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裂纹尖端塑性区和无位错区的微观模拟

金属学报 2004年第2期40卷 159-162页

作者：钱才富姜忠军陈平段成红崔文勇北京化工大学过程装备与控制工程系北京100029

用细观断裂力学研究了刃型位错从Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅰ+Ⅱ复合型裂纹尖端沿多个滑移面的发射以及裂纹周围无位错区和塑性区的形状和大小,结果表明,Ⅱ型裂纹塑性区形状和宏观断裂力学算出的塑性区形状有所不同,而Ⅰ型裂纹塑性区形状则类似;当... 详细信息

用细观断裂力学研究了刃型位错从Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅰ+Ⅱ复合型裂纹尖端沿多个滑移面的发射以及裂纹周围无位错区和塑性区的形状和大小,结果表明,Ⅱ型裂纹塑性区形状和宏观断裂力学算出的塑性区形状有所不同,而Ⅰ型裂纹塑性区形状则类似;当外载荷相同时,Ⅱ型裂纹的塑性区比Ⅰ型裂纹的塑性区要大得多;复合型裂纹的塑性区形状和大小更接近Ⅱ型裂纹,各种裂纹尖端周围均存在无位错区,其形状与相应的塑性区相似。

关键词：位错发射塑性区无位错区断裂力学裂纹微观模拟

基于DIGIMAT的碳纤维增强环氧树脂编织复合材料的力学性能

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纺织学报 2023年第7期44卷 126-131页

作者：段成红吴港本罗翔鹏北京化工大学机电工程学院北京100029

为准确预测不同编织工艺参数下编织复合材料的等效弹性性能,拓宽碳纤维增强环氧树脂编织复合材料的应用领域。建立了考虑随纤维路经产生扭结缺陷的二维三轴编织复合材料的代表性体积单元(RVE),并基于平均场均匀化方法,利用DIGIMAT预测... 详细信息

为准确预测不同编织工艺参数下编织复合材料的等效弹性性能,拓宽碳纤维增强环氧树脂编织复合材料的应用领域。建立了考虑随纤维路经产生扭结缺陷的二维三轴编织复合材料的代表性体积单元(RVE),并基于平均场均匀化方法,利用DIGIMAT预测复合材料的等效弹性模量,分析不同编织角对编织复合材料等效工程常数的影响规律;其次基于强度失效准则,预测编织复合材料在单轴拉伸加载情况下的力学性能;最后通过数值模拟获得编织复合材料RVE的应力与应变。结果表明:预测的编织参数对等效工程常数的影响规律与试验测量一致,获得的应力、应变可为进一步研究其损伤破坏行为提供参考。

关键词：编织复合材料力学性能代表性体积单元 DIGIMAT 编织角

基于温度和频率的橡胶本构模型及减振器振动性能研究

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振动与冲击 2024年第16期43卷 256-262,294页

作者：段成红王福军罗翔鹏刘晶北京化工大学机电工程学院北京100029 航天材料及工艺研究所北京100076

随着我国航天事业的高速发展,特种电子通信设备等各类电子设备被广泛应用于航天器中。由于在发射过程中的剧烈振动,以及在太空中可能遇到的各种冲击和压力变化,这类电子设备的振动问题需重点关注,常采用橡胶减振器进行减振。针对橡胶减... 详细信息

随着我国航天事业的高速发展,特种电子通信设备等各类电子设备被广泛应用于航天器中。由于在发射过程中的剧烈振动,以及在太空中可能遇到的各种冲击和压力变化,这类电子设备的振动问题需重点关注,常采用橡胶减振器进行减振。针对橡胶减振器,首先考虑橡胶材料的频率相关性与温度相关性,推导了修正六参数分数导数模型;其次对带橡胶减振器的电子设备进行了正弦与随机振动试验;再次对结构进行有限元分析,并将有限元分析结果与试验结果对比;最后通过有限元分析预测不同温度的减振性能。结果表明,修正六参数分数导数模型能够较好地表征橡胶振动性能,且橡胶减振器具有良好的减振性能,但其减振效果随着温度降低而下降。

关键词：橡胶本构频率与温度振动有限元分析

激光熔化沉积稀释率对重熔行为与致密度的影响

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材料导报 2023年第6期37卷 151-158页

作者：段成红池瀚林罗翔鹏宫鹏杰北京化工大学机电工程学院北京100029 北京化工大学化工设备设计研究所北京100029

由于激光熔化沉积(Laser melting deposition,LMD)制造的零件存在气孔、熔合不良、微裂纹、杂质等固有缺陷,其疲劳力学性能一般低于传统工艺制造的零件。为了减少LMD零件中的缺陷,研究激光熔化沉积过程中缺陷形成与控制机理是十分必要... 详细信息

由于激光熔化沉积(Laser melting deposition,LMD)制造的零件存在气孔、熔合不良、微裂纹、杂质等固有缺陷,其疲劳力学性能一般低于传统工艺制造的零件。为了减少LMD零件中的缺陷,研究激光熔化沉积过程中缺陷形成与控制机理是十分必要的。本研究利用三维有限元模拟结合显微观察法分析阐明了激光熔化沉积过程中单道稀释率对重熔行为与沉积零件致密度的影响。首先测量了不同工艺参数下LMD零件的致密度,建立了单道沉积面能量密度与零件致密度的拟合曲线;然后研究了工艺参数对单道沉积几何特征的影响规律,以及单道沉积稀释率对零件沉积过程中重熔行为的影响;最后建立了单道沉积稀释率与零件致密度的拟合曲线,并发现其拟合度更高。本研究对激光熔化沉积过程中零件致密度控制具有一定的指导意义。

关键词：致密度激光熔化沉积(LMD) 稀释率重熔行为

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激光清洗在石化领域的应用前景浅析

光电工程 2020年第11期47卷 1-13页

作者：段成红陈晓奎罗翔鹏北京化工大学机电工程学院北京100029

激光清洗是利用激光高能量特点去除基体表面附着物的表面工程技术,逐渐在微电子、模具、建筑和航空航天等领域示范应用。石化作为国民经济的支柱产业,却鲜有激光清洗技术应用的报道。本文介绍了石化领域清洗需求和技术现状,发现现有技... 详细信息

激光清洗是利用激光高能量特点去除基体表面附着物的表面工程技术,逐渐在微电子、模具、建筑和航空航天等领域示范应用。石化作为国民经济的支柱产业,却鲜有激光清洗技术应用的报道。本文介绍了石化领域清洗需求和技术现状,发现现有技术不能完全满足石化行业发展新要求,综述了近年来国内外激光清洗技术的发展,其为激光清洗在石化领域的应用提供了理论基础和思路参考,分析了激光清洗技术在石化领域的应用场合,并浅析了具体的研究方向及应用前景。

关键词：激光清洗技术石化领域应用场合

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先胀后焊过程中接头残余接触压力的变化

压力容器 2006年第7期23卷 27-32页

作者：段成红钱才富北京化工大学机电工程学院北京100029

建立了胀焊结合的管子与管板连接接头的三维有限元模型,研究了液压胀接接头在焊接热影响过程中管子与管板接触面上的残余接触压力的分布和变化。结果发现,受焊接热影响后,胀接残余接触压力经过了消失和逐渐恢复的过程,其数值最终几乎不变。

关键词：胀焊接头有限元分析残余接触压力

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考虑非线性的法兰接头三维有限元分析

北京化工大学学报（自然科学版） 1999年第2期26卷 51-55页

作者：曹宝刚段成红国巨发徐鸿北京化工大学机械工程学院

法兰接头三维有限元模型包括法兰环、垫片、螺栓、连接壳体和焊缝，考虑了垫片材料受压时应力应变的非线性关系。模型为参数化模型，可以方便地更改各参数的数值，以便研究法兰接头的几何尺寸、材料性质和载荷大小对法兰接头强度与紧... 详细信息

法兰接头三维有限元模型包括法兰环、垫片、螺栓、连接壳体和焊缝，考虑了垫片材料受压时应力应变的非线性关系。模型为参数化模型，可以方便地更改各参数的数值，以便研究法兰接头的几何尺寸、材料性质和载荷大小对法兰接头强度与紧密性的影响。研究中考虑了两个加载过程：螺栓拧紧过程和施加内压过程。研究可以同时分析在螺栓拧紧过程和加压过程中法兰接头的整体性以及在加压过程中的法兰接头的密封性能。研究中，法兰环的弯曲、螺栓的弯曲和拉伸及垫片压应力的不均匀分布都可以模拟；结构尺寸、材料特性、螺栓拧紧程度和法兰接头的内压载荷对法兰接头的影响都可进行系统地分析。

关键词：螺栓法兰接头垫片非线性法兰接头密封性能

激光增材制造工业级构件变形快速预测方法研究

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应用激光 2021年第3期41卷 575-582页

作者：曹先堃罗翔鹏段成红北京化工大学机电工程学院北京100029

基于修正的固有应变方法,研究解决热-机械耦合模拟虽结果精度高,但由于计算难以收敛、耗时久等原因,无法预测工业级构件变形的难题。首先,选取小尺寸局部模型模拟激光熔化沉积(LMD)过程,从热-机械耦合计算结果中提取固有应变。其次,利... 详细信息

基于修正的固有应变方法,研究解决热-机械耦合模拟虽结果精度高,但由于计算难以收敛、耗时久等原因,无法预测工业级构件变形的难题。首先,选取小尺寸局部模型模拟激光熔化沉积(LMD)过程,从热-机械耦合计算结果中提取固有应变。其次,利用固有应变法,预测了在一端具有固定支撑约束的基板上单道沉积24层薄壁零件后基板的变形情况,通过与热-机械耦合模拟结果对比,发现固有应变法预测的基板底面中心线上最大变形量的偏差为3.27%,基底自由端变形量的平均偏差为4.15%。同时发现,3 mm为固有应变法中等效数值层的最优高度,其可兼顾计算的准确性和效率。最后,进行了扫描路径的优化,通过对比6种扫描路径,发现层间来回交替扫描模式下的变形量最小。在此基础上,结合固有应变方法,实现了工业级核电应急柴油机凸轮轴在LMD过程后的变形趋势预测。结果表明:凸轮轴两侧变形量最大,为1.47 mm;移除支撑后,两端向上翘曲,最大变形增至2.16 mm,但其最大变形位置没有发生变化。整个计算过程仅耗时9.5 h,这对于实现工业级LMD构件的快速变形预测具有重要意义。

关键词：激光熔化沉积固有应变方法快速变形预测数值模拟

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三维机织复合材料力学性能的研究进展

毛纺科技 2022年第11期50卷 101-107页

作者：段成红吴港本罗翔鹏北京化工大学机电工程学院北京100029

三维机织复合材料因其优异的力学性能广泛应用于航空、航天等诸多领域,因此准确预报其力学性能十分必要。文章主要综述了近几年来国内外学者对三维机织复合材料力学性能的研究进展,其中包括试验研究和理论研究。综合分析认为:三维机织... 详细信息

三维机织复合材料因其优异的力学性能广泛应用于航空、航天等诸多领域,因此准确预报其力学性能十分必要。文章主要综述了近几年来国内外学者对三维机织复合材料力学性能的研究进展,其中包括试验研究和理论研究。综合分析认为:三维机织复合材料力学性能在压缩、拉伸、剪切等方面的试验研究已经取得了一些成果,但多物理场耦合力学行为需要进一步深入研究;细观尺度建模应考虑纱线挤压、扭结等缺陷;机织复合材料的本构模型、强度准则及组成的宏观结构的研究需要加强,文章为三维机织复合材料力学性能的研究提供了参考。

关键词：机织复合材料力学性能试验研究理论模型多尺度