电子设备会整合多种材料,不可避免地包含尖锐的特征,例如接口和角落。当设备受到热载荷和机械载荷的约束时,角落会产生巨大的应力,并且是易于启动故障的脆弱部位。本文分析了拐角处的压力场。拐角处的应力是两种奇异领域模式的线性叠加,其中一种模式比另一种模式更为单数。这两种模式的幅度由两个不同维度的应力强度因子表示。为了确定应力强度因子,我们分析了在两个载荷条件下的平流芯片结构:底物的拉伸和底物的弯曲。我们表明,在产生奇异应力领域时,平流芯片软件包的热载荷等效于底物的拉伸。我们进一步表明,较不奇异的模式可能在更单数的模式下占上风,以进行某些拉伸弯曲组合。两种压力场模式的相对显着性也随材料而变化,底物厚度比。2012 Elsevier Ltd.保留所有权利。
本综述旨在回顾有限元法在优化工艺参数和提高粉末床熔合增材制造工艺部件的机械性能方面的应用。回顾了粉末床熔合过程模拟中的最新有限元模型。详细总结了宏观层面上激光束熔化或电子束熔化过程的数值建模方法。具体而言,阐明了零件模型预处理、工艺参数、网格方案和温度相关材料特性的重要性。还讨论了用于降低计算成本的模拟技术。然后回顾并讨论了现有的粉末床熔合过程模拟中的有限元模型。根据熔池和打印部件的特点对模拟结果进行分类。然后通过实验结果验证了模拟结果。最后,阐述了有限元法在材料设计、过程监控和控制以及工艺优化等其他增材制造问题方面的意义。总结了现有有限元模型的缺点。并提出了优化PBF工艺参数的潜在新方法。
微键检验通常用于研究文件/基质键合行为。在本实验中,平均剪切应力通常用作界面强度,而无需考虑奇异应力。因此,在本文中,在纤维入口/出口点新分析了奇异应力场(ISSF)的强度。将微键测试中的纤维入口点上获得的ISSF与相同的几何形状下的单个纤维拉出进行了比较。结果表明,应注意先前的微键测试几何形状,因为ISSF取决于测试几何形状的敏感性。为了控制初始文件/矩阵剥离并正确评估粘结行为,在微键测试中提出了合适的测试几何形状。
摘要:本研究旨在通过理论和实验研究来扩展对 3.2 mm 厚 Ti-6Al-4V 合金多层壁直接激光沉积 (DLD) 过程中应力场演变的理解水平。工艺条件接近于通过 DLD 方法生产大尺寸结构的条件,因此样品具有相同的热历史。开发了一种基于隐式有限元法的模拟程序,用于应力场演变的理论研究。通过使用实验获得的 DLD 处理的 Ti-6Al-4V 合金的温度相关力学性能,模拟的准确性显著提高。通过中子衍射实验测量了堆积中的残余应力场。使用平面应力方法和力-动量平衡确定了对测量应力具有决定性的无应力晶格参数。分析讨论了残余应力场不均匀性对实验测量精度和模拟过程有效性的影响。基于数值结果发现,全厚度应力分布的不均匀性在中心横截面达到最大值,而在堆积端部,应力分布几乎均匀。靠近基体的堆积端部主应力分量为拉应力。此外,计算出的等效塑性应变在堆积端部附近达到5.9%,此处沉积层已完成,而塑性应变实际上等于实验测量的DLD加工合金的延展性,即6.2%。通过力-动量平衡和平面应力方法获得的实验测得的残余应力略有不同。
应力强度因子 (SIF) 范围与疲劳裂纹扩展之间的相关性是应用于轻型结构的故障安全设计方法的有力工具。关键作用是精确计算疲劳载荷循环的 SIF。先进的材料加工可以塑造残余应力,使 SIF 计算成为一项具有挑战性的任务。虽然 SIF 叠加成功地解决了拉伸残余应力的考虑问题,但压缩残余应力的处理仍需澄清。这项工作展示了 SIF 叠加原理在包含高压缩残余应力的区域中的应用,这些区域会导致裂纹闭合效应。裂纹闭合取决于残余应力和施加应力的组合载荷,在本研究中被解释为裂纹几何形状的变化。因此,源(即施加或残余应力)与其结果(即相应的 SIF)之间的关系取决于源(即组合载荷)的相互作用。由于这种相互作用,残余应力引起的疲劳行为变化不能仅与残余或施加的 SIF 相关联。这项工作提出了应用 SIF 和残余 SIF 的两种替代定义,从而允许残余 SIF 或应用 SIF 与疲劳行为变化之间建立明确的相关性。
然而,所采用的测试方法,特别是分析程序的差异,似乎导致了更多的问题,而不是提供了一个理解潜在机制的框架。例如,循环疲劳断裂(力学)分析程序背后的假设是什么?分析的测量包括载荷、位移和分层长度,类似于准静态试验,同时忽略层级或以下微观局部裂纹的随机发生,这些裂纹可能受到局部应力场(包括内部残余应力)的影响,这些应力场与从施加的整体载荷假设的应力强度不同。因此,缺乏这样的理解框架随后阻碍了测试数据在材料开发和结构设计中的应用。
原位应力显着影响岩石爆炸损伤,但对受限制压力影响的岩石的损伤演变的定量评估很少。本文通过理论分析和数值模拟分析了包膜压力对爆炸诱导的岩石损伤的影响。使用图像处理技术处理从数值模拟获得的损坏云。提出了损坏变化(η)的概念,以促进图像处理结果的呈现。发现损伤变量与近端的原位应力场同时与静液压压力(P X)呈负相关。相反,在各向异性的原位应力场中,由于岩石中存在箍拉伸应力,η与P X无负相关。建立了肩部和各向异性应力场中η和p x之间的数学关系。引入了各向异性损伤变量(ηk),以描述各向异性比率(K)对岩石损伤的影响,发现随着K值的增加而增加。在静态载荷下的岩石应力分布状态来解释k的急剧增加等于4和5。本研究提供了对原位应力对岩石爆炸损伤的影响的见解,并提出了分析和呈现数据的新方法。
研究摘要 基于人工智能的机械材料替代模型 ➢ “结构-物理场”联系:大量的“科学人工智能”研究侧重于学习“结构-性质”关系,而我的博士研究则侧重于开发基于深度学习的所谓“结构-物理场”联系方法。物理场可以是应变/应力场、势能或电子密度分布。我对物理场预测感兴趣的原因是:1)与单一材料性质相比,物理场包含更全面的信息;2)可以从物理场计算出导数性质(例如从应力场到杨氏模量)。 ➢ 绕过 FEA 计算的基于人工智能的替代模型:我提出了一个条件生成对抗网络