已经开发出一种新颖的建模能力,允许在热机械成型分析中考虑金属微观结构的演变。具体而言,使用大变形晶体塑性模型预测微观结构特征(例如晶体纹理和晶粒本构响应)的演变。这与商业有限元软件 LS-DYNA 中最先进的重新网格化/自适应能力相结合。通过允许重新网格化并将微观结构特征正确地重新映射到新网格,建模框架能够模拟比传统晶体塑性有限元大得多的局部变形(大于 900% 应变)。因此,开发的模型允许模拟锻造等大变形成型操作,产生的输出包括最终微观结构以及剪切带定位和局部损伤外观的分析。该模型已经过校准,并成功应用于将 Al-Li 2070(风扇叶片材料)高温锻造成复杂几何形状。该模型的通用性质使其可以进一步应用于广泛的热机械成型工艺和材料系统。
成功开发了航空航天可重复使用的发射车辆(RLV),需要实现有效的热保护系统(TPS),以在重新进入阶段内从严重的热载载上保护航天器的完整性。由于需要降低有效载荷运输成本,因此,应用研究被驱动到具有先进的热机械特性的轻质材料。空间TPS通常基于三明治结构,其中核心材料具有热绝缘的主要功能。陶瓷多孔材料,例如碳(C)和碳化硅(SIC)泡沫,代表了在很高温度下低密度和明显的热稳定性,代表了作为结构TPS组件的构成型TPS组件的理想候选者。本文提出了一项联合实验研究,该研究是针对碳式陶瓷泡沫作为三明治设计的核心的联合研究。据报道,商业c和sic-泡沫材料的完整热表征,包括测量热力学的组合应力,温度引起的量大行为和传热特性。尤其是通过a
摘要:热机械特性高度依赖于定向能量沉积 (DED) 工艺的沉积策略,包括沉积路径、道间时间、沉积体积等,以及基材的预热条件。本文旨在通过有限元分析 (FEA) 研究沉积策略和预热温度对采用 DED 工艺沉积在 AISI 1045 基材上的 Inconel 718 高温合金热机械特性的影响。针对不同的沉积策略和预热温度建立了 FE 模型来研究热机械行为。采用 16 种沉积策略进行 FEA。通过比较实验和 FEA 的温度历史来估算热沉系数,以获得合适的 FE 模型。研究了沉积策略对设计的小体积沉积模型中残余应力分布的影响,以确定可行的沉积策略。此外,还研究了沉积策略和预热温度对大体积沉积设计部件残余应力分布的影响,以预测合适的DED头沉积策略和合适的基体预热温度。
摘要:在本研究中,我们提出了一种混合制造工艺来生产高质量的 Ti 6 Al 4 V 零件,该工艺结合增材粉末激光定向能量沉积 (L-DED) 来制造预制件,随后的热锻作为热机械加工 (TMP) 步骤。在 L-DED 之后,材料在两种不同的温度 (930 ◦ C 和 1070 ◦ C) 下热成型,随后进行热处理以消除应力退火。在小子样本上进行拉伸试验,考虑到相对于 L-DED 构建方向的不同样本方向,并产生非常好的拉伸强度和延展性,类似于或优于锻造材料。所得微观结构由非常细粒、部分球化的 α 晶粒组成,平均直径约为 0.8–2.3 µ m,位于 β 相基质内,占样本的 2% 至 9%。在亚β转变温度范围内锻造后,典型的 L-DED 微观结构不再可辨别,并且增材制造 (AM) 中常见的拉伸性能各向异性显著降低。然而,在超β转变温度范围内锻造会导致机械性能的各向异性仍然存在,并且材料的拉伸强度和延展性较差。结果表明,通过将 L-DED 与 Ti 6 Al 4 V 亚β转变温度范围内的热机械加工相结合,可以获得适用于许多应用的微观结构和理想的机械性能,同时具有减少材料浪费的优势。
作者的完整清单:马丁内斯,天使;匹兹堡大学,工业工程克莱门特,J。;匹兹堡大学,朱芬;匹兹堡大学工业工程;匹兹堡科赫扎特大学,朱莉娅;匹兹堡大学,工业工程工程,莫赫森(Mohsen);匹兹堡大学,拉维工业工程工业工程;匹兹堡大学工业工程
目前,人们对能量桩与土结构的相互作用尚未彻底了解。其中一个重要的潜在特征是尖端和头部约束对能量桩位移、应变和应力的影响。本研究利用最近发现的分析解,研究了不同端部约束下能量桩的热机械响应,从而提供了一个基本的、合理的、基于力学的理解。发现端部约束对能量桩的热机械响应有很大的影响,特别是对桩的热轴向位移和轴向应力。能量桩与上部结构相互作用产生的头部约束导致头部位移幅度减小、轴向应力增加,同时减小轴向应变。头部约束的影响在端部承载中比在全浮动能量桩中更明显。介绍
本论文由 Scholars' Mine(密苏里科技大学图书馆和学习资源服务)提供。本作品受美国版权法保护。未经授权的使用(包括复制再分发)需要获得版权持有人的许可。如需更多信息,请联系 scholarsmine@mst.edu。
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* 通讯作者 Ahmad Baroutaji 博士 英国伍尔弗汉普顿大学工程学院,特尔福德创新园区,Priorslee,特尔福德,TF2 9NT,英国 电话:+44 (0)1902 322981;传真:+44 (0)1902 323843 电子邮件地址:ahmad.baroutaji2@mail.dcu.ie
摘要:近年来,复合材料在电子工业和其他制造业中占据了主导地位。因此,铝碳化硅 (AlSiC) 等复合材料已被用于生产散热器,主要用于管理电子设备中的热量。然而,这种复合材料的热疲劳是维持设备可靠性的主要挑战。本文研究了 AlSiC 复合材料的热机械效应。有限元法 (FEM) 用于分析基于 10 – 50% 成分之间的颗粒夹杂物的复合材料。本研究中使用的热曲线 (-40 o C 至 85 o C) 已在商业上用于消费产品。获得并评估了基于应力和应变参数的复合材料的疲劳寿命。本研究的结果表明,变形、应变和应力随着颗粒夹杂物百分比的增加而减小。此外,复合材料的疲劳寿命表明,夹杂物越多,材料的可靠性就越高。这项研究表明,与其他夹杂物相比,50% 颗粒夹杂物的疲劳失效循环数 (5.09E+04) 更高。而根据这项研究,10% 夹杂物的疲劳寿命最短 (4.39E+04)。DOI:https://dx.doi.org/10.4314/jasem.v24i6.3 版权:版权所有 © 2020 Ekpu。这是一篇开放获取的文章,根据知识共享署名许可 (CCL) 分发,允许无限制地使用、分发和复制,只要正确引用原始作品。日期:收到:2020 年 4 月 11 日;修订:2020 年 5 月 15 日;接受:2020 年 6 月 5 日关键词:复合材料;温度曲线;碳化硅;热疲劳为了改善电子设备的热管理,必须彻底改变最初用于管理热量的传统材料。铜和铝是用于热管理的最常用材料(Ekpu 等人,2011 年)。然而,复合材料的使用大大增强了电子应用中的热管理。因此,研究复合材料的热机械行为确实是必要的。研究人员(如 Babalola 等人,2018 年;Xiao-min 等人,2012 年;Wang 等人,2009 年)研究了复合材料,以确定其电气、物理和机械性能。Babalola 等人(2018 年)介绍了一项关于搅拌铸造法生产的 AlSiC 复合材料的电气和机械性能的研究。在他们的研究中,将获得的实验结果注入人工神经网络 (ANN) 以预测复合材料的性能。这项工作的本质旨在降低进行实验的高成本及其相关挑战。Kumar 等人(2019 年),研究了电火花加工 (EDM) 加工的铝基复合材料表面的完整性。他们的研究表明,纯 AlSiC 复合材料的表面缺陷小于添加了 B 4 C 颗粒的 AlSiC 复合材料。Hassan 和 Hussen (2017) 研究了