频域分割的复合超声热应变成像

在超声热应变成像(TSI)中,二维TSI图像中加热区域即感兴趣区域(ROI)的后方(远离声源方向)由于热声棱镜效应、互相关函数峰值误判等可能出现较强的噪声,影响对热区的识别。为对TSI图像降噪并优化ROI的选取,提出一种频域分割的复合超声热应变成像方法。首先,对加热过程中超声成像得到的射频数据进行频段划分,将划分后每个频段的数据视作一次独立成像的结果。其次,利用不同频段数据分别进行TSI计算,所得ROI的形态及其中的热应变分布有很好的一致性,而噪声分布差异较大。基于此对ROI与噪声区域进行区分,通过多频段TSI的复合实现降噪。最后,对降噪后的TSI图像,借助径向梯度指标实现ROI的识别。基于数值仿真和离体猪脂肪加热实验,对所建立的方法进行了验证,仿真中ROI热应变成像的对比度提升了1.7 dB,实验中提升了13.6 dB。

基于激光散斑数字图像相关法的热应变测量

为了解决常规数字图像相关法应用于高温工况下热应变测量时,人工制作的散斑受高热载荷冲击容易出现变色、熔化、脱落的问题,采用激光散斑作为数字图像相关法特征纹理的方法,计算温度变化前后散斑图像相关性来测量金属热应变,进行了非真空环境下加热试件的实验,以及在管式加热炉中分别对铝试件和钨试件进行人工散斑和激光散斑的真空加热实验对比,取得了相应的散斑图像,并计算出平均应变曲线数据。结果表明,在非真空环境下,由于热流扰动导致激光散斑图像抖动较大,测量出的热应变曲线存在较大的干扰噪声;铝从室温升至450℃和钨从室温升至800℃的热应变与人工散斑结果相对一致;激光散斑数字图像相关法在类似聚变堆偏滤器高真空、高热流条件下,可以有效地测出金属壁面的动态热应变。该研究为聚变堆偏滤器第一壁材料的损伤诊断提供了新思路。

小型化电子产品热应变作用下接触传热仿真分析

在设计小型化结构特征电子产品的过程中,组件在工作时的热应变对接触传热影响难以估算.针对此问题,以聚丙烯(PP)和316不锈钢(SS316)材料作为研究对象,采用粗糙度微观理论建立粗糙接触面等效接触几何模型,研究其接触传热.采用有限元方法模拟PP/SS316、SS316/SS316组合模型的热应变,采用计算流体力学方法研究热应变模型的传热过程.结果表明:在普通工业和消费电子领域的传热仿真中,微米和亚毫米级间隙中的气体对流和辐射对总传热影响可以忽略;圆台模型更适合于描述高弹性模量材料的粗糙峰;PP/SS316组合热应变主要发生在接触面平坦位置,热变形量大为2.6μm;接触间隙空气传热通量占比随间隙和材料热导率的增加而减少,而与材料使用温度无关.

层状碳纤维复合材料结构热应变光纤传感特性研究

针对高分辨率遥感卫星关键载荷复合材料支撑结构热变形光纤在轨监测需求,研究层状复合材料结构热应变光纤光栅传感特性。首先,采用有限元方法分析得出层状复合材料结构在局部热载荷作用下热应变场分布特征;然后,制作层状复合材料结构试件,建立光纤光栅热应变监测实验系统;最后,以同样尺寸的铝合金结构为对比试件,实验分析T700级碳纤维增强复合材料层压板的热应变传感特性。实验数据表明,在30~100℃范围内,碳纤维复合材料结构热应变随温度升高而近似线性增大,但其热应变量明显小于同一温度下铝合金结构热应变;碳纤维复合材料的热应变场呈各向异性分布特征,100℃时其轴向和径向应变的光纤光栅测量值分别为155.8με、181.3με,与仿真计算结果的平均相对误差为1.58%、1.52%。利用光纤光栅传感器能够有效测量碳纤维复合材料结构的热应变,研究结果可为高分辨率遥感卫星层状复合材料结构光纤在轨监测提供参考。

基于有限元模拟薄膜热流计热应变分析

实现高超声速飞行器表面气动热的精准监测,对于飞行器表面热防护材料的优化具有重要意义。针对超高声速飞行器表面原位集成薄膜热流计的结构可靠性问题,采用有限元模拟的方法建立薄膜热流计的多物理场仿真模型,分析了热流计基底上表面和热阻层下表面的热应变,分别对比不同基底厚度和热阻层厚度下的应变结果。最后,总结了热流计表面的体积应变和等效偏应变的变化趋势,为热流计的设计和优化提供了指导性依据。

航天器板状部件在轨热应变FBG测量方法研究

以SAR卫星天线为代表的航天器板状部件在航天领域应用广泛,在轨环境导致的该类型部件热应变对航天器测量精度的影响不容忽视。为补偿在轨热应变导致的航天器测量误差,提出了一种基于光纤光栅传感网络的板状部件在轨热应变测量方法,在阐述测量原理的基础上,利用ABAQUS进行了热应变仿真分析,进而设计了基于光纤光栅传感网络的在轨热应变测量系统,开展了测量实验。结果表明,文章提出的方法测量相对误差小于5%,可实现航天器板状部件在轨热应变的高精度测量。

Ni-W纳米结构梯度镀层的制备、表征及热应变特性

采用电沉积方法并调节镀液温度、电流密度等工艺参数制备Ni-W纳米结构梯度镀层.SEM能谱测试及X射线衍射测试表明,沿镀层生长方向,钨含量逐渐增加,晶粒尺寸由10.9nm递减到1.5nm,晶格畸变度逐渐增大,镀层由纳米晶逐步过渡到非晶结构.结构呈连续梯度分布.热应变特性研究表明,沿镀层厚度方向,热应变变化平缓,有效地缓解了界面处材料热失配,从而缓和了材料的热应力.

植入复合绝缘子芯棒内的光纤布拉格光栅热应变和应力应变分析

光纤布拉格光栅以其良好的绝缘性能、微小的体积以及抗电磁干扰的优势,成为复合绝缘子运行状况监测的重要手段。为了弄清光纤复合绝缘子内布拉格光栅应变情况,利用有限元法分析了植入复合绝缘子芯棒内的光纤布拉格光栅热应变和应力应变,得出了在复合绝缘子自身结构应力及温度变化导致的热应力综合作用下,光栅的中心波长以及反射光谱与芯棒结构及材料参数之间的关系,得出了光栅应变灵敏度系数与基体材料的结构参数之间的关系;并根据热应变情况计算出在金具压接区部位的光栅温度灵敏度系数,利用绝缘子典型部位温度变化模拟分析了光纤光栅的反射谱变化。这些研究为光纤复合绝缘子的应用推广提供了理论支持。

计及热应变的空间曲梁的刚-柔耦合动力学

研究带中心刚体的作大范围运动的空间曲梁的刚-柔耦合动力学.结合混合坐标法和绝对坐标法的特点,取与中心刚体大范围运动有关的变量和柔性梁各单元节点相对中心刚体连体基的位移和斜率作为广义坐标,建立了一种新的柔性梁的刚柔耦合模型.基于精确的应变和位移的关系式,根据Jourdian速度变分原理,建立了带中心刚体柔性曲梁的有限元离散的动力学方程.数值对比了空间曲梁系统和空间直梁系统的刚柔耦合动力学性质,用能量守恒规律验证了文中曲梁模型的合理性.在此基础上,在应变能中计及热应变,研究温度增高引起的曲梁的热膨胀对系统的动力学性态的影响.

考虑瞬态热应变的钢筋混凝土板火灾反应分析

基于非线性温度场理论,编制了钢筋混凝土构件的温度场分析程序;通过对不同温度-应力途径试件力学行为的对比分析,说明了瞬态热应变的重要性,并提出双轴受压状态下瞬态热应变计算模型和瞬态模量的概念;根据大挠度板单元和热弹塑性本构模型,建立了钢筋混凝土双向板的有限元计算模型,对3块钢筋混凝土双向板的火灾行为进行数值模拟,分析了瞬态热应变和膨胀应变对其火灾行为的影响.计算结果表明,计算模型结果与试验结果吻合较好,验证了瞬态热应变模型的有效性,参数分析得出膨胀应变和瞬态热应变对钢筋混凝土双向板的火灾行为有重要影响.

红外光学薄膜的热应变效应分析

引入了一个分析红外光学薄膜热应变效应的模型 ,并针对具体情况 ,对模型作了必要的改进。应用新模型对高温淀积薄膜的冷却过程进行了模拟计算 ,得出了冷却后薄膜平均折射率与多个薄膜工艺和材料参数的关系 ,并对模拟结果作了相应的比较分析。

高Ge成份SiGe合金弛豫及热应变的Raman光谱研究

采用Raman光谱对高Ge含量的锗硅合金中的应变驰豫进行研究 ,运用Mooney的两种方法对合金中Ge成分及应力进行了分析 ,并用HRXRD对其分析结果进行了验证。最后分析了热应变对Si1 xGex外延的影响。

竹材表面热应变特性的研究

在竹胶合板生产中,由于多种因素的影响,竹材表面会产生一定的粗糙度,其中热应变是一个重要的因素。通过用“热进热出”工艺和“冷进冷出”工艺对竹材进行热压处理,并用表面粗糙度测试仪对竹材表面进行测量,发现竹材的表面粗糙度不仅与竹材本身构造有关,而且与其处理工艺有密切的关系。研究结果表明,用“冷进冷出”工艺处理的竹材表面的热应变比用“热进热出”工艺处理的竹材表面的热应变要小得多,因此,竹材表面的粗糙度也要小得多。

人体热应变预测方法标准在热安全评价中的应用

工业生产中存在着大量的高温工作环境,如高温生产车间或夏季露天作业环境等。高温工作环境可能导致人体体温升高、出汗脱水,对人体安全造成危害。建立人体热生理响应模型,通过计算得出人体生理指标变化,从而判断人体安全状态,是有效的人体安全评价方法。ISO 7933是人体热应变计算方法的国际标准。在考虑了环境和人体的多种情况下,给出人体相关生理参数的计算方法。基于此方法,与人体热安全阈值相结合,建立人体热安全评价方法,并给出了典型热环境下的算例。该方法也可用于评价热防护服的有效性。

球栅阵列倒装焊封装中的热应变值的测试

利用高温云纹实验方法测试球栅阵列 (BGA)封装焊点的热应变 ,采用硅橡胶试件光栅复制技术 ,使测试环境温度提高到 2 0 0℃ .通过实时热应变测量 ,得到各焊点的热应变关系以及封装材料、电路板各部分的热应变分布状况 。

混凝土的瞬态热应变及其计算

为了模拟火灾中混凝土的瞬态热应变,提出2种方法:修改材料的热膨胀系数和修改材料的弹性系数.第1种方法以ABAQUS为平台,通过编制子程序修改材料的热膨胀系数.第2种方法通过理论推导,将瞬态热应变的计算转变为修改材料的弹性系数.算例结果表明2种方法均是合理的.

组织和氢对15MnVNq钢焊接热应变脆化的影响

本文对15MnVNq钢进行热处理及电解渗氢后,用三点弯曲方法对不同取向、不同组织的热应变脆化进行了研究,认为加工硬化促进了钢中C、N扩散集聚,从而导致其脆化;Z向试样的热应变脆化倾向明显高于y向试样;淬火组织比其它组织的热应变脆化倾向大;氢使热应变材料进一步脆化;条片状夹杂物起到预制缺口的作用,特别能使淬火状态的热应变脆化大大提高。

基于ANSYS的瞄准镜温差热应变仿真分析

为了分析环境温差对瞄准镜光学系统的影响机理,研究光学透镜在径向和轴向温差作用下的变形规律,该文首先利用传热学和光机系统设计知识进行理论分析,然后利用ANSYS对径向、轴向温差分别为1℃、2℃、3℃、4℃、5℃、-1℃、-2℃、-3℃、-4℃、-5℃时的各透镜进行了仿真分析。得到各透镜的瞬态温度场分布和总应变云图,并绘出总应变随径向、轴向温差的变化曲线。仿真结果表明:透镜温度场沿径向和轴向成梯度分布;径向温差最大总应变出现在透镜高温侧的边缘处,轴向温差最大总应变出现在透镜高温侧的中心位置;在温差相同时,轴向温差对透镜热应变的影响较径向温差大;最大总应变均随温差线性变化。

Ni/ZrO_2梯度镀层高温氧化性能及热应变特性

采用复合电沉积法制备Ni/ZrO2梯度镀层。SEM测试表明,沿镀层生长方向,ZrO2含量由0逐渐增加到21%(体积分数),呈梯度分布;高温氧化实验结果表明,梯度镀层在800℃处理24h后氧化增重仅为纯镍镀层的1/6,氧化处理并未改变镀层中ZrO2微粒的梯度分布。结构分析表明,ZrO2微粒的掺杂使梯度镀层晶粒细化,结晶细致,可阻止高温氧化时氧原子向金属内部扩散。弥散分布的ZrO2对金属镍高温氧化时具有活性元素效应,可阻止Ni的短路扩散,降低氧化增重速率。因此,Ni/ZrO2梯度镀层具有优良的高温氧化性能,可用于高温氧化气氛之中。热应变特性研究表明,沿镀层厚度方向,热应变变化平缓,有效地缓解了界面处材料热失配,从而降低了材料的热应力。

用改进的混合方法分析微电子封装热应变场

介绍一种可用于微电子封装局部应变场分析的实验/计算混合方法,该方法结合了有限元的整体/局部模型和实时的激光云纹干涉技术,利用激光云纹干涉技术所测得的应变场来校核有限元整体模型的计算结果,并用整体模型的结果作为局部模型的边界条件,对实验难以确定的封装结构局部位置的应力、应变场进行分析.用这种方法对可控坍塌倒装封装结构在热载荷作用下焊球内的应变场分布进行了分析,结果表明该方法能够提供封装结构内应力-应变场分布的准确和可靠的结果,为微电子封装的可靠性分析提供重要的依据.