基于ABAQUS的带状切屑有限元仿真研究

稳态金属切削过程中,若形成可断带状切屑,可以得到较好的表面质量。为研究带状切屑的形成过程,采用Johnson-Cook材料模型,利用任意拉格朗日欧拉网格算法(ALE)实现切屑分离,建立二维正交自由切削模型。有限元仿真获得带状切屑形成时的切削力、切削应力及能耗变化趋势,并对相关数据进行处理。通过分析不同刀一屑摩擦因数对切削过程影响规律,切削力变化趋势预测,切削各阶段对应力场影响的判断,切削过程中总能量变化情况等,初步揭示第一变形区弹性变形规律。研究为进一步揭示带状切屑的形成机理奠定基础,对金属切削实践具有一定的指导意义。     

基于ABAQUS的CCF300碳纤维层合板低速冲击破坏数值模拟

为了更有效预测国产碳纤维增强材料在冲击载荷下的损伤情况,以国产碳纤维（CCF300）/环氧树脂（5228）复合材料层合板为对象,利用专业有限元仿真软件ABAQUS进行冲击破坏性能数值模拟研究。采用复合材料渐进损伤法,建立CCF300碳纤维层合板在低速冲击载荷下的损伤和变形三维有限元模型。通过三维实体单元模拟层合板,利用内聚力接触模拟单层板间的接触,从而模拟层合板层内和层间的不同失效模式。使用FORTRAN语言编写ABAQUS材料用户子程序VUMAT实现模拟,程序中包含本构方程的求解、损伤准则对单元失效的判定和损伤单元参数退化3部分,材料的单元失效是通过引入状态损伤变量来判断。仿真模型可通过调用子程序来模拟复合材料的纤维拉伸、压缩失效、基体开裂、挤压失效4种层内损伤,同时ABAQUS本身可以模拟材料分层损伤。通过仿真得到了材料的最大冲击破坏载荷和损伤模式的效果图。     

冲击碾压作用下路基填土动应力分布有限元模拟

冲击碾压技术是20世纪80年代新型浅层地基处理方法,已在公路工程、机场工程等行业中得到广泛应用.通过冲击轮与土体的相互作用过程的有限元模拟,研究了冲击碾压过程中冲击作用产生的土中动应力分布及衰减变化规律.结果表明:(1)土中动应力沿土层深度方向的分布范围在3.0 m左右,冲击作用中心位置的动应力沿深度呈负幂函数形式衰减;(2)在平行冲击轮运动方向上,动应力的分布范围在2 m左右,而沿垂直冲击轮运动方向上的动应力分布范围在1.0 m左右.     

基于AdvantEdge的7075 T651铝合金铣削参数有限元仿真优化

为了在7075 T651铝合金铣削过程中控制铣削力和铣削温度,减小加工变形,笔者对不同铣削参数进行研究和优化。采用专业切削仿真软件AdvantEdge建立二维铣削仿真模型,对铣削力和铣削温度进行仿真分析,对所得到的铣削力和铣削温度的结果进行铣削实验验证;设计正交试验表获得优化的铣削参数组合,采用单因素试验法获得单一因素对铣削力和铣削温度的影响规律。结果表明：有限元仿真和实验数据误差在可接受范围内,说明了有限元模型的正确性;通过正交试验选出了控制铣削力和控制铣削温度的2组最优铣削参数组合;单因素试验的结果说明每齿进给量、铣削宽度和铣削深度的大小与铣削力的大小成正相关,而铣削力几乎不受主轴转速的影响;主轴转速、每齿进给量和铣削宽度的大小与铣削温度的高低成正相关,而铣削温度几乎不受铣削深度影响。     

基于ABAQUS的高速切削锯齿形切屑仿真

为了更好地研究在高速金属切削过程中出现的锯齿形切屑的形成机理,以ABAQUS/Explicit软件为平台,利用 有限元方法对AISI1045的高速切削过程进行了建模与仿真,建立了分离线模型,利用拉格朗日网格划分方法对模型进 行了网格划分,实现了仿真功能,获得了在锯齿形切屑形成的过程中,应力、温度、切削力和总能量随时间变化情况的数 据。在此基础上,以绝热剪切理论为基础分析了锯齿形切屑的形成机理。研究表明,在应力和温度图中,有明显的绝热 剪切带,说明了用绝热剪切理论分析高速切削塑性材料的可行性;锯齿形上升的总能量图说明了加工过程是一个有规律 的振动的过程;切削力的波动图说明了切削振动的频率过大。     

基于有限元模拟的换热管与折流板碰撞研究

为了研究换热管与折流板的碰撞特性,基于漩涡脱落原理,建立了换热管振动的简化模型,并利用ANSYS非线性瞬态分析,研究简化模型分别在不同的间隙、流体力下换热管与折流板碰撞力随时间的变化规律。结果表明：当流体力偏大时,间隙越大,碰撞力越大;当流体力偏小时,间隙越大碰撞力越小。流体力越大,换热管与折流板之间的碰撞力 越大,但增长速率随流体力的增大而减小。     

基于ANSYS的硬质氧化铝薄膜／铝合金基体系统热屈曲变形有限元分析

假设薄膜和基体界面处于理想结合状态下，且不考虑薄膜中缺陷的影响，采用有限元软件（ANSYS8．0）分析了（5～30）μm厚氧化铝薄膜／铝合金基体系统中的热屈曲变形．结果表明：矩形薄板热屈曲后的拱高值随薄膜厚度的增加而增加，弦长和曲率值则随薄膜厚度的增加而减小．对应于（5～30）μm厚度区间，拱高变化量分布在（0．0681～0．2876）mm范围内，弦长变化量分布在（0．05817～0．05536）mm范围内．氧化铝薄膜／铝合金基体系统翘曲变形的曲率值分布在（1091～4610）mm的范围内，且曲率随薄膜厚度变化的非线性特征显著．矩形薄板z方向位移Ux和z方向位移Uz均是关于y轴对称的．另外，根据Uz的变形特点可知拱顶位于x=0处，该处弯曲程度最为严重，易造成氧化铝薄膜开裂而失效．     

基于ABAQUS及modeFrontier的多目标优化方法

在涉及有限元分析的多目标优化设计中,为满足多目标优化算法的数据需求,需要反复进行有限元分析计算,存 在设计工作繁琐,效率低的问题,为解决这一问题,提出了一种将有限元分析方法和多目标优化方法进行集成的设计方 法。该方法基于ABAQUS软件二次开发实现有限元分析,基于modeFRONTIER软件实现多目标优化和优化数据的后处 理工作,将两者集成在同一个优化工作流中来完成多目标优化设计。采用该方法对支架结构进行多目标优化设计,结果 表明该方法不但可行,而且可以大大简化优化设计工作步骤,实现了优化设计的自动化,提高了优化设计工作效率。该 方法可实现涉及有限元分析的多目标优化设计的自动化,为从事多目标优化设计工作者提供极大便利。     

煤炭城市应对能源价格冲击的政策模拟研究——基于系统动力学

近年来,煤炭和原油价格的持续下滑对煤炭城市的经济发展带来了前所未有的挑战。以鄂尔多斯市为例,构建煤炭城市应对能源价格冲击的系统动力学模型,并在不同能源价格波动情景和政策情景下,对煤炭产业、煤化工产业、下游工业产业以及整个工业的产值和利润总额进行模拟仿真。结果表明:尽管能源价格下跌对地区非资源型产业的发展具有一定的促进作用,但就总体而言,会对鄂尔多斯的经济发展造成显著的负面影响。不同的政策在能源价格冲击背景下的调控效果也不尽相同,其中加大科研投入和发展替代产业政策对区域工业总产值和总利润的提升效果最为明显;降低增值税政策可以在短期内快速提高工业盈利水平,但是其有效性却呈显著的逐年递减趋势;加大限产力度可以在不损失区域经济总量的情况下,有效地提高其利润总额;而加大金融投入在提高区域工业总产值的同时,会削弱其获利能力。     

超声椭圆振动切削航空铝合金的数值研究

为了研究7075航空铝合金在超声椭圆振动切削（Ultrasonic Elliptical Vibration Cutting, UEVC）下切削速度、背吃刀量、振幅和频率对切削力和切削温度的影响。课题组运用ABAQUS有限元软件建立了仿真模型,对比分析了不同切削方式对航空铝合金力学性能的影响。仿真结果表明：在UEVC过程中,随着切削速度和切深的增加,切削力逐渐增加,切削温度逐渐升高;随着X方向的振幅和振动频率的增加,切削力和切削温度逐渐降低;背吃刀量对切削力的影响最为明显。与常规切削（Conventional Cutting, CC）相比,UEVC能够明显降低切削力和切削温度,是一种改善航空铝合金切削性能的有效加工方式。     

电极形状对铝合金薄板凸焊影响的有限元分析

凸焊过程的焊接电流和焊接压力是影响焊接结构质量的重要工艺参数.利用有限元分析软件Simufact-welding建立了多场耦合的凸焊有限元仿真模型,研究了6063铝合金薄板凸焊过程中电极形状对焊核尺寸和残余应力的影响.结果表明,当焊接电流35kA、焊接压力5kN时,采用C型电极能够在相同的电流和压力下,得到最小的焊核尺寸以及最小的接头变形量.经过实验对比,发现C型电极的变形量最小而D型电极的变形量最大,其仿真结果基本能够代表实验结果,因此,该仿真方法能够较为准确地为真实焊接过程提供方向性指导.     

基于ABAQUS的齿轮简化杯状体轻量化设计

为了验证某型号的齿轮简化杯状体构件的使用安全性,并寻求轻量化解决方案,课题组采用有限元软件Pro E进行建模,用Hypermesh进行网格划分,利用ABAQUS软件进行了杯状体构件的模态仿真分析和应力应变仿真分析。根据有限元结果对杯状体底部进行结构优化设计,寻求轻量化解决方案。结果表明：在相关工况下分析得出的最大应力满足许用应力值,此型号的杯状体构件性能安全;所做的拓扑优化设计避开了应力值较大区域,满足安全性要求。本研究为产品进行轻量化设计提供了思路。     

有限元分析前处理技术的UCD方法

介绍了一个应用ＵＣＤ方法（以用户为中心的程序设计方法，Ｕｓｅｒ－Ｃｅｎ－ｔｅｒｅｄ Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ）进行有限元网络划分的实例。实例设计采用了尽可能简单的方式，降低用户对计算机软硬件知识的要求；同时考虑到有限元在用户中的普及程度，不要求用户必须了解有限元方法的细节。由于充分地考虑到了用户的要求，因而所设计的软件受到用户的欢迎。     

基于ABAQUS的高温合金GH4169切削力仿真研究

为了研究镍基高温合金加工中切削用量对切削力的影响,课题组借助高温合金的材料本构模型、失效准则、切削过程中的切屑分离准则和摩擦模型,利用ABAQUS有限元分析软件建立了镍基高温合金的二维切削仿真模型,分别以切削速度、切削深度和进给量为单一变量,探究切削力的变化规律。结果表明：切削力随切削速度的增加而减小,并趋于稳定状态;切削力随着进给量和切削深度的增大而增大;相较于切削速度,进给量和切削深度对切削力的影响更大。     

基于系统动力学的快递包装资源化处理及政策模拟研究

近年来,互联网经济的蓬勃发展带动了快递物流行业实现跨越式增长,大量的快递包装废弃物不仅造成了资源浪费、企业经营成本增加,还增加了垃圾处理的工作量和环境污染程度。在“碳达峰”“碳中和”的行动目标下,快递包装资源化处理势在必行。文章在分析快递包装资源化回收处理影响因素的基础上,建立了由政府和企业多方主体参与的快递包装回收系统,并结合因素影响路径,利用系统动力学方法,对政府补贴、税收优惠政策以及企业自主设置回收返利金和环保宣传费用等措施进行政策模拟,分别从政府和企业层面分析比较出快递包装回收的最优策略,其仿真结果及相应的研究结论能够为政府和企业提供一定的决策依据。     

格栅处理软土地基承载特性的有限元分析

介绍了格栅的材料特性，对传统的计算土工织物处理软土地基承载力的计算方法的局限性进行了分析；利用有限元法编程，对格栅处理软土地承载特性进行了研究；证明了格栅加层可以改善一定深度内地基内部的应力分布，从而提高软弱地基承载力的效应。     

方进椭型钢轧制变形过程三维有限元模拟

应用MARC/autoforge商用有限元软件,对方轧件在椭圆孔型中的轧制变形过程进行热力耦合模拟.研究了模拟过程中的轧件温度场的分布及变化规律以及轧制能力参数在轧制过程中的变化.分析计算说明,采用有限元模拟的方法可以较好地反映金属的实际变形情况.     

扁铲侧胀试验中贯入过程有限元模拟

扁铲侧胀试验中贯入过程会对土体产生扰动,采用在Drucker-Prager模型基础上修正的双线性弹性各向同性模型,对扁铲贯入引起的土体变化进行了有限元分析.结果表明:(1)贯入后扁铲测头梢端尖部土体发生受拉破坏,扁铲梢尖端转折处土体发生受压破坏,铲尖斜面上土体被剪拉破坏;(2)扁铲侧胀试验贯入过程引起的水平扰动范围在距离扁铲测头35 cm左右.