文献
基于FBG传感器的预应力单向碳纤维复合材料性能研究
李学磊;吴鹏;王茜;田浩彬;针对复合材料固化成型后存在残余应力，而导致复合材料出现变形、纤维断裂和界面脱粘等缺陷，严重影响复合材料的性能及其可靠性的问题，以降低固化过程中的残余应力来提高碳纤维复合材料性能为目标，根据复合材料成型特点对碳纤维预应力装置进行设计和制造，并制备了多组具有不同预应力的复合材料。为了准确监测并跟踪复合材料固化过程中的应变，在复合材料试件中嵌入FBG传感器。通过对具有不同预应力的复合材料进行拉伸性能测试及断面SEM分析，获得预应力对复合材料的影响规律，并从材料微观结构的演变过程进行分析，揭示其内在机制，为复合材料成型的发展提供新质生产力。
X80管道轴向表面疲劳裂纹扩展及疲劳寿命研究
曹敏;汤历平;石咏衡;谷浩;钟翔;唐丽;杨晓惠;徐涛龙;利用ABAQUS/FRANC3D对含表面轴向裂纹的X80长输管道进行联合仿真，分析了波动内压对长输管道疲劳裂纹尖端不同位置的应力强度因子及疲劳寿命的影响。结果表明：在不同应力比作用下，疲劳裂纹尖端不同位置的应力强度因子均随裂纹扩展而增大，且裂纹尖端不同位置处应力强度因子的波动也逐渐增大；随着裂纹深度增加，应力强度因子范围ΔK在所有应力比下呈上升趋势，且上升趋势逐渐增大，同时裂纹扩展速率也逐渐增大；在裂纹扩展过程中，裂纹尖端边缘位置相较于裂纹尖端中部更容易扩展，导致其裂纹扩展速率更高，寿命更低，疲劳裂纹在波动内压的作用下更倾向于轴向扩展。
含潜在脆性破坏钢构件的并联钢结构可靠性分析方法研究
昌毅;邱森贵;吴仁彬;李英豪;李革新;通过对含裂纹损伤的钢构件进行拉伸实验发现，随着裂纹长度的增大，含裂纹损伤钢构件的塑性性能逐渐降低。并且，裂纹长度较大时，钢构件由于呈现脆性性能而发生脆性破坏，使该钢构件成为潜在脆性破坏构件。通过分析裂纹对可靠性的影响，提出了含裂纹损伤钢构件的并联钢结构失效概率分析方法，并分析了不同参数对失效概率的影响。结果表明，随着钢构件呈现脆性性能的发生概率增加，其失效概率增加；随着钢结构构件总数的增加，其失效概率减小；随着钢结构构件的相关系数增加，其失效概率增加；随着钢构件的可靠度指标增加，其失效概率减小。
复合载荷下小尺寸高强度钻杆螺纹的优化设计与研究
黎文奇;刘洋;管锋;佘扬周;为了减少深井小井眼钻进过程中钻杆螺纹接头失效事故，需要提升其连接性能和密封性能。基于接头力学分析与弹塑性变形理论，以NC38和TM36螺纹牙型的双台肩钻杆接头为研究对象，建立了带螺纹升角的三维有限元模型。采用试验和数值模拟相结合的方法，探讨了在上扣扭矩、轴向载荷、内压和弯矩等复合工况下两种螺纹接头的弹塑性变形机理。分析了两种钻杆螺纹接头的工作性能，并对比分析了两种接头台肩及螺纹段的应力和接触压力分布特性。结果表明，TM36螺纹接头在台肩面及螺纹段的应力明显低于NC38螺纹接头，且密封性能更优。TM36螺纹接头能降低应力集中，改善螺纹牙承载性能，确保台肩和螺纹牙接触压力分布合理，从而有效降低接头粘扣和泄露风险。
板带热轧机辊系空间精度高效维检机制研究
雷振尧;王贺帅;刘玥池;黄华贵;张永国;面向板带热轧过程辊系空间精度劣化诱发的板形控制难题，基于最小二乘原理与高阶有限元求解方法，构建了辊系空间精度感知-调控高效维检机制。首先建立以机架衬板-辊系衬板-辊身三维精度模型为核心的在线辊系状态求解模块；继而开发基于非线性有限元仿真的离线状态预测求解模型，形成双机制耦合的辊系空间精度定量维检系统。多物理场联合仿真结果表明：在典型轧制参数域内(轧制速度为1.4～4.2 m·s~(-1),板宽为1200～2000 mm),板带横向厚差会随着辊系交叉角的增大呈非线性递增趋势，其增长速率随着辊系交叉角的增大而显著上升。基于某钢厂2250产线的工业数据验证表明，实施本精密维检机制可将辊系交叉角维稳在0.01°以内，对应板带横向厚差<0.2 mm,有效改善了因辊系异常空间状态而导致的板形质量问题。通过构建“在线检测-离线分析”的双模协同机制，在保证状态识别精度(与Spatial Analyzer相比最大相对偏差<9%)的同时，可将数据分析时间压缩至1 min以内，显著提升了轧机维护的实时响应能力。
基于三维热加工图的Mg-11Gd-4Y-1.5Zn合金热变形行为研究及试验验证
曾健;赵涵博;李明;董杰;为了研究Mg-11Gd-4Y-1.5Zn合金的热变形行为，通过热压缩试验获得了不同变形条件下该类合金材料的真实应力-真实应变曲线，并基于动态材料模型和MURTY失稳判据构建了可描述Mg-11Gd-4Y-1.5Zn合金可成形性的三维热加工图。三维热加工图显示，合金材料在高应变速率下大多发生了流变失稳，仅在较窄的温度区间具有良好的可成形性，并且随着成形温度的升高和应变速率的减小呈现功率耗散系数增大、流变失稳现象减少的规律，初步确定了该种合金材料的可加工成形参数区间。基于得出的三维热加工图，使用DEFORM-3D有限元软件开展了等温平面应变模锻数值模拟，以对材料在3组不同参数下的可成形性进行预测。模拟结果显示，材料在420℃/0.1 mm·s~(-1)和450℃/0.1 mm·s~(-1)工艺参数下的变形未发生破坏，但在370℃/1 mm·s~(-1)工艺参数下却发生了流变失稳。与数值模拟参数一致的平面应变模锻成形工艺试验结果表明，试样微观组织观察结果与数值模拟基本吻合，验证了所建立三维热加工图的正确性，确定了Mg-11Gd-4Y-1.5Zn合金的最佳成形工艺参数区间为：温度410～500℃、速度0.01～0.15 mm·s~(-1)。
超声能场对TC4合金弯曲回弹行为的影响
卢雅悦;温东旭;宁梦涛;高萌;黄亮;李建军;结合弯曲成形工艺实验和有限元模拟方法，系统研究了常温条件下不同超声工艺参数(超声频率、超声振幅)对成形板件弯曲回弹行为的影响。结果表明，施加超声能场后，成形板件的应力大幅降低，应力分布变化显著，弯曲回弹量随之减小。随着超声频率和超声振幅的增加，成形板件圆角接触段和弯曲段的应力均值和峰值均大幅下降，圆角接触段的应力波动趋于平稳。在超声条件为40 kHz-10μm时，圆角接触段和弯曲段的应力均值分别为411.85和350.50 MPa,与无超声相比，降幅分别高达61.95%和40.46%。这是由于超声能场可有效激活TC4合金的滑移系，促进位错运动，从而导致流变软化，降低成形载荷。同时，超声频率、超声振幅与成形板件的弯曲回弹量呈负相关，成形板件的回弹量从无超声时的76.05%降低至62.34%。因此，在TC4合金弯曲成形中施加超声能场辅助有助于降低材料流变应力，并有效抑制弯曲回弹，从而提高板件成形质量。
一种基于晶体塑性有限元的镁铝复合板矫直研究方法
杨鹏程;李强;桂海莲;李莎;马国强;楚志兵;申春雷;为了提高镁铝复合板的结合性能及矫直精度，对矫直过程中的材料结合界面变形过程进行了研究。利用SEM、XRD、EBSD对复合板矫直前后结合界面的厚度、物相和晶体结构进行了表征和分析。结果显示：镁铝复合板结合界面生成新的物相Al_(12)Mg_(17)和Al_3Mg_2,且厚度均为10μm左右。从晶体塑性有限元的角度分别建立了Al_(12)Mg_(17)和Al_3Mg_2的Voronoi图，并将晶体取向、材料参数等信息导入模型中。将基于率相关的晶体塑性本构模型的用户材料子程序应用于平面应变压缩模拟中计算得出Al_(12)Mg_(17)和Al_3Mg_2的力学参数，同时将其应用在镁铝波纹复合板的矫直模型中。最后，通过十一辊矫直实验对模拟与实验进行论证。
不同挤压及热处理参数对6082铝合金的影响
王建珑;宋江豪;赵昌德;刘一琦;杨建雷;对6082铝合金进行了有限元挤压仿真，并进行了快速挤压实验，得到最佳温挤压工艺参数区间后，对挤压后铝合金进行了热处理工艺，最终得到综合力学性能优良的6082铝合金挤压棒材。结果表明：有限元仿真过程中，随着坯料温度升高，金属内部挤压温度分布更均匀，应变从心部到表面差值增大，随着挤压比的增大，棒材温度升高，等效应变增大，随挤压速度增加，棒材内部温度分布变得更均匀，等效应变出现一定程度的增大；在挤压实验中，随坯料温度的减小和挤压比的增大，铝合金抗拉强度升高，伸长率呈现下降趋势，最终确定最佳挤压工艺参数为坯料温度250℃、模具温度300℃、挤压比14.79、挤压速度10 mm·s~(-1)。热处理对挤压态铝合金性能有明显影响，主要表现在第二相粒子的析出、颗粒大小及弥散情况，最终确定最佳热处理工艺参数为520℃×0.5 h+180℃×8 h。研究发现通过优化挤压+热处理工艺可获得工艺性能较优良的6082铝合金挤压棒材。
基于时序神经网络的车轴径向锻造晶粒尺寸演变预测
胡志文;任明明;向华;吴海英;庄新村;为解决车轴锻件尺寸大、工序长，导致其径向锻造过程中晶粒尺寸预测和控制难，而采用有限元计算则会耗费大量时间的问题，采用Forge有限元软件开展了车轴径向锻造过程全流程模拟，获得了混合非时序数据和时序数据组合工艺参数的输入特征量和以晶粒尺寸及位置坐标为输出特征量的数据集，应用时序神经网络构建了车轴径向锻造晶粒尺寸演变预测模型。经训练和评估后的模型可有效预测训练数据外的车轴径向锻造过程晶粒尺寸演变，结果与有限元模拟结果相近。因而，该模型可满足工程领域快速预测径向锻造过程晶粒尺寸演变的需求。