摘要：利用混料回归设计建立了Cu-Ni-Sn-Ti活性钎料成分与剪切强度、润湿性能的回归方程,分析了成分质量分数对接头剪切强度和钎料润湿性能的影响规律。结果表明:增加Ti含量有助于提高钎料的润湿性能,但同时也使接头的剪切强度下降;添加适量的Sn能明显改善接头剪切强度和钎料的润湿性能。在综合考虑成分变化对钎料熔化温度区间等影响后,优化设计出用于钎焊连接立方氮化硼超硬材料的w(Ti)=10%~12%、w(Sn)=3%~5.5%的Cu-Ni-Sn-Ti活性钎料。

摘要：借鉴猫科动物脚掌肉垫具有负泊松比结构的缓冲吸能特性,运用结构仿生学原理设计了仿生防护自恢复结构。利用NiTi形状记忆合金超弹性特性和负泊松比结构优异的力学性能,建立了简化的仿生防护自恢复模型,利用LS-DYNA对该模型进行了动态压缩特性和恢复特性模拟分析。同时,利用NiTi形状记忆合金材料制备仿生结构样件,并进行了动态压缩试验测试。结果表明:仿生结构样件在1200 N压力范围内,可实现受压变形后自激恢复的特性;NiTi合金仿生防护结构在压缩载荷的作用下具有优异的变形吸能和自恢复回弹特性;仿真分析结果与试验结果较为符合,较准确地模拟了样件在动态压过程中的变形特性及承载特性。本文研究成果实现了压力载荷作用下仿生防护结构的自动回弹恢复功能,对提高防护装甲的抗冲击、自恢复特性提供了参考。

摘要：为提高模面型面设计的效率与稳定性,提出了一种基于截面线模板的参数化优化方法。首先对2-D截面线的特征和类型进行分析,给出截面线统一的NURBS显式表达式;然后针对截面线的结构特点,提出一种简捷、高效的截面线编辑策略,并设计相应的优化算法。将算法集成到自主开发的冲压成形分析软件DCiP模面设计模块,并与HyperForm的Die Module进行比较,结果表明:算法避免了现有方法中飞逸、越界等异常的发生,简化了用户的操作,缩短了产品的设计周期。

摘要：液晶弹性体(Liquid crystal elastomers,LCEs)因其大且可逆的变形、响应速率快、优异的力学性能、各向异性以及驱动条件简单灵活等特点,在智能构件制造领域被认为具有广泛的应用潜力。为了提升液晶弹性体的成形能力,丰富液晶弹性体的变形模式及其设计方法,提出了利用墨水直写打印工艺编程液晶弹性体复杂变形模式的方法。制备了最大变形率达51%的主链型液晶弹性体,研制适合打印工艺编程的气压挤出高温墨水直写打印设备,探索了墨水直写打印工艺对液晶弹性体性能的影响规律。发现打印速率对液晶弹性体的变形率具有显著影响,随着打印速率的增大,变形率从12%逐渐增大到最大变形率51.8%后不再变化。此外,打印温度可使液晶弹性体的变形率在38.3%~51%之间变化,紫外光照时间可使凝胶分数最高到62.2%,而打印与紫外光照的间隔时间对材料的变形率没有影响。最后通过打印速率编程液晶弹性体弯曲行为,实现了液晶弹性体变形模式和行为的精确控制,证明了墨水直写打印工艺编程液晶弹性体复杂变形模式方法的可行性。

摘要：基于Gurson-Tvergaard-Needleman（GTN）细观损伤模型,扩展其在平面应力、壳单元问题中的应力更新数值算法,研究高强度硼钢热冲压成形过程中板材内部的损伤演化行为。采用响应曲面中心复合试验设计和遗传优化算法,系统地阐述高温下GTN损伤参数的识别方法并获取了热成形高强度硼钢22Mn B5在高温下（600~800℃）的损伤特征参数（0,,,N Ff f f fc）。对耦合损伤的高强度钢板NAKJIMA凸模胀形热冲压过程进行有限元仿真预测,并与试验结果进行对比分析。结果表明：运用响应曲面法确定热冲压高温板材损伤参数的方法是可行的,同时采用GTN损伤模型可以准确模拟高强度钢板热冲压过程中的开裂行为。

摘要：基于GTN损伤模型,采用实验与有限元仿真相结合的方式对高强度7075-T6铝合金在温成形HFQ工艺过程中的损伤演化进行研究。通过扫描电镜观测得铝合金板材在变形中的损伤演化符合孔洞长大、形核、聚合和最终断裂的规律;采用中心复合试验设计法构造拉伸曲线关键变量关于GTN损伤参数的响应曲面模型,进而结合遗传算法确定铝合金板材的损伤参数;通过有限元软件ABAQUS仿真预测不同温度下铝合金方盒拉深过程中的损伤分布情况。结果表明:提高成形温度可使得铝合金板材的成形性得到有效改善,实验观测的板材开裂行为和开裂位置与损伤预测结果相一致,证明了GTN损伤模型在铝合金温冲压成形性仿真分析中的适用性。

摘要：根据天然生物与生俱有的高效散热原理,设计三种可抑制温升,从而预防磨损和疲劳的仿生车辆制动盘,并建立三维计算模型。借助于有限元分析软件ANSYS,研究比较这三种表面形态的仿生制动盘和常规制动盘在紧急制动工况下,温度场和应力场的大小及变化趋势。结果表明,仿生制动盘能够降低制动盘表面的温度梯度和应力集中,从而可减小由于循环应力而导致的热疲劳趋势,其降低幅度从大到小依次为具有网格状凹槽的仿生制动盘、具有放射状凹槽的仿生制动盘和具有环形凹槽的仿生制动盘。摩擦生热降低和散热性的提高是温度梯度下降的主要原因。该模拟研究为今后仿生制动盘的优化设计和试验研究提供了重要参考依据。

摘要：针对汽车覆盖件模具钢的生产需求,设计了锻造模具钢的成分优化实验,研究热处理工艺与其硬度和抗拉强度的关系。结果表明,通过适当的热处理工艺,模具钢试样的淬火硬度可达60～62 HRC,回火硬度为60.5 HRC,抗拉强度达到1 600 MPa。

摘要：针对模具型面设计过程中处理零件外边界凹入部分的工艺补充的问题,提出一种基于平面多段线Offset技术的零件边界光顺算法。在冲压方向上对零件外边界进行投影,基于滚柱法的原理,给出分段投影轮廓线的距离为R的Offset曲线并以圆弧相连。根据闭合的Offset曲线的自交点判断零件投影轮廓光顺区域,得到的光顺区域端点与空间零件外边界的真实光顺区域端点一一对应。结合零件外边界的几何信息,用NURBS曲线及蒙皮法在已判定的光顺区域构建光顺曲线及光顺曲面。采用Offset技术可以精确找出所有需要光顺的区域,可避免出现细小误差和修正问题,具有一定的鲁棒性。将算法集成到自主开发的冲压成形分析软件KMAS模具型面设计模块,并与Dynaform软件和Pam-Stamp软件的光顺结果相比较,试验表明该算法具有很好的有效性和可靠性。

摘要：基于生物非光滑耐磨理论,仿照自然生物体表形态,在光滑标准泥浆泵活塞表面加工凹坑形仿生单元体可显著提高泥浆泵活塞的使用寿命.本文运用正交试验优化技术设计实验方案,以优化仿生活塞结构参数。通过对实验结果进行多元正交多项式回归分析,研究仿生活塞表面凹坑形结构参数对活塞寿命的影响规律.凹坑直径对BW-160型泥浆泵活塞寿命的影响最大,凹坑中心夹角的影响次之,影响最小的因素是凹坑深度.基于正交试验方法优化出的最优泥浆泵仿生活塞结构参数分别为：凹坑直径3mm,凹坑中心夹角10°,凹坑深度4mm.最优仿生活塞在实际现场钻井测试中,可提高活塞寿命1.2倍.