基于热-应力耦合的LNG储罐泄漏状态下外罐壁受力分析

为分析LNG全容罐在内罐泄漏状态下的外罐壁液密性,采用大型通用有限元分析软件对外罐在正常使用、夏季高中低液位及局部冷点泄漏状态下的结构响应进行了非线性有限元分析,并验证分析了热角保护结构的可靠性。研究结果表明:正常使用阶段外罐壁向内轻微收缩,外罐壁外侧根部出现轻微受拉损伤。泄漏阶段外罐壁收缩明显增大,外罐壁内侧出现大范围受拉损伤,钢筋应力水平显著增加,但外罐壁液密性指标满足要求。热角保护结构在内罐泄漏状态下可有效保证外罐壁底部不直接接触低温液体。

青藏高原中北部热-应力演化及隆升作用机制

本文以青藏简原地质、地球物理资料为基础，模拟了印度河－雅鲁藏布江缝合线至昆中断裂间高原自６０Ｍａ以来热异常形成、演化及珠动应力场分布格局。研究表明，青藏高原中北部（安多以北）在中新世以前以浅部地壳逆冲、叠覆、隆升为特征；而在中新世以后，中下地壳及岩石田底部高热异常的形成与演化及差异应力场格局的调整与变异导致高原整体快速隆升，并相应控制浅部构造样式、Ｍｏｈｏ面的错断、叠覆及岩浆岩时空分布；目前该地区基本维持２０Ｍａ时的应力场和热异常格局，但非稳态岩石田上的地壳正潜伏着发生后造山伸展作用的动力学机因，而安多以南现阶段的高热流特征则可能主要受制于断裂摩擦生热。

热-应力耦合场作用下含缺陷压力管道的应力强度因子研究

含有轴向长裂纹承受超高压的厚壁压力管道,当其内外壁温度不一致时会产生热应力,从而使总的应力场发生变化,裂纹尖端的应力强度因子也将发生变化。本文用有限单元法计算了由稳态热荷载和内压力共同引起的应力强度因子,并通过选取几组不同的厚壁管道几何参数、裂纹参数和温度参数,分析了它们对应力强度因子的影响规律。总结后发现,热-应力耦合场作用下,应力强度因子随径比、裂纹深度比和温度比的增加而增加,且外壁温度高于内壁时得到的应力强度因子更大,压力管道处于更加危险的工况,工程上需要特别注意。

128×128元锑化铟红外焦平面探测器热-应力耦合分析

考虑探测器在热冲击过程中由于传导降温非均匀引起的温度梯度分布,借助ANSYS软件对温度梯度影响下的锑化铟探测器进行热-应力耦合分析。依据热分析结果得到了热冲击下探测器的降温时间曲线,以此为基础进行热-应力耦合分析得到了探测器的应力分布,并以温度、时间为参考量将热冲击过程中InSb芯片上应力最大值变化与传统均匀降温方式下的应力最大值变化进行对比,结果表明器件内部存在温度梯度时,InSb芯片上的应力增加呈现出先快后慢现象,明显不同于均匀降温的线性增加;且应力增加主要集中在热冲击初始0～0.5 s时间段,如此短时间段内应力的急剧增加将严重影响探测器的可靠性。最后对传导降温方式下应力变化可能引起InSb芯片失效的原因进行了初步探讨,这对预测裂纹的发生提供了一定的帮助。

两层套组合式圆挤压筒热-应力耦合有限元分析

以两层套圆挤压筒为研究对象,运用ANSYS有限元软件对挤压筒进行热-应力耦合数值模拟,分析了挤压筒在装配条件下的应力情况;并通过基于Lame公式的应力叠加法计算出的解析解与数值解进行对比分析;采用正交试验方法,研究了过盈量、结构尺寸对挤压筒应力的影响规律。结果表明考虑温度场的热应力时,挤压筒的最大等效应力明显降低,且各层套的应力变化越趋平缓;解析解与数值解的误差均在2.4%以内,验证了数值模拟结果的正确性;过盈量和结构参数的变化使得挤压筒最大等效应力出现在内套内壁或外套内壁。

铝电解槽焦粒焙烧过程的电-热-应力模型研究

系统地概述了近20年来国内外铝电解槽焦粒焙烧过程的有限元模型的研究进展,分析了材料属性的非线性和焦粒层的各向异性等问题,介绍了有限元模型在铝电解槽的工艺技术参数的优化设计中的应用。

基于ANSYS的发动机气门热-应力耦合分析

文章利用ANSYS软件的APDL命令流对气门进行建模,并对其进行热-应力耦合分析,研究气门在高温高压状态下的应力分布情况,结果表明:气门盘部和过渡圆弧位置应力最大,并以实际案例证明了分析结果的正确性,研究结果可为气门的结构优化和疲劳寿命分析提供理论依据。

基于ABAQUS的制动器摩擦衬片热-应力-磨损耦合行为分析

汽车制动器在紧急制动过程中其摩擦衬片与制动盘/鼓存在耦合行为,针对其温度场、应力场、磨损的耦合现象,将有限元分析方法与Archard磨损模型相结合,建立了销-盘三维模型,并将其导入ABAQUS中,对磨损情况较为严重的匀速持续制动工况进行分析,得到了匀速持续制动工况下摩擦衬片的温度场分布云图,最后将温度场与应力场进行耦合得到耦合后节点磨损曲线图,并利用广义Archard公式对仿真结果进行验证,仿真结果表明,与磨损理论吻合良好。

摩擦提升机衬垫滑动热-应力耦合行为研究

针对摩擦提升机衬垫与钢丝绳间的滑动摩擦问题,开展了摩擦提升机衬垫滑动热-应力耦合行为的研究。主要研究内容包括:建立摩擦衬垫非完全接触温度场;建立摩擦衬垫和钢丝绳低速滑动摩擦接触力学模型;在以上2个模型的基础上建立摩擦衬垫高速滑动热-应力耦合模型;采用有限元数值分析软件进行热-应力仿真试验,分析摩擦衬垫高速滑动时的温度场、应力场及其耦合行为;在模拟试验台上开展摩擦衬垫与钢丝绳滑动摩擦试验,验证理论模型的正确性。首先,通过热分析试验掌握了摩擦衬垫动态热物性能;理论分析了摩擦衬垫与钢丝绳间的动态热分配机制;结合钢丝绳绳股螺旋结构分析了摩擦衬垫与钢丝绳之间的螺旋接触特性;基于热传导理论,综合考虑摩擦衬垫动态热物性能和螺旋接触特性,建立了摩擦衬垫非完全接触温度场模型,并采用有限差分法进行数值求解;在模拟试验台开展滑动摩擦试验,验证了理论模型的正确性。其次,通过多频时间谱动态力学性能试验掌握了摩擦衬垫黏弹性力学性能随加载时间和加载频率的变化规律;结合黏弹性力学理论和摩擦接触力学理论,构建了低速滑动时摩擦衬垫与钢丝绳绳股间的摩擦接触力学模型,并对其进行理论求解;开展低速滑动摩擦模拟试验,验证了理论模型的正确性。最后,通过动态热机械性能试验研究摩擦衬垫动态热机械性能,掌握了其复合模量随温度和加载频率的变化规律,并通过回归分析建立了摩擦衬垫热黏弹性本构关系;通过热膨胀仪得到了摩擦衬垫线膨胀系数随温度变化规律;结合摩擦衬垫非完全接触温度场模型、摩擦接触力学模型和热黏弹性本构关系,建立了摩擦衬垫热-应力耦合模型,采用多场耦合有限元软件对其进行数值仿真;开展高速滑动摩擦试验,同步多点测量摩擦衬垫的温度和应变,并将试验测量结果与仿真结果进行比较分析,验证了热-应力耦合模型的正确性。

变速箱试验台主轴系统的热-应力耦合场分析

分析汽车变速箱试验台主轴系统的热源和散热,建立了基于热-应力耦合分析的试验台主轴系统有限元模型,按设计要求与工作实际情况计算出发热率和热交换系数,利用ANSYS的热接触有限元分析方法对主轴系统的温度耦合场进行了分析。分析结果表明,主轴系统的散热结构存在缺陷,达不到散热要求,造成轴承座的形变过大而影响实验精度。针对设计实例,提出改进主轴系统热态特性的措施,并对改进后的结构重新进行有限元分析,在合理的分析结果的基础上对设备进行改进,实际测量发现改进后的主轴系统散热效果良好。研究结果为主轴系统的散热结构设计提供了参考和依据。

风电机组齿轮箱高速轴端轴承热-应力耦合故障分析

建立了风电机组齿轮箱高速轴端轴承的热阻网络模型,研究了在变风速、变载荷情况下轴承的动态热特性.采用Ansys Workbench有限元方法进行三维热-应力耦合分析,并模拟轴承及其在故障条件下的温度、形变及热应力特征.结果表明:风速、轴承内圈和滚动体之间的接触热阻及润滑油的对流接触热阻对轴承的温度有显著影响;轴承正常运行时,最大形变出现在内圈与滚动体接触面,最大热应力出现在外圈外表面边缘;当轴承出现胶合以及磨损故障时,其温度分布、热流量及热应力均有不同程度变化.

SSRF中高热载挡光器的热-应力分析

上海同步辐射装置(SSRF)为第三代同步辐射装置,其设计能量为3.5 GeV,最大流强为300 mA.SSRF中生物大分子光束线(U21)的前端区将接收总功率为4.36 kW、峰值功率密度高达44 kW/mrad2的光束.前端装置中的挡光器将阻挡全部的光束,所以挡光器的热-应力分析在前端区设计中是非常关键的.通过有限元方法,分析了挡光器在热交换系数为0.015 W/mm2、冷却水温度为30℃的工作条件下,挡光器的最高温度、最高冷却槽壁温以及最大热应力.分析结果得出挡光器的应力问题是挡光器设计的难点.为了减小挡光器工作时的热应力,对挡光器的结构进行了改进,并给出了其热-应力分析结果.

热-应力耦合作用下深部软岩隧洞大变形三维数值模拟分析

高地温是深部隧洞的一个重要特点,温度场的存在必然会影响到深部隧洞的变形和应力状况,特别是考虑到深部隧洞的高地应力和大变形的特性,温度场的影响就更加显著。因此,本文基于摩尔-库仑本构模型,利用FLAC3D软件对深部软岩隧洞洞室围岩的力学响应及其在不同温度场作用影响下的应力、变形及塑性区分布等指标的分布及变化情况进行模拟计算及研究分析,得出了一定基本规律,为工程设计提供参考。

深海高压环境模拟实验舱热-应力分析

温度的分布不均会导致部件内部产生热应力,在结构分析中常会遇到需要考虑温度场对应力分布影响的情况。由于深海高压环境模拟实验舱模拟深海低温高压环境,在工作过程中其强度不仅与舱体内部水压力作用有关,还会受到舱体内部温度的影响。运用ANSYS/Workbench有限元分析软件,对压力舱筒体进行热-应力耦合分析,克服了在温度和压力共同作用时理论强度计算的困难,分析结果显示该舱体满足分析设计标准JB 4732—95的要求,通过与按第四强度理论未考虑温度影响时的计算结果对比,发现温度对舱体的影响不大,这为后续实验舱的结构优化等提供理论依据。

周盘式制动器热-应力耦合特性的分析探究

以东风Q/ZEZPSCZ02—2018型周盘式制动器为研究对象,探究该款新型制动器的热-应力耦合,分析了其安全性能。基于SolidWorks建立的三维模型,借助有限元分析软件AnsysWork⁃bench,对周盘式制动器建立热-应力耦合;设置汽车持续制动和颠簸路段制动的工况条件,分析其等效弹性应变、应力和温升情况,探究其之间的映射关系;通过模型仿真,得到温度云图、应力云图和等效弹性应变云图。经分析可知,温度上升趋势先急后缓,最大应力和等效弹性应变均位于内蹄双凸轮处;通过台架实验数据对比发现,结果在误差所允许的范围内。为后续的工程设计、散热机理研究、检测维修提供了参考依据。

基于热-应力耦合场有限元分析的不锈钢板翅结构性能研究

采用有限元分析中热-应力耦合场分析方式对不锈钢板翅片、隔板等组成的板翅式结构的换热器在高温条件下运行的工作情况,分析其产生的热应力和热变形。首先需要对板翅式换热器的结构单元建立一个二维模型,再计算高温流体换热的工作情况,使用数值模拟的计算方式。其次,将计算出来的结果作为初始条件导入结构分析单元,进行结构性能分析。分析过程中需要考虑不锈钢材料与母材之间存在的差异性,以及与焊缝结构之间存在的影响,得出最大应力的数值大小和存在的位置,然后分析在不同工作状况下翅片结构产生应力与应变结构性能。

速射武器身管的热-应力耦合场分析

对速射武器身管受热的物理过程进行了细致的分析,并确定其边界条件。以某机枪为例用有限元法对连发射击过程中身管的热-应力耦合场进行了计算,求得身管管壁上距内膛表面不同截面处的温度-时间曲线和铬层与基体金属结合处的全等效应力-时间曲线及温度等效应力-时间曲线,计算结果与实测结果基本一致。结果对身管的设计和寿命预估具有指导意义。

气体钻井钻具热-应力数学模型分析

针对钻柱的频繁失效,提出了热因素对钻具失效的影响原因。建立了钻具热-应力数学模型,在此基础上分析了热产生的应力对钻具的影响。通过ABAQUS仿真分析了不同温度场下对钻具的应力影响。分析表明:热积聚因素作为引起钻柱失效的一个很重要因素,不容忽视。

某型装甲车制动器热-应力-磨损耦合仿真分析

为提高鼓式制动器在热-应力耦合影响下磨损计算的准确性,考虑实际制动过程中温度升高对制动器性能的影响,通过增加温度与磨损率的变化关系修正传统Archard磨损模型,对某型装甲车鼓式制动器进行仿真计算。分析结果表明,在热-应力有限元迭代求解过程中,采用完全耦合法持续更新制动器磨损面的几何形状可以不断地修正热-应力的计算结果,因此能更真实地描述制动过程中热-应力-磨损的复杂耦合现象。仿真得到制动器在4种典型工况下的磨损规律,为制动器的优化设计提供依据。

基于有限元软件的直埋供热管道热-应力耦合数值模拟研究

为得到直埋供热管道在热-应力耦合作用下受到应力影响的结果,设计基于有限元软件的直埋供热管道热-应力耦合数值模拟。计算直埋供热管道内压应力,结合材料力学计算不同的管壁压力,从而得到管壁厚度;建立管道内部热力变化模型,计算管壁在两端不被束缚时的伸长量以及缩短量;模拟管道热-应力耦合数值变化,基于有限元软件划分网格结构,设计边界条件。通过实验结果可知,温度荷载也在荷载条件中起到最主要的作用,且受到应力最大的点在管壁的转弯处,因此需要注意对管道转弯处的保护,防止管道因应力过大而损坏。