以某2250热轧带钢厂R2粗轧机承受较大载荷的下主传动轴为研究对象,采用Marc软件建立了该传动轴薄弱区段弯扭应力分析三维有限元模型.扭转、弯曲和弯扭联合作用等不同载荷条件的有限元分析表明:不同工况下传动轴在托架支持的局部轴段的缩颈导致该处应力比非缩颈处的应力增加约60%;异常扭矩是造成传动轴产生裂纹和断轴的主要原因;采取将传动轴缩颈区段改为实心区段的加固措施可减小最大扭矩应力值21%.改进后的具有裂纹的传动轴已成功应用于粗轧机的正常轧钢生产

利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,建立了平轧辊系一体化的三维弹塑性有限元模型;利用小型重启动方法对水平辊多道次连续可逆轧制过程进行了模拟计算,分析了不同轧制规程下轧制出相同厚度中间坯的宽展变化以及不同规格的带钢轧制出不同厚度中间坯的宽展变化.不同轧制规程的模拟结果表明,轧制规程对中间坯的宽度变化关系不大,但是不同的轧制规程消耗的能量不同,所产生的轧制力和轧制力矩也不同.利用小型重启动既可以保证轧制过程的连续性,又可避免模型更新法重复建模的复杂性

在Gurson损伤模型的基础上，采用有限元数值模拟与温热冲压实验相结合的方法，对镁合金板材温热冲压成形过程中的材料损伤过程进行了预测.考虑了板材的塑性各向异性行为，通过用户自定义材料子程序VUMAT将损伤模型嵌入到有限元软件ABAQUS/Explicit中.采用单轴拉伸试验数据与有限元数值模拟结果进行迭代，确定了Gurson模型所需要的材料参数.使用ABAQUS模拟得到了镁合金板材温热冲压过程中微孔洞的演变及分布规律.通过扫描电子显微镜，对不同温度下的AZ31镁合金板材由孔洞增长和聚合引起的内部损伤演化进行了观察分析.研究结果表明，板材中微孔洞的分布与实验数据相吻合，说明本文所提出的方法可以应用于金属板材温热冲压成形性能预测

针对油泵齿轮轴特殊形状设计了齿轮轴精锻模具.通过有限元仿真和精锻实验研究了齿轮轴成形过程和金属流动规律.分析了对油泵齿轮轴精锻工艺中产生齿形角隅填充不满缺陷的原因：角隅填充是成形终了时成形载荷陡增的主要原因之一，由于齿轮轴精锻模具结构的特殊性，其强度无法满足齿形角隅填充所需高成形载荷的需要.基于角隅填充状况，提出了齿形端面斜面分流和环形槽分流，并对传统精锻工艺和两种分流锻造工艺进行了有限元仿真.分析结果表明两种分流方法均能有效减小齿形角隅填充时金属流动阻力，保证齿形良好填充，降低成形载荷，并且斜面分流优于环形槽分流.锻造实验验证了有限元仿真的准确性

以赞比亚一露天铜矿南帮边坡(矿体下盘)为研究对象,将Rosenbluth点估计方法与节理有限元方法相结合应用于该节理发育的岩质边坡稳定性评价中.建立以边坡岩体材料强度参数(内摩擦角和黏聚力)为输入变量,安全系数为输出变量的概率模型,点估计状态函数的求解过程引入节理有限元方法.通过现场节理及结构面调查,建立边坡节理有限元模型求解边坡安全系数,得到基于安全系数的边坡变形破坏概率统计指标,对边坡稳定性进行了概率分析,分析结果与现场失稳情况一致.该方法既考虑了岩体材料参数在赋值过程中实际存在的不确定性,同时也考虑了节理岩质边坡的节理属性,充分体现了岩层接触作用的非线性关系,使得对节理岩质边坡的稳定性评价更加合理

通过分析螺纹轴齿形成形过程,并结合金属流动特点,获得楔横轧梯形螺纹轴的成形机理.考虑到轧制过程轧件螺旋升角瞬时变化特点和成形段齿形截面变化等因素设计了楔横轧模具,采用有限元分析软件Deform-3D对楔横轧梯形螺纹轴齿形成形过程进行模拟,得到精度较高的梯形螺纹轴轧件.利用有限元点跟踪功能,对轧件多个点进行跟踪,详细分析了轧件螺纹不同位置各点的径向、轴向位移变化情况,从中获得螺纹段各处金属流动规律.采用软件模拟参数进行了相应的楔横轧实验,得到的梯形螺纹轴实验轧件与有限元模拟结果相同.模拟和实验结果表明,模具螺旋升角采用轧件瞬时半径对应螺旋升角时,能够轧制出形状精确的螺纹轴

目前密集冷却工艺已广泛用于生产高强度带钢,但是该技术冷却速率较快的特点易造成带钢冷却不均匀等问题,导致带钢残余应力过大,进而产生边浪等板形缺陷.本文利用有限元方法,使用ABAQUS有限元软件建立某700 MPa级高强度带钢在密集冷却工艺下的模型,实现温度-相变-应力耦合计算,并进行多个实验验证了模型的准确性.通过修改有限元模型边界条件和初始条件,研究边部遮挡和初始温差对带钢层流冷却阶段产生的残余应力分布的影响规律.对于减小带钢层流冷却过程中产生的残余应力,减小带钢进入层流冷却前的初始温差更加有效.本研究成果经过现场试验验证,可靠性较高,可用于指导该种类型高强带钢生产,以减少带钢的残余应力,提高带钢板形质量

楼板的存在对梁柱节点的局部受力影响显著, 在梁柱节点设计中, 若仅仅把楼板与钢梁的组合效应作为安全储备, 可能会产生结构由\强柱弱梁\转变成\强梁弱柱\的颠覆性结果, 因此忽略混凝土楼板对节点承载力及刚度的影响是造成破坏的重要原因.基于已完成的带楼板的T型梁柱节点低周往复荷载试验, 建立了非线性有限元分析模型.为了更加全面地了解钢梁-楼板组合节点的工作机制, 进一步补充完善试验研究的不足, 模型考虑了楼板与钢梁之间的栓钉连接以及材料非线性等因素, 模型的计算结果与试验结果具有高吻合度.在此基础上, 通过有限元参数分析, 详细分析了构件尺寸效应、轴压比、楼板厚度、楼板强度和柱宽厚比共五个参数对考虑楼板影响的外环板式梁柱节点抗震性能的影响.结果表明尺寸效应、轴压比对梁端抗弯承载力及刚度的影响小到可以忽略, 楼板厚度、楼板强度和柱宽厚比对梁端抗弯承载力有显著影响.结合理论分析进一步提出了考虑楼板影响的外环板式梁柱节点梁端抗弯承载力计算公式, 通过对比公式计算结果与试验、有限元分析结果可得, 该计算公式可较好的计算带楼板外环板式梁柱节点梁端抗弯承载力

本文对刚塑性有限元的初速度场及收敛性进行了专门的研究和改进。用于解决轧制工程问题,计算精度较高、CPU时间较少,它是一种可靠的理论分析方法

根据电磁感应理论及传热基本原理,利用大型工程软件ANSYS对连铸方坯的感应补热过程进行了多物理场耦合的有限元模拟,并对铸坯断面上的温度梯度、磁场分布等进行了分析.模拟结果与实测结果一致