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切削加工过程数值模拟的研究进展 被引量：77
1
作者 方刚 曾攀 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2001年第3期394-404,共11页
近年来，有限元方法在切削加工模拟中得到了越来越广泛的应用，在研究切削工艺参数及切屑成形机理方面有着不可替代的作用．本文介绍了国外切削加工过程有限元数值模拟的研究进展，阐述了切削过程有限元模拟的关键技术，包括切屑形成、... 近年来，有限元方法在切削加工模拟中得到了越来越广泛的应用，在研究切削工艺参数及切屑成形机理方面有着不可替代的作用．本文介绍了国外切削加工过程有限元数值模拟的研究进展，阐述了切削过程有限元模拟的关键技术，包括切屑形成、切削加工中的热力耦合、工件与刀具接触和摩擦、切屑分离和断裂准则以及工件残余应力、残余应变的模拟等技术；最后，还对切削工艺有限元数值模拟的发展方向作了探讨． 展开更多
关键词 切削 切屑形成 热力耦合 断裂 有限元方法 数值模拟
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金属正交切削工艺的有限元模拟 被引量：61
2
作者 方刚 曾攀 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2003年第4期641-645,共5页
切削加工是一种重要的金属制造工艺 ,其中切屑成形是一种典型的大变形问题 ,它涉及到材料非线性、几何非线性以及边界非线性问题 ,在高速切削加工过程中 ,还会涉及到热力耦合问题。本文针对典型的正交切削工艺 ,建立了平面应变模型 ,工... 切削加工是一种重要的金属制造工艺 ,其中切屑成形是一种典型的大变形问题 ,它涉及到材料非线性、几何非线性以及边界非线性问题 ,在高速切削加工过程中 ,还会涉及到热力耦合问题。本文针对典型的正交切削工艺 ,建立了平面应变模型 ,工件采用了弹塑性材料模型 ,而刀具采用的是考虑温度变化的刚性材料模型。利用商业化软件DEFORM-2 D,对所建立的模型进行了有限元分析 ,得到了切屑成形、温度分布、切削力变化以及残余应力等结果。将部分结果与文献中介绍的实验结果做了比较 。 展开更多
关键词 正交切削 弹塑性变形 热力耦合 有限元
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金属切削加工的热力耦合模型及有限元模拟研究 被引量：50
3
作者 黄志刚 柯映林 王立涛 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期317-320,共4页
基于切削加工的热-弹塑性有限元方程并在一定假设的条件下,建立了金属正交切削加工的热力耦合有限元模型。分析、研究了切屑分离标准、刀屑界面的摩擦模型以及热控制方程等切削加工模拟所涉及的关键技术,并提出了几何-应力切屑分离标准... 基于切削加工的热-弹塑性有限元方程并在一定假设的条件下,建立了金属正交切削加工的热力耦合有限元模型。分析、研究了切屑分离标准、刀屑界面的摩擦模型以及热控制方程等切削加工模拟所涉及的关键技术,并提出了几何-应力切屑分离标准。最后,采用ABAQUS软件对材料40CrNiMoA进行了切削加工模拟,并分析、讨论了模拟结果。通过与试验数据比较,证明了所建立的有限元模型的正确性。 展开更多
关键词 切削加工 热力耦合 切屑分离标准 有限元模拟
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增湿条件下膨胀土隧道衬砌破坏数值分析 被引量：60
4
作者 曾仲毅 徐帮树 +1 位作者 胡世权 陈诚 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期871-880,共10页
针对小河沟膨胀土隧道降雨增湿塌方现象,以围岩含水率分布变化引起膨胀应力场为主要研究内容,展开增湿对隧道支护结构的影响研究。首先,利用热传导热能量平衡方程与孔隙渗流连续方程数学描述相似性,推导出热传导膨胀模拟增湿膨胀的替代... 针对小河沟膨胀土隧道降雨增湿塌方现象,以围岩含水率分布变化引起膨胀应力场为主要研究内容,展开增湿对隧道支护结构的影响研究。首先,利用热传导热能量平衡方程与孔隙渗流连续方程数学描述相似性,推导出热传导膨胀模拟增湿膨胀的替代方程。然后,结合室内试验和文献资料,率定膨胀土膨胀力及渗流参数。最后,在正确考虑地质构造影响的基础上运用有限差分软件FLAC3D热-力耦合模块进行建模计算,分别对不同膨胀力模型的增湿过程进行仿真模拟,得出支护结构受力变形随含水率分布及膨胀力大小的变化规律。分析得到了对隧道支护结构造成不良影响的关键含水率和膨胀力值。研究成果可以有效指导膨胀性黄土隧道支护设计和变形控制。 展开更多
关键词 膨胀土 隧道 热力耦合 降雨增湿 膨胀力
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低温冻结岩体单裂隙冻胀力与数值计算研究 被引量：47
5
作者 刘泉声 黄诗冰 +2 位作者 康永水 潘阳 崔先泽 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1572-1580,共9页
寒区岩体工程中含水裂隙随温度降低会发生水冰相变产生冻胀力,内部冻胀力会驱动裂隙发生Ⅰ型扩展,从单裂隙入手,基于弹性力学、渗流力学和相变理论,建立了考虑水分迁移下的冻胀力求解模型,冻胀力不仅随着水分迁移通量的增加而迅速降低,... 寒区岩体工程中含水裂隙随温度降低会发生水冰相变产生冻胀力,内部冻胀力会驱动裂隙发生Ⅰ型扩展,从单裂隙入手,基于弹性力学、渗流力学和相变理论,建立了考虑水分迁移下的冻胀力求解模型,冻胀力不仅随着水分迁移通量的增加而迅速降低,还与岩石基质以及冰体的力学强度参数有关。采用等效热膨胀系数法对低温裂隙中水冰相变下热力耦合应力场进行了模拟分析,并与理论模型计算结果进行对比,结果表明冻胀力解析解与数值解吻合较好;结合断裂力学,利用应力外推法得出了裂隙尖端应力强度因子的数值解,与理论解析解及半解析解也具有较好的一致性,最后通过实例验证了等效热膨胀系数法的可靠性,可为研究低温裂隙岩体冻融损伤与裂隙扩展研究提供参考。 展开更多
关键词 裂隙岩体 冻胀力 水分迁移 热力耦合 应力强度因子
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板材热轧热力耦合有限元模拟 被引量：13
6
作者 刘才 崔振山 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第4期35-39,共5页
建立了三维热力耦合问题弹塑性有限变形有限元方法，并对板材热轧过程进行了计算机模拟。材料流动应力模型中考虑了应变历史、应变速率和温度的影响，导出了与其相应的本构关系矩阵。应用该方法可以给出轧件变形过程中诸如温度场、应变... 建立了三维热力耦合问题弹塑性有限变形有限元方法，并对板材热轧过程进行了计算机模拟。材料流动应力模型中考虑了应变历史、应变速率和温度的影响，导出了与其相应的本构关系矩阵。应用该方法可以给出轧件变形过程中诸如温度场、应变场和应变速率场等各种热力结果。算例表明，该方法具有较好的精度。 展开更多
关键词 热力耦合 板材 热轧 有限元模拟 弹塑性变形
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机械密封热力耦合有限元模型与密封性能分析 被引量：39
7
作者 高斌超 孟祥铠 +2 位作者 李纪云 沈明学 彭旭东 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期550-556,共7页
以接触式机械密封为研究对象,考虑密封环的热力变形和液膜温度、厚度等的耦合关系,建立了二维轴对称热力耦合计算模型,采用有限元与数值迭代技术实现了模型的数值解算,研究了密封端面热力变形规律,分析了不同密封压力下的密封性能.结果... 以接触式机械密封为研究对象,考虑密封环的热力变形和液膜温度、厚度等的耦合关系,建立了二维轴对称热力耦合计算模型,采用有限元与数值迭代技术实现了模型的数值解算,研究了密封端面热力变形规律,分析了不同密封压力下的密封性能.结果表明:热力耦合变形作用下,端面形成收敛型泄漏间隙,最小膜厚位于端面内靠近内径侧位置,最高温度位于最小膜厚处;随密封压力的增大,端面最小膜厚减小,端面最大温升、摩擦扭矩和泄漏率相应增大.采用的模型和计算方法可用于海洋装备用机械密封结构的优化设计. 展开更多
关键词 机械密封 热力耦合 密封性能 有限元法
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正交切削高强耐磨铝青铜的有限元分析 被引量：19
8
作者 邓文君 夏伟 +2 位作者 周照耀 邵明 李元元 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期71-75,共5页
采用热力耦合、平面应变、连续带状切屑的切削模型模拟了高强耐磨铝青铜的正交切削加工过程。采用增量步移动刀具的方法,结合有限元分析软件Marc的网格重划分功能,模拟了刀具从初始切入到切削力和切削温度达到稳态的切削加工过程,获得... 采用热力耦合、平面应变、连续带状切屑的切削模型模拟了高强耐磨铝青铜的正交切削加工过程。采用增量步移动刀具的方法,结合有限元分析软件Marc的网格重划分功能,模拟了刀具从初始切入到切削力和切削温度达到稳态的切削加工过程,获得了不同切削深度和切削速度下的切屑形态、温度、应力、应变和应变速率的分布。并将模拟计算得到的切削力和切削温度与试验结果进行了比较,两者具有较好的一致性。 展开更多
关键词 高强耐磨铝青铜 热力耦合 切屑形成 有限元法 切削加工 正交试验
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高强钢板热冲压成形热力耦合数值模拟 被引量：30
9
作者 刘红生 包军 +2 位作者 邢忠文 宋宝玉 杨玉英 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期459-463,共5页
为研究高强钢板的热冲压成形性,采用ABAQUS软件对高温下22MnB5高强钢板沟槽形件冲压成形进行了数值模拟研究.建立了基于热力耦合的弹塑性有限元模型和热成形下的材料模型,通过对沟槽形件热成形进行数值模拟,考察了压边力、模具间隙和凹... 为研究高强钢板的热冲压成形性,采用ABAQUS软件对高温下22MnB5高强钢板沟槽形件冲压成形进行了数值模拟研究.建立了基于热力耦合的弹塑性有限元模型和热成形下的材料模型,通过对沟槽形件热成形进行数值模拟,考察了压边力、模具间隙和凹模圆角半径等工艺参数对热成形时温度分布和回弹的影响,给出了热成形中产生回弹的机理,确定了合适的工艺参数,通过热成形试验验证了数值结果的可靠性. 展开更多
关键词 数值模拟 有限元 高强钢 热冲压 热力耦合
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连铸结晶器内铸坯温度场和应力场耦合过程数值模拟 被引量：23
10
作者 荆德君 蔡开科 《北京科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第5期417-421,共5页
针对碳钢在连铸结晶器内的凝固过程，考虑铸坯和铜板间接触状态，建立了完全热力耦合的二维热-弹塑性有限元模型．利用MARC商用软件包在微机上求解，模拟出了连铸结晶器区域热和力学状态，特别是铸坯和结晶器壁界面状态，包括铸坯表面... 针对碳钢在连铸结晶器内的凝固过程，考虑铸坯和铜板间接触状态，建立了完全热力耦合的二维热-弹塑性有限元模型．利用MARC商用软件包在微机上求解，模拟出了连铸结晶器区域热和力学状态，特别是铸坯和结晶器壁界面状态，包括铸坯表面温度、界面热流和气隙分布规律等．本模拟工作可以为优化结晶器锥度，开发高拉速曲面结晶器提供理论依据和技术基础． 展开更多
关键词 连铸结晶器 凝固 热力耦合 连续铸钢
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基于热力耦合有限元模型的弹带挤进过程及内弹道过程的仿真研究 被引量：28
11
作者 丁传俊 张相炎 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期2254-2261,共8页
为了更好地揭示弹带和身管的相互作用过程,建立了弹炮热力耦合有限元分析(FEA)模型,采用Fortran子程序结合显式有限元方法对挤进过程以及随后内弹道过程进行了数值模拟。计算结果和实验数据对比验证了热力耦合模型的准确性。仿真结果表... 为了更好地揭示弹带和身管的相互作用过程,建立了弹炮热力耦合有限元分析(FEA)模型,采用Fortran子程序结合显式有限元方法对挤进过程以及随后内弹道过程进行了数值模拟。计算结果和实验数据对比验证了热力耦合模型的准确性。仿真结果表明:采用经典内弹道模型时,次要功系数随时间变化并存在极值;在挤进过程中,弹带表层受热软化对内弹道过程有显著影响;对于药筒定装式炮弹,计及拔弹力可以提高挤进过程及随后内弹道过程的计算精度。 展开更多
关键词 兵器科学与技术 弹带挤进 热力耦合 拔弹力 有限元方法
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连铸结晶器内热-力耦合状态有限元模拟 被引量：19
12
作者 荆德君 蔡开科 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2000年第4期404-406,共3页
针对碳钢在连铸结晶器内的凝固过程，考虑铸坯和铜板间接触状态．建立了完全热力耦合的二维非稳态有限元模型，利用 ＭＡＲＣ软件在微机上求解，模拟出了结晶器区域热和力学状态，包括铸坯温度场、应力场、铸坯－铜板界面热流和气隙分... 针对碳钢在连铸结晶器内的凝固过程，考虑铸坯和铜板间接触状态．建立了完全热力耦合的二维非稳态有限元模型，利用 ＭＡＲＣ软件在微机上求解，模拟出了结晶器区域热和力学状态，包括铸坯温度场、应力场、铸坯－铜板界面热流和气隙分布规律等．本模拟工作可为优化结晶器锥度。 展开更多
关键词 连铸 结晶器 凝固 接触 热力耦合 有限元
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板带热轧过程中温度场的三维热力耦合有限元模拟 被引量：7
13
作者 周维海 臧新良 +1 位作者 杜凤山 李殿中 《钢铁研究学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第3期24-26,共3页
采用弹塑性大变形热力耦合有限元法研究了板带热轧过程。应用有限元软件 MARC的二次开发技术建立了板带轧制模型 ,重点分析了轧制过程和变形区中轧件的温度分布和温度变化过程 。
关键词 热轧 温度分布 热力耦合 有限元模拟 板带轧制
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切削加工过程数值模拟的研究进展 被引量：12
14
作者 胡韦华 王秋成 +1 位作者 胡晓冬 刘云峰 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第B11期194-198,共5页
针对机械工程师基于经验或试验来制定切削加工工艺规程,难以保证产品质量的制造难题,近年来有限元方法在切削加工过程中得到了越来越广泛的应用。本文介绍了国内外切削加工过程数值模拟的研究进展,重点阐述了切削加工过程中塑性变形过... 针对机械工程师基于经验或试验来制定切削加工工艺规程,难以保证产品质量的制造难题,近年来有限元方法在切削加工过程中得到了越来越广泛的应用。本文介绍了国内外切削加工过程数值模拟的研究进展,重点阐述了切削加工过程中塑性变形过程、切屑分离和断裂判定准则、工件与刀具接触和摩擦、切削加工过程中温度场与应力场的热力耦合,以及加工表面层微观组织结构与残余应力的预测等关键技术的研究进展情况。最后对切削加工过程数值模拟的发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 切削加工 数值模拟 热力耦合 有限元法
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某大口径火炮弹带热力耦合挤进动力学数值模拟研究 被引量：25
15
作者 李淼 钱林方 孙河洋 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1803-1811,共9页
为研究弹带挤进过程机理以及弹丸在挤进过程的运动规律,对大口径火炮挤进过程进行了仿真分析。考虑了火药气体在带锥度药室及坡膛内的分布,得到挤进时期的内弹道学方程,将该方程的解作为力边界条件,同时引入考虑温度的摩擦力模型来模拟... 为研究弹带挤进过程机理以及弹丸在挤进过程的运动规律,对大口径火炮挤进过程进行了仿真分析。考虑了火药气体在带锥度药室及坡膛内的分布,得到挤进时期的内弹道学方程,将该方程的解作为力边界条件,同时引入考虑温度的摩擦力模型来模拟身管与弹带间的摩擦,采用显式方法建立大口径火炮弹带挤进过程热力耦合仿真模型;分别对经典内弹道挤进过程和绝热挤进进行计算,验证了耦合计算的必要性;同时考虑不同弹炮间隙、卡膛速度以及初始摆角对挤进过程的影响,得到挤进过程中挤进阻力、弹丸速度、火药气体压力、弹丸摆角的变化规律。计算结果表明,弹炮间隙对挤进阻力和挤进速度有着重要的影响,而弹丸卡膛前摆角对弹丸挤进过程中的摆角有着重要的影响。 展开更多
关键词 兵器科学与技术 热力耦合 挤进阻力 弹丸姿态
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三点弯曲下热处理北山花岗岩的断裂特性研究 被引量：25
16
作者 左建平 周宏伟 +1 位作者 范雄 鞠杨 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期2422-2430,共9页
针对我国未来高放核废料地质处置等重大工程实际需要，开展热处理后岩石的断裂破坏行为研究具有重要意义。以我国未来可能的核废料储库选址地北山花岗岩为研究对象，通过带加载SEM高温试验系统对经过热处理后的花岗岩进行三点弯曲破坏... 针对我国未来高放核废料地质处置等重大工程实际需要，开展热处理后岩石的断裂破坏行为研究具有重要意义。以我国未来可能的核废料储库选址地北山花岗岩为研究对象，通过带加载SEM高温试验系统对经过热处理后的花岗岩进行三点弯曲破坏试验，在25℃～100℃范围内，北山花岗岩以脆性破坏为主。在低应力作用下，裂纹扩展主要受到应力集中及多种矿物力学行为及它们之间的黏结力作用大小的影响，最终裂纹的萌生主要发生在矿物颗粒之间较弱的胶结面上，裂纹初始扩展角主要由这些矿物颗粒之间夹角来决定，因此裂纹初始扩展角通常与水平面有个夹角；随着荷载继续增加后，裂纹会逐渐沿着水平方向扩展，这个主要方向的矿物承受了最大的弯曲拉应力，而岩石的抗拉强度通常很低。室温到100℃的范围内，花岗岩平均断裂韧性几乎不发生变化，稍微的波动可认为是花岗岩的非均值性所造成的。通过数字散斑相关计算方法实现岩石细观尺度变形全场测量。测量结果表明，各个矿物颗粒表面发生较为复杂的变形，多个矿物颗粒界面两边发生完全相反方向的位移，这表明界面两边颗粒受到拉应力作用。尽管在初始阶段，变形主要发生在弯曲拉应力最大界面，但最终破坏可能发生在另外地方，这时的破坏主要受到非均匀的弱面所控制。可见，细观尺度岩石的破坏受到最大应力状态处与岩石的非均质处变形的综合影响。 展开更多
关键词 岩石力学 热力耦合 北山花岗岩 SEM 细观断裂机制 断裂韧性
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弹塑性粗糙体/刚体平面滑动摩擦过程热力耦合分析 被引量：25
17
作者 黄健萌 高诚辉 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期87-92,共6页
建立一具有三维分形特性的弹塑性粗糙表面与一理想刚性平面接触的热力耦合模型,充分考虑粗糙表面接触微凸体间的相互作用及接触界面摩擦热流耦合等的影响。运用大型有限元软件ANSYS中的非线性有限元多物理场方法,数值模拟并分析了滑动... 建立一具有三维分形特性的弹塑性粗糙表面与一理想刚性平面接触的热力耦合模型,充分考虑粗糙表面接触微凸体间的相互作用及接触界面摩擦热流耦合等的影响。运用大型有限元软件ANSYS中的非线性有限元多物理场方法,数值模拟并分析了滑动摩擦过程粗糙实体的热、力分布规律。发现由于速度的突变,滑动初始摩擦表面最高温度急剧升高,而匀速滑动中温升缓慢;整个滑动摩擦过程中粗糙表面的VonMises等效应力分布极其不均,且在接触凸点后方距表面一定深度处存在一拉应力区;在滑动瞬间及其闪点温度形成时,粗糙实体表面的VonMises等效应力发生明显变化,且最大拉应力值及其拉应力层厚度明显增大,此结果为材料裂纹萌生及扩展提供了一定的理论依据。 展开更多
关键词 粗糙表面 弹塑性接触 热力耦合 拉应力
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微波照射下岩石损伤细观模拟分析 被引量：23
18
作者 戴俊 秦立科 《西安科技大学学报》 CAS 2014年第6期652-655,共4页
为了研究微波照射下岩石内部的损伤过程,以岩石颗粒为研究对象,岩石颗粒由吸波的黄铁矿和透波的方解石所组成,大小为1 mm×1 mm,采用有限差分法对微波照射下岩石颗粒的屈服分布及演化进行计算分析,计算考虑了微波照射时间和黄铁矿... 为了研究微波照射下岩石内部的损伤过程,以岩石颗粒为研究对象,岩石颗粒由吸波的黄铁矿和透波的方解石所组成,大小为1 mm×1 mm,采用有限差分法对微波照射下岩石颗粒的屈服分布及演化进行计算分析,计算考虑了微波照射时间和黄铁矿晶体大小的影响。研究结果表明:在微波照射下,岩石颗粒既有拉伸屈服也有剪切屈服,在照射过程中,岩石颗粒的屈服面积不超过总面积的5%,但随着照射时间的增长,可在岩石颗粒内部形成贯通的发散状屈服带,这将大幅的降低岩石颗粒的强度;在相同条件下,黄铁矿晶体的大小决定了岩石颗粒的屈服类型,晶体小以剪切屈服为主,晶体大的以拉伸屈服为主,晶体大的颗粒更易形成贯通的沿晶屈服带。 展开更多
关键词 微波辅助破岩 岩石颗粒 热力耦合 数值模拟
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大型曲轴弯曲镦锻过程的热力耦合分析 被引量：10
19
作者 王仲仁 刘建生 《锻压机械》 北大核心 2001年第2期31-33,共3页
针对三维非稳态热变形过程 ,研究了热力耦合分析时的关键技术 ,并提出了相关算法。通过对大型曲轴RR法镦锻过程的三维刚粘塑性有限元热力耦合数值模拟 ,分析了温度场变化对毛坯内塑性变形分布及其成形尺寸的影响 ,为优化模具设计和提高... 针对三维非稳态热变形过程 ,研究了热力耦合分析时的关键技术 ,并提出了相关算法。通过对大型曲轴RR法镦锻过程的三维刚粘塑性有限元热力耦合数值模拟 ,分析了温度场变化对毛坯内塑性变形分布及其成形尺寸的影响 ,为优化模具设计和提高成形质量提供了可靠的理论依据。 展开更多
关键词 曲轴 弯曲 镦锻 热力耦合 三维刚粘塑性有限元 数值模拟
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周期性复合材料热力耦合性能的多尺度方法 被引量：17
20
作者 吴世平 唐绍锋 +1 位作者 梁军 杜善义 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第12期2049-2053,共5页
基于多尺度方法预报了周期性复合材料的热传导系数、弹性模量和热膨胀系数.针对复合材料热力耦合问题,分别引入了细观和宏观两种尺度坐标描述细观单胞的非均匀化构造和宏观均匀化结构,利用小参数摄动展开技术,建立了复合材料内部温度场... 基于多尺度方法预报了周期性复合材料的热传导系数、弹性模量和热膨胀系数.针对复合材料热力耦合问题,分别引入了细观和宏观两种尺度坐标描述细观单胞的非均匀化构造和宏观均匀化结构,利用小参数摄动展开技术,建立了复合材料内部温度场和位移场的多尺度表达式,给出了复合材料有效热传导系数、有效刚度系数和有效热膨胀系数的均匀化方程.利用有限元数值模拟分析了夹杂百分含量、形状、排列方式以及间距的变化对复合材料有效性能的影响. 展开更多
关键词 多尺度方法 复合材料 热力耦合 有效性能 有限元
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