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数值模拟

发布时间:2021-04-01

数值模拟仿真技术研究团队目前共有成员11名,包括教授1名,研究员1名,副研究员4名,助理研究员4名,CAE工程师1名,其中博士学位7人,硕士学位4人。研究领域涉及材料力学性能计算、材料加工工艺优化、材料失效行为分析、材料焊接和热处理结果预测与工艺优化、材料凝固过程模拟以及材料基础理论计算等多个方面,平台致力于材料组织及力学行为“纳观-微观-介观-宏观”尺度上的计算研究,最终实现材料全尺度计算模拟仿真。




研究方向

① 金属材料全流程工艺仿真与优化;

② 金属材料疲劳损伤及失效行为分析;

③ 金属材料微观机理分析;

④ 基于材料基因工程的新材料设计开发;

⑤ 数据库开发及计算机软件工程应用技术。


应用案例

热轧盘条深加工开裂机理研究

通过对热轧工业盘条及其深加工(冷拔、冷镦)金属制品(光亮棒、紧固件等)生产工艺全流程数值模拟仿真分析,并结合系统的试验表征研究,找出造成材料加工开裂的根本原因,从而提出能够消除热轧盘条深加工开裂的技术解决方案。



核电服役管理

“安全高效发展核电”是粤港澳大湾区的能源战略,材料服役性能评价是保障能源装备服役安全的重要手段。围绕核电建设和延寿的重大需求,研究院在核电材料服役管理领域开展了深入的研究工作,包括承接国防科工局重点项目、广东省自然科学基金项目、广东省基础与应用基础研究重大项目、上海电气技术合作项目等。借助“材料基因工程”先进理念,与中广核集团共同开展核电材料服役行为高通量多尺度模拟计算、高辐照注量下服役行为高通量评价技术、多场耦合环境下腐蚀行为高通量评价技术、服役性能在役监检测技术、服役寿命预测技术及其示范应用等五个方面的研究,主要目标是实现大亚湾在役核电机组由设计寿命40年延寿至60年,产生经济效益150亿元。



核电安全端异种金属焊接接头残余应力模拟分析

通过所建的核电安全端异种金属焊接接头的有限元模型,预测了焊接残余应力的分布状态和量值,为改进结构设计和制造工艺提供了理论依据。



材料第一性原理计算

第一性原理计算在新材料设计、材料性能计算和分析,以及材料理化行为机理分析等领域有着重要应用,是目前计算材料学研究领域的重要研究方法,可以在电子和原子层面模拟材料的扩散、腐蚀、热导率、力学等性能,和其他计算方法一起为材料基因工程的研究提供计算模拟基础,是研究院的一个重要研究方向。在核工程领域,它可以研究核反应堆材料在辐照条件下微观缺陷形成与演化的机理(研究院在研项目),模拟水环境下压水堆包壳材料的合金成分对其表面水分子物理化学吸附的影响,从而评估和筛选各种掺杂过渡金属元素在包壳材料耐腐蚀性能上的作用(研究院专家已完成工作)。




材料本构模拟

通过研究材料(主要是复合材料、金属和合金材料)本构关系及其力学行为,应用软件对材料的损伤及破坏过程进行数值模拟仿真,进一步分析材料破坏的微观机理并对材料的疲劳寿命进行预测。本构关系模型的实现计算方法主要是宏观有限元法和晶体塑性有限元法。


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