Numerical Simulation of Transient Thermal Field and Residual Stress in Laser Melting Process

以激光熔凝表面强韧化处理为背景,应用空间弹塑性有限单元和高精度数值算法同时考虑材料组织性能的变化模拟工件的温度场及残余应力,研究激光熔凝加工中瞬时温度场及残余应力数值模拟,同时考虑相变潜热及相变塑性的影响,用算例验证了模型的正确性,给出了不同时刻温度场分布及残余应力分布。

Analysis of residual stress gradient in MEMS multi-layer structure

Residual stress and its gradient through the thickness are among the most important properties of as-deposited films. Recently, a new mechanism based on a revised Thomas-Fermi-Dirac (TFD) model was proposed for the origin of intrinsic stress in solid film

Thermoelastic Stresses in SiC Single Crystals Grown by the Physical Vapor Transport Method

A finite element-based thermoelastic anisotropic stress model for hexagonal silicon carbide polytype is developed for the calculation of thermal stresses in SiC crystals grown by the physical vapor transport method. The composite structure of the growing SiC crystal and graphite lid is considered in the model. The thermal expansion match between the crucible lid and SiC crystal is studied for the first time. The influence of thermal stress on the dislocation density and crystal quality is discussed.

The Effect of Periodic Segmentation Cracks on the Interfacial Debonding: Study on Interfacial Stresses

Hard coatings on relatively soft substrate always face the danger of debonding along the interface. Interfacial stresses are considered to be the initial driving force for the interfacial debonding of the relatively strong bonded coatings. Interfacial stresses due to the mismatch of strain between the coating and substrate are simulated with FEM firstly. The distribution of the interfacial stresses is achieved, which confirms an excessive stresses concentration near the interface end. Subsequently, the redistribution of interfacial stresses is calculated for a coating with periodic segmentation cracks. Results indicate that the distribution of interfacial stresses is altered greatly with the periodic segmentation cracks. To reveal the effect of the spacing of the periodic segmentation cracks on the distribution of interfacial stresses, different crack density is modeled within the coating. It is found that that the peak values of the interfacial stresses decrease with the increase of crack density, i.e. with reduction of spacing of segmentation cracks.

An Effective Method of Determining the Residual Stress Gradients in a Micro-Cantilever

A method of determining the micro-cantilever residual stress gradients by studying its deflection and curvature is presented. The stress gradients contribute to both axial load and bending moment, which, in prebuckling regime, cause the structural stiffness change and curving up/down, respectively. As the axial load corresponds to the even polynomial terms of stress gradients and bending moment corresponds to the odd polynomial terms, the deflection itself is not enough to determine the axial load and bending moment. Curvature together with the deflection can uniquely determine these two parameters. Both linear analysis and nonlinear analysis of micro-cantilever deflection under axial load and bending moment are presented. Because of the stiffening effect due to the nonlinearity of (large) deformation, the difference between linear and nonlinear analyses enlarges as the micro-cantilever deflection increases. The model developed in this paper determines the resultant axial load and bending moment due to the stress gradients. Under proper assumptions, the stress gradients profile is obtained through the resultant axial load and bending moment.

Scheme Construction with Numerical Flux Residual Correction (NFRC) and Group Velocity Control (GVC)

For simulating multi-scale complex flow fields like turbulent flows, the high order accurate schemes are preferred. In this paper, a scheme construction with numerical flux residual correction (NFRC) is presented. Any order accurate difference approximation can be obtained with the NFRC. To improve the resolution of the shock, the constructed schemes are modified with group velocity control (GVC) and weighted group velocity control (WGVC). The method of scheme construction is simple, and it is used to solve practical problems.

Ocean Waves Propagating over a Porous Seabed: Residual and Oscillatory Mechanisms

Two mechanisms for the wave-induced pore pressures in a porous seabed, i.e. oscillatory and residual excess pore pressures, have been observed in laboratory experiments and field measurements. Most previous investigations have focused on one of the mechanisms individually. In this paper, an analytical solution for the wave-induced residual pore pressure, which is not available yet, is derived, and compared with the existing experimental data. With the new solution, a parametric analysis is performed to clarify the applicable ranges of two mechanisms. Then, a simplified approximation for the prediction of wave-induced liquefaction potential is proposed for engineering practice.

Evaluación del efecto residual de los sistemas de labranza y control de malezas sobre la dinámica de las malezas, crecimiento y rendimiento del cultivo del frijol (Phaseolus vulgaris L.)

El ensayo se estableció en postrera de 1997 (octubre- diciembre), en la finca experimental La Compañía, ubicada en el municipio de San Marcos Carazo, con el objetivo de evaluar el efecto residual de sistemas de labranza y métodos de control de malezas sobre la dinámica de las malezas, crecimiento, desarrollo y rendimiento del frijol común ( Phaseolus vulgaris L. ). Los tratamientos en estudio fueron arreglados en bloques completos al azar, en un diseño de parcela dividida. Los factores en estudio fueron A: Sistemas de labranza (Cero, mínima y convencional) y B: métodos de control de malezas (químico, período crítico, limpia periódica). Los datos obtenidos fueron sometidos a un análisis de varianza y separación de medias a través de la prueba de rangos múltiples de Tukey, al 5 %. La diversidad de malezas en el área del experimento estuvo representada por 11 especies de la clase monocotiledóneas y 18 especies de la clase dicotiledóneas. Los resultados obtenidos en síntesis son los siguientes: En la abundancia y dominancia de las malezas (cobertura y peso seco), el mejor resultado lo presentó donde se realizaba la labranza mínima, para el caso de los controles el tratamiento que redujo mejor la abundancia fue donde se realizaba el control período crítico y en la dominancia donde se practicaba el control limpia periódica seguido del período critico, para las variables estudiadas abundancia, dominancia (cobertura y peso seco) no hubo efecto residual del experimento anterior después de un año de barbecho. No se presentó diferencias significativas por lo tanto no hubo efecto residual del experimento anterior después de un año de barbecho, para el factor labranza para las variables altura de plantas, número de plantas por hectárea, número de vainas por plantas, peso de mil granos, rendimiento de grano. En los controles no se presentaron diferencias significativas en las variables antes mencionadas por lo tanto no hubo efecto residual del experimento anterior después de un año de barbecho.

Nonlinear fatigue damage model based on the residual strength degradation law

In this paper, a logarithmic expression to describe the residual strength degradation process is developed in order to fatigue test results for normalized carbon steel. The definition and expression of fatigue damage due to symmetrical stress with a constant amplitude are also given. The expression of fatigue damage can also explain the nonlinear properties of fatigue damage. Furthermore, the fatigue damage of structures under random stress is analyzed, and an iterative formula to describe the fatigue damage process is deduced. Finally, an approximate method for evaluating the fatigue life of structures under repeated random stress blocking is presented through various calculation examples.

Finite element analysis on stresses field of normalized layer thickness within ceramic coating on aluminized steel

Multilayer ceramic coatings were fabricated on steel substrate using a combined technique of hot dipping aluminum(HDA) and plasma electrolytic oxidation(PEO). A triangle of normalized layer thickness was created for describing thickness ratios of HDA/PEO coatings. Then, the effect of thickness ratio on stresses field of HDA/PEO coatings subjected to uniform normal contact load was investigated by finite element method. Results show that the surface tensile stress is mainly affected by the thickness ratio of Al layer when the total thickness of coating is unchanged. With the increase of A] layer thickness, the surface tensile stress rises quickly. When Al2O3 layer thickness increases, surface tensile stress is diminished. 'Meanwhile, the maximum shear stress moves rapidly towards internal part of HDA/PEO coatings. Shear stress at the Al2O3/Al interface is minimal when Al2O3 layer and Al layer have the same thickness.

Determinación de la acción residual en diferentes dosis de chlorpyrifos (Lorsban) con énfasis en la dosis mínima, para control de cogollero (Spodoptera frugiperda J.E. Smith; Lepidotera: Noctuidae) en maíz

Este ensayo fue realizado con el objetivo de conocer cuál es el efecto de diferente dosis de chlorpyripos sobre el tiempo de protección, buscando la dosis más adecuada para control del gusano cogollero, spodoptera frugiperda (j.e Smith) , en maíz. De manera que este estudio nos permitiera decidir cuál es el momento indicado de un recuento para una posterior aplicación del pesticida y 6 fundamentalmente bajar los costos de protección. Al evaluar la acción residual se encontró diferencia significativa entre las dosis de 1,0.5, 0.25, 0.125,0.0625 1t/mz de chlorpyrifos. La dosis de 0.25 1t/mz no es diferente de la dosis de 1 1t/mz cuanto a la acción residual de chlorpyrifos y sus promedio de rendimiento tienen también mucha similiridad pero su costo determinan la diferencia. Los resultado conducen a decidir la recomendación de la dosis de 0.25 1t/mz por ser la más económica con una acción residual de 23.3 días y un costo de control de $ 242.55 con 2.2 aplicaciones promedio en todo el periodo del cultivo, a diferencia de la dosis más alta usada de 1 1t/mz con una acción residual de 21.9 días, un promedio de 2.6 aplicaciones y un costo de $ 795.6 y el rendimiento final no es diferente entre ellas. Por otro lado de asegura que con una sola aplicación de chlorpyrifos se garantiza la mortalidad de larvas de spodoptera frugiperda (j.e. Smith) durante a los 5 a 10 días después de aplicación. Todo los anteriores permite dar un lapso estable en el tiempo que se sabe tomar para recuento, decidir la dosis mínima más económica, por su acción residual y bajar así los costó de producción.

Acción residual del hongo entomopatógeno Nomuraea rileyi (Farlow) Samson, en el follaje del maíz (Zea mays) aplicado para control del cogollero Spodoptera frugiperda J.E. Smith (Lepidoptera: noctuidae)

El maíz al igual que otros cultivos es atacado por un complejo de plagas que cuasan merma en la producción. Spodoptera frugiperda J. E. Smith ( Lep. Noctidae) es una de las plagas claves en el cultivo del maíz. El costo de control de S. Frugiperda asciende hasta US$ 9,500.000 anulaes utilizando Chlorpyrifos (Lorasban 4 E) ( hrusca y Gladstone), 1987). Con el propósito de disminuir los costos de control de S. frugiperda se buscan alternativas de control que disminuyen la utilización de los productos químicos: es un candidato con potencial para ser utilizado como insecticida microbial para control de plagas lepidopteras (Ignoffo, 1981). Nomuraea fileye ha sido objeto de muchos estudios en Nicaragua para tratar de implementar su uso. Se realizó una evaluación de la acción residual de conidias de N. Fileyi en el follaje de maíz aplicado para control de SA. Frigiperda: Se probo el efecto sobre la acción residual de dos dosis de conidias; 4.1 x1012 conidias /0.4 ha. Y 4.1 x1011 conidias /0.4 ha y el efecto de tres formulasciones de conidias: conidias mas agua; conidias mas adherente Tritòn x-100 al 0.05% y conidias mas adherente protectivo melaza al 0.05%. El estudio se realizó en el Centro Nacional de Investigación de Granos Básicos “ San Cristóbal” del MIDINRA, Managua, el diseño experimental fue bloques completamente al Azar: las pruebas de acción residual consistieron en bioensayos con larvas de S. Frugiperda y hojas de maíz tratado con conidias recolectadas en el ensayo a los 0,1,2,4y 9 días después de aplicación. Se encontró que no existe efecto significativo de dosis y formulaciones de conidias sobre acción residual: sin embargo hubo una tendencia a obtener una mayor acción residual con la utilización de adherentes: con el adherente protectivo melaza debido a la acción residual hasta 4 días después de aplicación debido a la acción de protección que ejerce sobre las conidias: Se encontró efecto significativo del tiempo de exportación de conidias en el campo sobre acción residual. La acción residual fue poca debido probablemente a la influencia negativa de factores ambientales: El viento y la lluvia provocan diseminación de las conidias: el Vientos y la lluvia provocan diseminación de las conidias: La radiación solar inactiva las conidias reduciendo el periodo de desintegración en el follaje hasta solamente 2-3 días (Ignoffo, 1977). Sabiendo que la acción residual en el follaje del maíz es poca, se debe hacer la aplicación de conidias cuando esté presente en el hospedero en el cultivo: De esta menara habrá mayor oportunidad de inicia un brote de epizootia de micosis en el cultivo. Para investigaciones futuras se recomienda probar dosis más altas de conidias y el uso de adherente protectivos para tratar bajo diferentes condiciones ambientales para comprobar los resultados obtenidos.