热障涂层在机械载荷与激光联合作用下的变形与破坏研究

在以激光器为热源和机械加载的工作环境中对热—力联合作用下含有梯度层的热障涂层的变形和破坏行为进行研究。通过实验,分析讨论热障涂层破坏形式以及涂层厚度和梯度层的影响。在有限元分析中,考虑材料的塑性变形以及物理性质随温度变化的情况,模拟实验过程中应力和应变的时空分布,模拟结果与实验观察现象和结果吻合良好。

船用发电柴油机排气阀三维稳态温度场分析

分析某船用发电柴油机排气阀的工作环境及失效机理,建立柴油机排气阀的传热边界条件,结合ANSYS有限元分析软件,得出了排气门工作时的稳态温度场分布,为相关故障诊断提供参考依据。

三通件多向加载成形热力耦合有限元分析

多向加载是通过在轴向和侧向同时或顺序地施加载荷,可以一次成形出多个方向上具有空腔的复杂构件,减少了加工工序,且提高了成形质量,为高效率、高质量成形复杂整体构件(如三通件)提供了有效途径。然而,三通件多向加载成形影响参数多、机理复杂,本文基于DEFORM-3D,建立了三通件多向加载成形热力耦合刚粘塑性有限元模型,并验证了其可靠性。在此基础上确定了加载方案,获得40Cr钢三通件多向加载成形过程中行程载荷曲线及速度场、温度场、应力-应变场的分布规律。结果表明,按本文确定的加载方案,成形初期在水平支管上出现明显的分流线,分流线处易出现裂纹;水平支管先于垂直支管成形完毕,在水平支管成形完毕时水平冲头的载荷迅速升高,而当整体成形快完毕时,水平冲头和垂直冲头的载荷都急剧升高;成形过程中坯料芯部为大变形区,变形速率大,塑性变形热使坯料芯部出现明显温升。该研究为三通件多向加载成形工艺参数的优化,以及缺陷的控制,提供了指导。

参数化有限元程序在活塞热负荷分析中的应用

应用COSMOS/M参数化有限元程序语言及Delphi面向对象高级语言,以4105、490型柴油机活塞的类型和结构为基础,编制活塞参数化三维有限元计算分析程序及建立其数据输入输出处理接口,对活塞温度场及其影响因素进行了定量分析,为活塞的结构优化设计提供有效的依据。

重载减速箱有限元热-结构耦合分析研究

针对重载减速箱存在的热载荷引起的热变形问题,应用有限元热-结构耦合分析方法,对箱体结构进行热态特性分析,给出箱体的稳态温度场分布,将分析结果作为箱体热-结构耦合分析的边界条件,建立了耦合分析模型,计算出箱体在热和结构载荷共同作用下箱体的应力分布和位移云图。研究结果表明,重载减速箱变形是结构载荷与热载荷共同作用的结果,其中热载荷是控制箱体变形,保证重载齿轮传动精度与可靠性不可忽略的重要因素。

湿式离合器热负荷仿真研究

以综合传动装置中的湿式换挡离合器为研究对象,开展对偶钢片和摩擦片的热负荷仿真研究.考虑了摩擦接触、热弹变形等边界条件,基于ABAQUS6.7建立了湿式换挡离合器总成的三维有限元模型.揭示了摩擦片和对偶钢片在滑摩过程中温度场及应力场分布规律:其中盘面中部温升不明显,盘面两侧边缘温升明显,对偶钢片上的应力值随半径的增加而增大.接触面不同区域的应力值随时间变化的规律不同,内环节点的应力值先增大后下降,外环节点的应力基本上一直增大.

冰冻帷幕对高拱坝工作性态的影响

采用三维有限单元法对奥地利Ｋｏｌｎｂｒｅｉｎ拱坝用冰冻法处理坝踵开裂区及防渗帷幕后再蓄水时的工作性态进行了研究．研究认为，当坝体及地基为线弹性材料，计及库水压力、拱坝自重和冰冻温度荷载．

基于COSMOS/M有限元的二次开发

以COSMOS/M 有限元程序为基础,运用有限元程序语言进行二次开发,建立了内燃机活塞的有限元计算模型,同时运用Delphi语言编制了数据输入输出接口,并在4105,490型柴油机活塞的温度场,及其影响因素的定量分析中进行了应用,为活塞的优化设计提供了高效、便捷的计算工具.

3200 t沥青船基于温度场的有限元计算

针对3200DWTt沥青船基于温度场展开有限元计算.主要包括:应用三维有限元软件建立沥青船货舱区域模型,沥青船横向强度、纵向强度和温度场的载荷计算,分析温度、舱内货物、舷外水压力以及总纵弯矩等载荷对沥青船模型的联合作用.在两种工况下各种构件最大热应力与许用应力比值(应力校核比值)较平稳,没有出现特别大的应力点?应力传递很理想,在温度梯度较大的地方,应力明显比其他地方大,表明温度应力对船体结构有很大影响,不容忽视.该研究结果能对沥青船结构设计提供一定的设计参考.

当前混凝土坝建设中的几个问题

本文就混凝土坝建设中的几个问题进行讨论,指出大坝安全是混凝土高坝的关键问题,分析了混凝土坝的破坏条件和安全系数的取值。指出由于样本太少,可靠度理论应用于混凝土坝设计无实际意义。指出了拱梁分载法的固有缺点,包括计算基础变形的Vogt系数过于粗糙,不能计算库水影响及施工过程的影响等。提出了改进混凝土坝安全评估的方法,对于一般的拱坝和重力坝,可采用有限元等效应力法,对于重要工程应进行全坝全过程有限元仿真分析。建议研究混凝土长期持荷强度和混凝土振捣密实度无损检测方法。指出通过全面温控、长期保温,可结束"无坝不裂"的历史。

薄壁结构在热-声-流动载荷作用下疲劳寿命预估

针对航空发动机薄壁结构在热-声-流动载荷作用下疲劳问题。采用耦合的有限元/边界元法,针对高速气流中四边固支的GH188材料薄壁柱壳结构进行动力学响应计算。研究了不同温度场和不同声压级组合下,薄壁结构危险点位置处X方向应力响应规律。基于改进的雨流计数法绘制出结构应力响应的雨流循环矩阵和雨流损伤矩阵,分别对应力循环和结构损伤程度进行分析。结合Morrow平均应力模型和Miner线性疲劳累积损伤理论对薄壁结构的疲劳寿命进行预估。结果表明:相同声压级下,临界屈曲温度前,结构应力响应随温度升高而增大,屈曲后响应随温度的升高而减小;响应曲线先向左发生偏移,然后向右偏移,疲劳寿命先减小后增大;相同温度下,结构应力响应随声压级的升高而增大,响应曲线不发生偏移,结构疲劳寿命线性下降。

集成永磁伺服电动机电磁热耦合模型设计与分析

集成永磁伺服电动机是电机、驱动器、控制器和编码器的组合体,具有体积小、布线简单、抗干扰能力强等优点,但是其高功率密度造成了电机较高的温升。针对该问题,首先介绍了集成永磁伺服电动机的结构组成;然后基于有限元法建立了集成永磁伺服电动机的电磁热耦合模型;分析了电机本体的损耗密度,包括电机铁损、绕组铜损和驱动电路损耗;确定了电机的热边界条件并采取了非线性处理,主要包括自然对流和气隙对流;最后,进行了仿真和实验。通过数据对比可知,仿真温度与实测温度的误差在允许范围内,表明所建立的电磁热耦合模型和热传导分析方法是可行的、有效的,能够较好地预测电机的温升。

热载荷下金属间化合物厚度对焊点可靠性的影响

研究了在热循环载荷条件下,不同厚度的金属间化合物IMC(Intermetallic Compound)层对焊点可靠性的影响。采用Anand本构模型描述无铅焊点在热载荷条件下的粘塑性力学行为,运用有限元模拟电子封装器件在热载荷循环下的应力应变的变化规律,确定关键焊点的位置,得到关键焊点的关键点的应力、应变与时间关系的曲线,分析IMC层厚度与寿命关系曲线,并确定其函数关系。研究表明:在热载荷条件下IMC层厚度越大,其焊点的可靠性越低,寿命越短。在IMC层厚度为8.5μm时,IMC厚度对焊点寿命的影响率出现明显的变化,影响率由–32.8突然增加到–404,当IMC厚度为14.5μm时,焊点的寿命值出现了跳跃。

偏心荷载作用下隐框保温墙体有限元模型的建立

应用ANSYS结构有限元分析软件,对偏心荷载作用下的4个隐框保温墙体进行了分析,探讨了墙板中钢筋应力的变化及墙板受压承载力,通过比对试验结果和有限元计算结果,验证了该墙板有限元分析方法的可行性。

大容量短轴型和长轴型高温超导电机的制冷系统设计和电磁特性对比分析

本文构建了一个适用于大容量短轴型和长轴型高温超导电机的制冷系统,所设计的制冷系统的结构特点在于不再需要传输低温制冷工质的旋转结构。首先,对所设计的低温制冷系统进行热负荷的有限元仿真分析;通过有限元仿真分析发现,在去掉旋转结构之后,可以降低制冷系统的热负荷,达到提高制冷效率的目的;最后,对这种大容量短轴型和长轴型高温超导电机的电磁特性进行了对比分析。

某发动机铸铁缸体热负荷分析及优化

某发动机把缸体由铸铝切换成铸铁时,发现爆震严重,性能降低。建立了简化的缸体有限元模型,进行了热负荷分析,结果表明缸套内表面顶部缸间部位出现热量积聚现象,是诱发爆震的主要原因。对缸体水套进行了优化设计,并进行了热负荷分析,结果显示最高温度明显降低,缸套内表面上部温度普遍低于200℃,有利于爆震的抑制。根据缸体优化设计方式制造的新状态缸体样件在台架试验中证明爆震得到有效控制,动力油耗接近铸铝缸体的水平。

薄板的热振动特性分析

以薄铝板为研究对象,采用杜阿梅尔-诺依曼线性结构理论分析温度场对结构固有振动的影响。温度对结构固有频率的影响主要在于,结构温度变化不均匀,热变形不能自由进行,在物体中产生拉压热应力,使得结构局部刚度增加或减小,改变了初始结构刚度分布,同时温度也会对结构的材料属性产生影响,因此可将结构刚度看作是由热效应引起的初应力刚度和结构自身的几何刚度的叠加,通过仿真分析发现热效应会使结构的固有振动频率降低,还会产生频率跃。