Q235钢与304不锈钢多层爆炸焊接的数值模拟研究

利用SPH-FEM耦合算法及SPH算法对Q235钢与304不锈钢多层爆炸焊接实验分别进行了三维与二维数值模拟,旨在研究多层爆炸焊接过程中动态参数分布情况及结合质量。理论计算了三维模拟中复板的碰撞压力峰值并与模拟结果进行了对比,在此基础上利用振动波及爆轰波的传播规律解释了复板压力分布特性。通过二维模拟获得了基复板波状结合界面,与实验所得波形较为吻合,验证了多层爆炸焊接实验中基复板的结合质量。模拟结果显示了相较于单层爆炸焊接,多层爆炸焊接理论上能够节省近68%的炸药量,有效节约了生产成本。     

铝中间层对TA2/5083爆炸焊接影响的数值模拟

为研究添加中间层对TA2/5083爆炸焊接的影响,分别选取0.3 mm和0.5 mm厚度的1060铝中间层,利用ANSYS/LS-DYNA软件结合ALE算法建立三维数值模型,分别模拟出添加0.3 mm和0.5 mm厚度1060铝中间层的焊接过程,与直接爆炸焊接TA2和5083复合板进行对比。模拟结果表明：选择适当厚度的1060铝中间层,能有效减少基板所受碰撞压力,让爆炸焊接过程更加平稳;结合建立的爆炸复合窗口,添加中间层能大大扩展可焊接窗口,减小碰撞速度,模拟结果更加接近理论碰撞速度,使复板以更佳的飞行速度与基板结合;0.3 mm厚度中间层复合板的焊接质量高于0.5 mm厚度中间层高于无中间层的,模拟与实验吻合较好,添加合适厚度的中间层1060能大程度提高TA2/5083复合质量。     

钨铜双金属板热爆炸焊接数值模拟

作为生产钨/铜金属板的主要方法之一,热爆炸焊接具有传统方法所不具备的优势,但在实际生产过程中热爆炸焊接自身存在瞬时性、危险性等缺陷。为研究钨铜双金属板热爆炸焊接机理,以钨/铜金属板为研究对象,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对其爆炸焊接过程进行了数值模拟。计算并建立了爆炸焊接窗口,对模拟过程中的复板竖向位移、碰撞压力和碰撞速度进行了分析,模拟结果与实验及理论计算结果吻合较好。采用SPH法建立钨/铜二维斜碰撞模型,得到了钨/铜爆炸焊接复合板结合界面的波形,模拟结果与实验所得金相界面较为一致。     

G45钢破片对中大口径弹体侵彻仿真分析北大核心

为了研究不同质量G45钢破片对中大口径弹药壳体侵彻效应,利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA建立破片侵彻壳体模型。将弹药壳体通过等效公式换为Q235钢板,开展了在不同速度下,不同质量G45钢破片侵彻等效靶板Q235钢数值模拟仿真。仿真分析结果表明:相同质量下,G45钢破片撞击靶板侵彻深度与侵彻直径随着速度增加呈现递增趋势;得到了4.7 g,9.8 g小质量G45钢破片在800~1800 m/s速度范围内无法有效穿透中大口径弹体等效靶的结论;19.5 g G45钢破片侵彻20 mm的中大口径弹体等效靶的极限穿透速度范围在1200~1400 m/s之间。     

圆柱形容器爆炸焊接数值模拟与实验

针对深空探测采样容器的特殊要求,进行爆炸焊接严实密封技术研究。利用非线性动力学软件进行铝质柱形容器爆炸焊接数值模拟,得到各种焊接初始参数的影响规律,确定较佳焊接初始参数及容器结构尺寸,并进行实验验证。实验结果表明:外盖角度为7°时,1mm壁厚外盖配4mm壁厚内圆柱或2mm壁厚外盖配6mm壁厚内圆柱,配以较合适炸药厚度,密实焊接效果较理想。研究结果为深空探测采样容器结构设计提供了较好的参考。     

一种Cu基自蔓延焊笔焊接Q235和45钢焊缝的组织与性能

利用研制的一种可焊接6～10 mm厚钢结构件的Cu基自蔓延焊笔,焊接了10 mm厚的Q235钢和45钢,研究了其焊缝的组织形貌和性能,发现焊缝与基体间存在熔合区,焊缝属于熔焊焊接.焊缝的拉伸强度达282 MPa,弯曲强度达628 MPa,冲击韧度为46.43 J/cm2;焊缝显微硬度达HV0.1230,熔合区显微硬度达HV0.1255.6,高于基体热影响区的硬度.     

爆炸焊接结合区压力场的锰铜压力量计测量

用锰铜压力量计测得了爆炸焊接结合区的压力场。实验中采用铝板—铝板非对称碰撞,锰铜压力量计埋设在基板中的不同深度处,使用两种不同厚度的复板,所用炸药为泰乳炸药(密度为0.9g/cm~3,测得的平均爆速为3000m/sec)。     

圆柱壳在水下爆炸载荷作用下的抗冲击性模拟

利用LS-DYNA动力有限元程序对张效慈等人做的深水爆炸水动压力场对潜体结构的动态响应试验进行数值模拟,其模拟结果与实际具有较好的一致性;同时模拟了不同厚度圆柱壳在不同质量炸药爆炸情况下所表现的抗冲击性,为提高潜艇的抗冲击性提供参考。     

管-板焊接参数和结合区压力场测量

本文介绍管—管板爆炸焊接动态参数和结合区压力场的测量技术和结果。实验中,用斜电阻丝方法测量动态焊接参数:碰撞速度V_p、碰撞点速度V_c、碰撞角β;用锰铜压力量计测量结合区中基板一侧的压力场P(乙);用电探针方法测量爆速V_D。这三种测试方法可在实验中同时使用。     

爆炸冲击波对靶板的损伤仿真与评估研究

为了研究爆炸冲击波对武器装备的损伤,建立了炸药爆炸冲击靶板的有限元模型,对不同厚度靶板在确定爆炸冲击环境下的损伤进行了仿真试验。不同于传统的宏观破口尺寸损伤表征参数,引入了等效塑性应变来精确描述靶板损伤,并提出了一种基于主成分分析理论对靶板损伤进行评估的方法。结果表明：利用该方法所得到的计算结果与理论分析结果完全一致。这说明基于多元统计分析的靶板损伤评估方法是切实可行的,可以进一步应用于装备爆炸损伤评估与易损性研究中。     

聚能射流侵彻下舰船钢与均质钢的等效关系

基于剩余穿深理论,依据聚能射流对钢靶板侵彻毁伤作用机理,推导出2种等效模型,并结合数值模拟建立了聚能射流侵彻下某舰船装甲钢与603钢靶板的等效关系。结果表明:当舰船钢厚度较小时,舰船钢与603装甲钢的等效厚度比约为1;当舰船钢厚度较大时,两者等效厚度比约为1.13。由此等效关系可给出用于战斗部考核性穿靶试验中相应均质靶板的确定厚度,从而为用603装甲钢靶代替该舰船钢进行聚能射流威力考核试验提供依据,达到了简化、经济、方便、有效的目的。     

高速弹丸侵彻混凝土靶板等效厚度研究

利用LS-DYNA软件对弹丸垂直侵彻贯穿C35强度混凝土靶板的过程进行了数值模拟,建立了混凝土靶板与等效靶的模型,获得混凝土靶板与等效靶的厚度转换关系.弹丸分别以1200、1000、800 m/s的速度垂直侵彻贯穿不同厚度混凝土靶板,获得不同厚度下混凝土靶板剩余穿透速度;以45#钢作为等效靶材料,根据靶体吸收动能等效原...     

水下近场非接触爆炸载荷作用下加筋板毁伤变形的数值仿真研究

采用高动态非线性有限元程序MSC.Dytran对复杂加筋板结构在水下爆炸载荷下的动态响应和变形模式进行了仿真分析和模型试验,建立了复杂加筋板架结构水下爆炸作用下动态响应的有限元计算方法.研究了加筋板在水下爆炸载荷下的不同毁伤形式,并利用有限元程序对复杂毁伤形式进行了瞬态毁伤过程分析,认为一定药量近距离爆炸时局部破坏要先于整体破坏.     

爆炸荷载下Q345B钢圆管结构的损伤特性研究

将壁厚为5 mm、6mm,外径为114 mm的Q345B钢圆管放置在500 g TNT药柱下进行爆炸冲击实验,结果表明,比例距离与壁厚较小时圆管结构的损伤变形程度加剧.基于动力有限元程序LS-DYNA及Arbitrary Lagrangian-Eulerian流固耦合算法,对圆管的非线性动力响应过程进行数值模拟,分析了...     

层叠型缓冲靶板对弹载测试仪的保护作用研究

使用空气炮模拟火炮发射时的高过载环境对弹载测试仪进行测试时,弹丸撞击靶板会产生尖峰脉冲对测试仪造成严重的损伤,为提高测试仪的存活性,展开对缓冲靶板层叠方式(不同材质的靶板相互叠加的叠层结构)的研究。通过撞击动力学理论描述弹丸对靶板的压缩和侵彻行为,并结合动量守恒和能量守恒定律计算出靶板参数和传递到靶板上的冲量的关系。使用ANSYS/LS-DYNA建立弹丸正侵彻靶板模型,弹丸速度为200 m/s、质量为5.5 kg,仿真结果表明：3层总厚度450 mm的泡沫铝+泡沫铝+橡胶组合方式能有效消除尖峰脉冲并缩短弹丸对靶板的作用时间,加速度均值约为7 000g,脉宽为2.8 ms。受条件限制,空气炮试验采用弹丸质量为5.5 kg、速度为150 m/s,并将缓冲靶板的单层厚度减小到100 mm,结果表明：在泡沫铝+泡沫铝+橡胶组合方式下,弹丸结构和测试仪功能完好,加速度均值约为27 000g,脉宽为0.55 ms。     

基于Jmat-pro计算的Q345级别耐火钢焊接工艺评定

通过测定焊接热影响区连续冷却转变(SH-CCT)曲线图评定两种Q345级别低Mo(约0.25wt.%)耐火钢焊接工艺。试验结果表明,Q1钢当实际冷却时间t8/5>43s时,焊接的热影响区以及熔合区附近不会产生开裂,而当t8/5<43s时,热影响区或熔合区有开裂的可能;Q2钢当实际冷却时间t8/5>44s时,焊接热影响区和熔合区附近不会产生开裂,而当t8/5<44s时,热影响区或熔合区有开裂的可能。此外,Jmat-pro软件对Ac3的计算有一定的准确性,但对连续冷却转变(CCT)曲线误差较大,特别是Q2钢的计算值与实测值差距更大,只具有参考价值。     

Kagome点阵夹层板吸能性能的数值模拟

建立了Kagome点阵夹层板在爆炸冲击荷载作用下的数值模拟模型,计算分析了夹层板的面板厚度、夹芯层杆件半径以及爆炸冲击荷载峰值压力和作用时间对Kagome点阵夹层板吸能性能的影响。发现在给定的爆炸冲击荷载作用下,夹层板只有在合适的几何尺寸下才能使夹芯层的塑性变形能占整个结构塑性变形能的大部分,从而体现出该夹层板主要由夹芯层塑性变形耗能的优势。     

冲击波与破片联合作用下蜂窝夹层板毁伤研究

为了研究蜂窝夹层板在爆炸冲击波和破片联合作用下的结构响应,利用有限元分析软件LS_DYNA建模,从爆炸冲击和装药驱动破片2个方面验证了有限元模型的准确性,从夹层板的能量吸收、上板的最大变形量和夹层板的质量损失量来分析当破片数量和蜂窝厚度改变时夹层板的结构响应,结果表明:冲击波和破片联合作用造成的损伤大于两者的单独作用,...     

917低磁钢与铝合金爆炸焊接复合实验研究

采用异种金属爆炸焊接复合技术 ,研制了 91 7低磁钢与LF5、LF2 1、LF1 1等铝合金的爆炸焊接复合板 ,并对该铝—钢复合板力学性能进行了实验研究 ,对复合界面进行了金相分析 .实验结果表明 ,该铝—钢复合板复合界面物理结合良好 ,其抗剪和抗弯强度满足实船使用要求     

焊接工艺对GMAW堆焊焊缝区温度场影响的数值模拟

为了探索焊接工艺对熔化极气体保护堆焊快速成形零件组织性能的影响,根据材料热物理性能参数以及相变潜热与温度的非线性关系,建立了熔化极气体保护堆焊成形过程的数学模型和有限元模型,利用ANSYS软件的APDL语言编写程序,实现了高斯移动热源载荷下的熔化极气体保护堆焊成形温度场计算,分析对比了不同焊接工艺对焊缝区温度场热循环的影响。结果表明：在其他因素一定的条件下,热输入和焊接速度对焊缝区热循环影响显著,而基板厚度对其影响较小;选择厚度约为16mm的基板,采用小于120×20J的热输入和大于10mm／s的焊接速度有望成形出性能优良的零件。