针对静止状态下飞机蒙皮表面残冰检测问题，提出一种超声导波检测技术，通过提取时域和频域的特征参数变化，实现板状结构表面的透明冰、混合冰、霜冰3种类型区分和积冰厚度判断。首先通过ABAQUS仿真软件采集超声Lamb波S0模态信号，在时域内观察随厚度和类型变化引起的S0模态幅值衰减程度，同时在频域内引入积冰系数，最终实现了关于厚度和类型的非线性映射。其次，对使用Lamb波分辨3种不同类型积冰的厚度进行了实验验证，对比仿真结果表明该方法存在一定可行性。最后，总结了判断积冰种类和厚度的方法。

防弹玻璃是重要的军民共用透明窗口材料, 兼具多种特殊功能和结构承载力。提出一种由无机玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯(PC)三种材料根据不同组合热压而成的防弹玻璃模型, 以提高防弹玻璃的抗冲击性并实现材料的轻量化。利用ABAQUS软件, 采用数值模拟的方法, 分析了该防弹玻璃受冲击过程中的应力应变行为。模拟结果表明, 在相同厚度时, 层数愈多应力分布愈集中, 变形的范围越小; 材料的抗冲击性与厚度成正比。在优化条件下模拟该新型结构防弹玻璃的结果表明, 14 mm厚度可抵抗7.62 mm弹头600 m/s速度的正面冲击。

激光在热弹效应下激发出的声表面波，在柱状材料表面传播过程中发生相移现象。通过有限元方法对铝材圆柱中表面波相位变化规律以及表面波与缺陷作用机理进行数值模拟。数值研究表明: 激光产生的表面波负相位最强，传播过程中负相位向正相位移动，相位差逐渐减小，180°左右正负相位强度大致相等，之后正相位继续增强、负相位持续减弱，并且沿圆周每传播一周，其相位发生一次翻转，缺陷产生的表面反射波有同样的相位变化现象；通过B扫图发现RRcw随缺陷角度增大变得模糊，RRccw随缺陷角度增大变得明显。说明反射波产生时间的长短与受干扰程度成正比，针对柱状材料表面缺陷提出了合理的检测范围；对不同深度缺陷数值模拟发现，深度变化使得P波峰在接收时间上发生延迟，推测P波峰传播路径并提出相应公式进行证明，计算结果与模拟结果吻合度较高，可通过此公式定量缺陷深度信息。以上研究结果为超声波检测柱状材料表面缺陷提供了有效参考。

村镇传统民居的屋面系统多为坡屋面系统, 但传统坡屋面系统施工复杂, 安全性较差, 保温不足, 已不能满足建设新农村的需要, 现设计一种新型钢丝网架瓦形保温屋面板来替代传统的坡屋面系统。本文从屋面板的原材料、瓦形、结构出发, 选用纤维水泥基材料作为基材, 钢丝网架保温复合板作为保温层, 采用Abaqus软件根据现有的瓦形建模, 设计出鳞形瓦屋面板、波形瓦屋面板和筒形瓦屋面板。对以上三种瓦形屋面板进行模拟抗弯计算, 选出具有最优力学性能的瓦形制作钢丝网架瓦形保温屋面板。本研究制作的屋面板尺寸为4 500 mm×835 mm×185 mm, 自重为159 kg/m2, 传热系数为0.45 W/(m2·K)。通过三点抗弯性能测试, 在4 020 mm跨距下, 该屋面板所能承受的最大载荷为8.70 kN, 实际测试弯矩为8.74 kN·m。基于装配式思想制作的新型钢丝网架瓦形保温屋面板具有优良的力学性能和保温性能, 为特色传统村镇坡屋面系统的研究提供参考。

超声兰姆(Lamb)波无损检测技术是薄板结构应用很广的技术。针对由基准差信号提取损伤散射信号技术在应用中存在实用性差的问题, 该文提出了一种采用Lamb波时间反转聚焦原理结合椭圆法定位的方法。该方法首先根据ABAQUS仿真分析得到实验的可行性, 通过采集Lmab波反转聚焦信号得到时间延时, 计算出损伤与传感器的距离, 再通过几何定位得到损伤位置。结果表明, 该方法不仅能快速得到所需采集的信号, 也能准确地实现损伤定位, 达到提高薄板损伤检测能力的目的。

为了进一步阐释激光弯曲成形以及边缘效应机理及其控制策略,基于ABAQUS有限元分析软件,建立了不锈钢-低碳钢-不锈钢层状复合板的激光热成形模型,对激光扫描过程中复合板的层间温度场与应力应变场进行了量化分析。研究发现:不锈钢与低碳钢导热性能的差异有利于弯曲角度的形成;造成边缘效应的主要原因是加热路径上温度及板内约束的非均匀化分布;重复加热的方式可以改善表面温度分布,提高成形精度。提出了4种新的扫描策略,最大可使表面温度的相对变化率降低36%,加热线上弯曲角的相对变化率降低51.8%,提高了成形精度,为工业化生产中复合板弯曲成形扫描策略的选择提供了参考。

为了研究离心熔铸反射镜制造技术中热历史状态（成型温度及冷却速度）对成型效果的影响，采用有限元分析软件Abaqus对不同的成型温度及冷却速率进行仿真分析，确定成型温度为950 ℃、冷却速率为1 ℃/s时可以完成反射镜在模具中的充模和成型; 之后进行离心熔铸试验并对成型结果进行测量。在冷却速度大于1 ℃/s时，反射镜由于冷却后局部残余应力过大，导致其发生碎裂。同时通过对仿真结果、理论计算结果以及试验结果的分析对比，得到反射镜边缘的轴向高度与理论值相差10.12 mm，具有较大的面型误差，产生面型误差的原因是由于在高温成型冷却后反射镜体积收缩导致面型发生变化。

针对选区激光熔化单层316L, 采用ABAQUS软件, 利用DFLUX子程序编译移动双椭球热源并结合USDFLD子程序实现材料属性转变的方法数值模拟SLM过程, 考虑了材料由粉体转化为实体的热物性参数和相变潜热对SLM的影响, 分析了单层扫描过程中温度场的变化规律, 包括扫描轨道中点的温度变化、熔池存在时间以及熔池结构。研究结果发现, 随着扫描轨道逐渐增加, 扫描轨道中点的峰值温度、熔池存在时间及熔池结构在初始阶段增幅较大, 之后变得相对平缓并达到稳定状态。表明在SLM过程中, 随着扫描轨道增加, 扫描区域的温度场会逐渐处于动态稳定状态。

小孔构件是典型的应力集中细节, 其易在疲劳载荷下产生裂纹, 影响关键结构的使用性能和服役寿命。为了研究双面冲击次序对小孔件强化效果的影响, 对双面激光同时冲击强化(双面对冲)和依次冲击强化的TC4-DT小孔构件进行了疲劳拉伸试验, 并利用ABAQUS有限元软件, 对两种冲击次序强化后的残余应力分布进行了仿真。结果表明, 双面对冲的试样疲劳增益是双面激光依次冲击强化后的2倍以上; 双面对冲后小孔件的应力分布更均匀, 其疲劳源明显偏离厚度中点处, 而双面激光依次冲击时, 两激光冲击表面的残余应力差较大。仿真结果与试验有较好的一致性。

针对316L不锈钢金属粉末选择性激光熔化过程,利用ABAQUS有限元软件,考虑了材料热物性参数随温度变化特性和相变潜热的影响,实现了激光高斯热源的移动加载,建立了三维瞬态温度场模型。研究了相同扫描参数下,扫描道与扫描道之间温度的影响和不同搭接率情况下温度影响的变化。模拟结果表明,由于热积累效应,随着扫描道的增加,各扫描道中心点最高温度有小幅度的上升;当前扫描道会对后续扫描道有一定的预热作用,对前一扫描道又会有重新加热的作用,扫描道之间会有一定的相互影响;不同的搭接率形成的温度场差异很大。