基于工艺的“laminate modeler”模块创建了复合材料铺层和加筋层合板的三维有限元模型.介绍了一种体单元与壳单元节点融合的方法.以不同的相对节点间距对加筋层合板模型进行了有限元网格划分,采用结构最大Von Mises应力作为标准进行了收敛性分析,得到了一个可适用于其他类似加筋板模型网格创建的合理相对节点间距值1/72.应力计算表明,集中载荷作用下复合材料加筋壁板的初始损伤发生于第八铺层材料主方向的2方向,损伤模式为基体拉伸开裂.发生初始损伤时加筋板结构的极限载荷为75 N.应力集中区较小,且主要分布于载荷作用点附近.集中载荷作用下加筋板的承载效率较低.
关键词:
复合材料
,
加筋壁板
,
有限元
,
建模
,
强度分析
党旭丹
,
史少杰
,
肖军
机械工程材料
利用有限元软件分析了X-cor夹层结构的剪切强度及失效机理，提出了失效判据和材料刚度退化规则．明确了X-cor夹层结构的失效过程和模式；根据失效判据，采用有限元模型中发生刚度退化的单元及其分布模拟失效类型及扩展路径，说明了X-cor夹层结构的剪切失效机理。结果表明：在剪切载荷下，树脂区首先失效，然后是Z-pin拔出面板、Z-pin被剪断及Z-pin屈曲多重失效模式并存；有限元分析结果与试验数值吻合较好，说明了失效判据和刚度退化规则选择的有效性。
关键词:
X-cor夹层结构
,
剪切强度
,
Z-pin
,
有限元
,
失效判据
,
退化规则
吕强
,
尤明懿
,
管宇辉
功能材料与器件学报
分析了工业级和宇航级FPGA在封装结构上的差别,采用Ansysworkbench有限元软件分析了这两种封装器件在随机振动和冲击载荷下的等效应力.结果表明,工业级FPGA在随机振动和冲击载荷下,等效应力均远小于Sn063Pb37焊球材料抗剪强度,具有足够的安全余量.宇航级FPGA在垂直设备安装面方向的随机振动和冲击载荷下,最大等效应力均已超过90Pb10Sn焊柱材料抗剪强度,对其采取加固措施是必要的.
关键词:
FPGA
,
封装结构
,
随机振动
,
冲击
,
等效应力
,
有限元
陈道勇
,
张剑寒
,
张宇民
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2009.06.014
采用CVD工艺在反应烧结碳化硅(RB-SiC)反射镜坯体上沉积了一层致密的碳化硅薄膜作为反射镜镜面.CVD-SiC和RB-SiC热物理性能上的差异引起的热残余应力和热变形,在很大程度上影响反射镜的质量,本文采用有限单元法计算了沉积过程中反射镜的温度场、应力场和热变形,采用X射线衍射方法测试了薄膜表面的残余应力.分析结果表明,薄膜存在较大的残余应力,包括热应力和本征应力,两者量值相当,热变形很小.
关键词:
碳化硅
,
反射镜
,
有限元
,
热应力
,
热变形
张春
,
刘峰
,
马佳
,
喻辉
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2015.05.009
建立了SR20飞机含非穿透损伤复合材料泡沫夹芯结构壁板挖补维修的三维有限元模型.分析了有限元模型的收敛性,给出了合理的网格划分密度.对单向拉伸和双拉伸载荷下含非穿透损伤泡沫夹芯结构进行了应力分析,给出了完好结构和维修后结构面板各材料主方向应力分布.基于最大应力准则给出了完好结构和维修后结构的单向拉伸强度和双向拉伸强度.分析结果表明,维修后的结构在单向拉伸状态下,初始损伤为面内剪切失效,应力极值点位于母板上临近维修铺层边界处与x方向结构对称轴约成30°的位置;双向拉伸状态下,初始损伤为纤维拉伸断裂,应力极值点位于母板上维修铺层边界处与x方向结构对称轴约成45°的位置.在理想修复状态下,单向拉伸时的强度恢复系数为85.8％,双向拉伸时强度恢复系数为96.7％.维修区域材料不连续,导致应力集中,使结构维修后强度下降.维修后强度随表面贴补铺层数增加而降低,原因为贴补铺层增大了局部刚度,使维修区域应力水平升高.
关键词:
泡沫夹芯
,
复合材料
,
壁板
,
挖补
,
有限元
任明法
,
卜璠梓
,
吴会强
,
刘德博
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2014.Z1.006
对复杂工况下的飞行器异形复合材料贮箱进行设计是比较困难的.本文通过建立异形复合材料贮箱的有限元模型,应用准网络设计法结合有限元数值仿真,对其层合复合材料进行初步设计;分别采用自适应模拟退火算法(ASA算法)和下山单纯形算法(DS算法)对复合材料铺层进行优化设计,以使结构质量最小化.结果表明,准网络设计法结合有限元数值仿真可以较好地对复合材料铺层进行初步设计,下山单纯形算法可能使结果落入局部最优解,但计算效率较高,自适应模拟退火算法可以得到全局最优解,但是计算效率较低.
关键词:
异形复合材料贮箱
,
有限元
,
数值仿真
,
DS算法
,
ASA算法
向法武
,
李曙林
,
石晓鹏
,
杨哲
,
张铁军
机械工程材料
对复合材料损伤构件进行胶接修理，在MTS试验机上进行拉伸试验，记录不同修理方式下，修理构件能够承受的最大载荷；用Abaqus有限元软件对修理后构件进行强度仿真，计算损伤修理构件的最大承载能力，并与试验数据进行对比。结果表明：有限元分析结果与试验结果吻合较好，误差小于109／6，证明有限元模型的建立及计算方法符合工程实际要求；最佳的修补参数为复合材料修理补片纤维方向与母板纤维方向成0°／90°，补片大小为损伤面积的2-3倍，补片厚度为损伤深度的0．6-0．75倍。
关键词:
复合材料
,
胶接修理
,
有限元
,
补片尺寸
喻辉
,
刘峰
,
张春
,
高鸿渐
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2016.06.017
建立了复合材料泡沫夹层结构含穿透损伤挖补维修的三维有限元模型,对其在单、双向拉伸载荷作用下进行了有限元分析,根据各铺层的材料主方向的应力分布,采用最大应力强度准则计算了挖补维修前后结构的单、双向拉伸强度.结果表明:单向拉伸载荷状态下,维修后结构强度恢复系数为88.1％,初始损伤为面内剪切失效;双向拉伸载荷状态下,维修后结构强度恢复系数为97.6％,初始损伤为纤维拉伸断裂.最佳表面额外贴补层数量为1至2层,过多贴补层会导致局部应力集中,使维修后结构强度下降.
关键词:
挖补维修
,
复合材料
,
泡沫芯体
,
夹层结构
,
有限元分析
