基于ANSYS的电力耐张线夹监测装置热-结构耦合有限元分析

耐张线夹是架空输电线路的重要组成部件之一,其损坏导致电力系统安全运行成本的增加,因此需要大量相关监测装置。设计了一款耐张线夹监测装置,用于耐张线夹运行状况的监测。利用ANSYS对装置进行环境载荷下的热-结构耦合的有限元分析,记录监测装置在不同安装接触情况下各部位的应力和变形,所得结果表明面接触安装方式优于点接触和线接触。选取面接触安装方式与NY400型耐张线夹三维模型完成装配,进行引流板接触位置180℃情况下的瞬态热有限元分析,获取监测装置对引流板接触位置温度变化的响应情况。

装配式钢结构连接节点的有限元传热计算分析研究

在绿色低碳建设的发展理念下,装配式钢结构建筑技术大力发展。钢结构建筑连接节点构造复杂,金属连接件种类多,所形成的热损失量不易估算。论文基于有限元传热分析方法对钢结构预制混凝土墙板楼板连接节点进行了热工性能模拟计算,详细核算了由钢结构主体形成的结构性热桥以及由金属连接件形成的点热桥所造成的热损失。由于钢制连接件具有多维热传导属性,通过模拟计算结果可见,即使每个部件均采用了较好的断热桥措施,组装后形成的整体构造热损失仍是不可忽视。

固体发动机喷管热结构耦合数值仿真研究

针对在热载荷与内压联合作用下,固体火箭发动机潜入式喷管的热结构耦合数值仿真问题,采用流体仿真软件与结构计算软件,展开了数值模拟。在流体仿真软件中,计算了潜入式喷管工作过程的内部稳态流场,提取了高温燃气流动参数与固体壁面对流换热系数。在有限元结构计算平台内,编写了非均布壁面压力载荷与非均布对流换热系数子程序,耦合求解了喷管热结构耦合问题,获取了热防护材料内部温度场与应力场分布。研究表明,热载荷是引起喉衬应力的主要原因。喉衬环向压应力与拉应力随时间呈现先增大后减小的过程。经地面喷管结构完整性热试车试验验证,该热结构耦合数值仿真方法可用于喷管结构完整性与安全性分析,为喷管结构设计提供合理指导。

基于电-热-结构耦合分析的SiC MOSFET可靠性研究

作为应用前景广阔的功率器件,SiC金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的可靠性分析至关重要。基于结构几何、材料特性和边界条件的建模方法可以显著缩短失效分析周期。考虑器件电阻随温度变化的特性,构建电-热-结构耦合的有限元模型,针对健康状态及不同失效模式进行温度和应力研究。结果表明,功率循环过程中键合线与芯片连接处受到的热应力最大,焊料层与芯片接触面的边缘位置次之;键合线失效对器件寿命影响最大,且焊料层中心空洞产生的应力大于边缘空洞产生的应力。仿真结果可为提升器件可靠性提供重要参考。

船用机械密封环热-结构耦合有限元优化计算研究

以小锥度的收敛间隙为优化原则,以最大接触压力作为目标函数,以静环端面的磨损裕度为设计变量,采用一阶优化法进行机械密封环热-结构耦合有限元优化计算。优化结果表明:过大的磨损裕度使密封端面易产生外侧接触的倾向,密封系统稳定性差,外侧易出现严重磨损;过小的磨损裕度使密封端面内侧接触压力明显增大,易出现局部过度磨损现象。采用此优化方法,可以在保证内接触条件下提高密封端面接触均匀性和机械密封的热力学性能,对机械密封环的设计,制造及密封环热力状态的进一步研究具有重要的意义。

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。

基于有限元热-流耦合场仿真的变压器风道结构改进

变压器的热点温升是影响变压器正常运行的一个重要因素,合理的风道结构改进可以在一定程度上降低热点温升。为此,首先建立变压器的二维有限元模型,采用有限元磁场分析得出各部分的热源荷载;再通过有限元热-流耦合仿真计算,得到变压器绕组的温度分布,确定绕组的热点位置;然后针对热点分布位置提出了风道结构改进方案,并再次进行仿真分析。对比分析改造前后绕组的温度和热点情况,表明改造后热点温升降低15%,证明了改造方案的可行性。

密封圈热-结构耦合场参数化有限元分析

应用超弹性理论和传热学原理,对带有挡圈的O形密封圈热-结构耦合场进行有限元分析,研究工作参数对密封圈性能的影响。结果表明:密封圈的根部以及与缸壁接触部位变形较大,最大Mises应力发生在根部;工作压力增大时,剪切应力和最大接触压应力明显增大。摩擦及机械滞后生热导致密封圈具有较高的温度场;流体压力、相对滑动速度增大以及流体温度升高时,密封圈温升均明显增大。为减少重复工作,提高分析效率,便于优化设计,开发了基于ANSYS/MATLAB的密封圈参数化自动分析系统,可以对不同类型、尺寸及工作条件下的密封圈进行分析。

高速磨削电主轴热-结构耦合有限元分析与仿真

在高速磨削加工中,电主轴的热结构状态直接影响高速加工机床的加工尺寸精度和表面质量。这篇文章利用传统理论对高速磨削电主轴进行了热-结构耦合分析,分别计算热稳态下主轴各种边界条件,在理论研究的基础上结合有限元软件进行热-结构耦合仿真分析,得到电主轴热变形主要与电机损耗、轴承发热与冷却液系统有关的结论。这一结论充分说明引起电主轴变形的主要因素,为今后在试验中建立电主轴热补偿体系以及减少热变形提供了有力的理论支持。

压电智能结构有限变形下热-机耦合的有限元分析

采用有限元方法研究了结构在热载荷作用下变形与热传导之间的耦合特性。分析表明,结构变形较小,非线性效应很弱时,变形对材料的热传导系数影响很小,对结构的温度分布几乎没有影响;当变形增大,非线性效应增强时,变形对材料的热传导特性影响显著,热载荷作用下结构的温度变化和变形与现行不考虑热-机耦合效应所得结果产生明显差异。因此,为实现压电智能结构形状(振动)的精确控制,分析及实施控制时须考虑热-机耦合及变形对热传导系数的影响。

应用有限元法对某热试验支架进行热-结构耦合变形分析

文章应用有限元分析软件计算某热试验支架在常温纯静力环境下及低温热-结构耦合环境下(100K)的变形分布情况,分析在这两种环境下热试验支架上试件的绝对变形量和相对变形量,从而研究低温环境对试件结构变形分布的影响。通过仿真计算得知：低温环境下,试验支架结构整体产生了收缩；试件的相对变形量与其约束状况有一定的关系,不对称约束可能会使试件在低温下的相对变形量增大。

基于热-结构耦合的LNG储罐有限元分析

LNG储罐内部存储的液化天然气与外界环境存在巨大温差,且LNG储罐内部保冷结构复杂,非常容易泄漏发生火灾、爆炸等事故。利用有限元软件ANSYS分别建立了罐底、罐壁、罐顶的三维精细化模型。探究了LNG储罐各部位温度场分布随外界环境温度以及外罐温度场分布随泄漏液位高度的变化情况,并利用workbench中的热-结构耦合功能分析了储罐各部位的温度应力,对今后LNG储罐的设计和建造以及消防安全等有一定的指导意义。

薄板压力容器盖的热-结构耦合有限元分析

对复杂薄板结构压力容器盖有限元模型的建立进行了研究,计算了压力容器盖在热、压力载荷作用下的温度场、应力及变形,并进行了热结构耦合分析,得到并分析了薄板结构的压力容器盖在实际工况下的应力场,校核了其安全性,为薄板承压结构更深入地分析研究提供理论参考.

废热锅炉非对称管板的热-结构耦合有限元分析

本文采用有限元分析方法对废锅的非对称管板进行了9种工况的分析,以图示的形式给出了温度场的分布情况,并对各种工况相应路径上的应力强度进行了评定,计算结果表明在管程压力和温差的共同作用下,应力最大点出现在管箱筒体与管板连接位置,由于布管数量少,设备直径小,由非对称结构引起的管板应力和温度场的非对称分布并不明显。

基于对称有限元模型的车辆乘坐室声振耦合分析的子结构方法

建立了车辆乘坐室声振耦合分析的对称有限元模型。在此基础上 ,提出了一种可用于综合内饰等乘坐室附属结构对乘坐室声振特性影响的动态子结构方法。该方法将内饰或附属结构等效为乘坐室壁结构与内部声空间中的一对相应的子结构 /子空间 ,并将其影响引入到声振耦合分析的对称有限元模型中 ,从而使有限元分析的精度大为提高。最后 ,以一国产轿车为对象给出了算例 。

大型压力锅结构-热耦合有限元分析

大型压力锅由于工作时锅内温度和压力都较高,分析其应力的分布情况时,必须考虑热和结构应力的双重作用。针对食堂及行军使用的旋合式大型压力锅,采用ANSYS有限元分析软件对其进行应力应变分析并对设计进行优化改进。结果显示,压力锅结构设计满足强度要求,并建议在大型压力锅锅体的设计中,应尽量减少突兀、复杂的形状,避免直角、尖角的出现,降低因应力集中带来的安全隐患。

基于热-结构耦合的某液压动力转向器结构有限元分析

液压助力转向器在汽车上有着广泛的应用。由于液压油长时间的流动会使转向器温度升高,将有可能影响到汽车的操稳性能。以某循环球式液压动力转向器为研究对象,采用有限元方法,建立转向器热-结构耦合分析模型并进行了求解,对比分析了有无温度载荷时转向器各零部件刚度的变化。结果表明:温度对转向器各零部件的变形有一定影响,但不会影响到转向器的性能。

柔性凸点热-结构耦合应力应变有限元分析

建立了芯片尺寸封装焊点的柔性凸点三维有限元分析(FEA)模型,对该模型进行了热-结构耦合有限元分析,研究了热-结构耦合条件下柔性凸点温度场和应力应变的分布规律,对比了有无柔性层结构的凸点内应力应变的大小,分析了柔性层厚度、上下焊盘直径对柔性凸点应力应变的影响。结果表明:柔性层结构有效降低了凸点内的应力应变;随着柔性层厚度的增加,凸点内最大应力应变减小;随上焊盘和下焊盘直径的增加,凸点内最大应力应变的变化无明显规律。

撬装式LNG加液站管道非线性热-结构耦合有限元分析

为分析-162℃和1.6 MPa内压下撬装式液化天然气加液站管道的应力和强度,采用UG建立几何三维模型并导入软件Ansys,分别模拟了加液、卸车和调饱和三种运行状态的温度场,然后进行非线性热-结构耦合分析,获得了整个管路的应力分布状况,同时确定最大应力位置并进行强度校核,并通过强度试验验证有限元法的可行性。结果表明各工况下管道应力符合极限应力要求,低温是产生管道应力的主要因素,法兰端面会出现应力集中。

宏微运动平台热-结构耦合有限元分析及优化

采用有限元热分析方法,构建宏微运动平台的热-结构耦合分析模型,对宏微运动平台的连接架及柔性铰链平台开展热特性分析。耦合场分析结果发现,相比无温度场载荷条件,连接架及柔性铰链平台的变形量增大。对运动平台的关键部件连接架进行尺寸优化,尺寸优化后的连接架最大变形量减少15.2%,总质量减少12.6%,最大应力减少20.3%。补充了传统的仅考虑结构载荷影响的方法,为运动平台的超精密定位和稳定运行提供更为全面的分析。