加热、冷却下变物性梯度功能材料板瞬态热应力

用非线性有限元法分析由ZrO2和Ti6Al4V组成的变物性梯度功能材料板在加热、冷却过程中的瞬态热应力问题,检验方法的正确性,给出不同力学边界条件下该材料板的瞬态热应力场分布,并与常物性时的结果进行比较。结果表明,考虑变物性比常物性时的最大拉应力减少26%,最大压应力减少23.2%;在冷却初瞬时,陶瓷侧出现很大拉应力;此外,材料组分的分布形状系数M的变化和力学边界条件对该材料板的加热、冷却瞬态热应力场分布的影响显著。此结果为该材料的设计、制备提供了准确的理论计算依据。

不同变形状态下变物性梯度功能材料板瞬态热应力

用非线性有限元法分析了由ZrO2和Ti-6Al-4V组成的变物性梯度功能材料板的对流换热瞬态热应力问题,与已有文献比较检验了方法的正确性,给出了该材料板在不同变形状态下的瞬态热应力分布,并与常物性时的结果进行了比较。结果表明:无限自由长板内的热应力最小;当无限长板只能伸长、不能弯曲时,板内瞬态拉应力最大;当无限长板伸长、弯曲受限时,板内的瞬态压应力最大;考虑变物性时的最大拉应力比常物性减小48.9%,最大压应力减小39.6%;此外,对流换热系数的变化对不同变形状态下该变物性材料板瞬态热应力场的影响显著。此结果为该材料的设计和应用提供了准确的理论计算依据。

换热边界下变物性梯度功能材料板瞬态热应力

用有限元和有限差分法,分析了由ZrO2和Ti-6Al-4V组成的变物性梯度功能材料板的瞬态热应力问题,检验了方法的正确性,给出了对流换热边界下变物性梯度功能材料板的瞬态热应力场分布,并与不考虑变物性时的结果进行了比较。结果表明:在计算瞬态热应力场分布时,变物性是影响梯度功能材料板瞬态热应力场的最重要因素之一。此外,材料组分的分布形状系数M、环境介质温度和对流换热系数的变化对变物性梯度功能材料板的瞬态热应力场分布均有明显的影响。此结果为梯度功能材料的设计和应用提供了理论计算依据。

超精密摆线轮成型磨床人造花岗岩床身瞬态热应力分析

热变形是影响超精密摆线轮成型磨床综合精度的重要因素之一,为了探究超精密摆线轮成型磨床人造花岗岩床身在工作中的瞬态热应力、热变形情况,利用三维设计软件和有限元软件协同仿真的方法,建立超精密摆线轮成型磨床人造花岗岩床身模型,通过对床身施加边界条件及相关载荷来获得床身的瞬态温度场,以获取床身的瞬态热变形、热应力。最后,根据超精密摆线轮成型磨床床身热变形及温度场分布状况,提出了改善床身热变形的若干措施。

换热边界下梯度功能材料板瞬态热应力研究

用有限元和辛普生法 ,研究了由ZrO2 和Ti 6Al 4V组成的梯度功能材料板的瞬态热应力问题 ,检验了方法的正确性 ,给出了对流换热边界下的瞬态热应力场分布。结果表明 :材料组分的分布形状系数M、对流换热系数和环境介质温度的变化对该材料板的瞬态热应力场分布均有明显的影响 ;在本研究相同条件下 ,该材料无限自由长板在金属和陶瓷附近板内为压应力 ,而在板中部为拉应力。此结果为该材料的设计制备提供了准确的理论计算依据。

基于ANSYS Workbench的人造花岗岩复合材料磨床床身瞬态热应力分析

为了探究人造花岗岩复合材料的瞬态热应力和热变形,利用三维设计软件和有限元软件协同仿真的方法,建立人造花岗岩复合材料磨床床身模型,对床身施加边界载荷来模拟床身的实际运行环境,从而获得床身的瞬态温度场。在此基础上,对床身施加外部约束载荷,进而获取床身的瞬态热变形、热应力。根据床身热变形及温度场分布情况,提出了降低床身热变形的方法。

复合材料喷管非线性瞬态热应力分析

本文给出了热弹性力学的理论公式,在考虑高温下复合材料参数随温度变化而变化的非线性因素的前提下,推导了结构瞬态温度场和热应力的有限元公式,并对一C/C复合材料火箭发动机喷管进行了温度场和热应力的分析。结果表明,在考虑非线性后,结构各处应力均较低,但在不同材料交界面附近出现很高应力,这在设计中应予以考虑。本算法思路简单且实用,在工程中有较大的参考意义。

电视导引头光学整流罩的瞬态热应力耦合分析

导弹在高马赫速度飞行时,电视导引头的光学整流罩的外表面温度会不断增加,随着温度的增加,导引头将发生热变形。导引头的变形最终导致成像质量下降。为解决上述问题,利用热应力耦合分析方法,将电视导引头的瞬态热度场与瞬态应力场的耦合过程进行了研究。采用APDL语言进行二次开发,完成了光学整流罩的瞬态温度场与瞬态应力场的耦合分析。结果表明,整流罩能满足实际工况需求。通过仿真,在提出电视导引头设计时需要考虑在第一材料段与第二材料段之间使用一些柔性连接,为类似的瞬态热应力耦合分析提供了借鉴。

瞬态热应力计算及组合工况的应力评定与疲劳评估

运用有限元方法计算设备启动过程中的瞬态温度场和热应力，并根据ASME标准进行应力评定和疲劳评估。

锯齿冠叶片瞬态热应力模拟试验

锯齿冠涡轮叶片在发动机起动过程中会产生较大的热应力。这种热应力与离心应力、气动应力合成的综合应力可能引起涡轮叶片的低循环疲劳失效。建立了瞬态温度场的热传导、热弹性相似关系 ,通过满足热相似条件的热模拟试验 ,分析了某型锯齿冠涡轮叶片在发动机起动过程的瞬态热应变和热应力 ,其结果为分析该型叶片的低循环疲劳失效原因提供了依据 ,同时讨论了叶冠结构因素对热应力的影响。

高加疏水调节阀瞬态热应力研究

为研究由高温介质引起的热冲击对高加疏水调节阀温度分布及强度的影响,基于传热基本理论和有限元方法,利用ANSYS软件对调节阀进行了0~7 200 s内瞬态及稳态的仿真模拟,得到了温度场及应力场随时间的变化规律。结果表明,高温介质流入阀内,温度场及应力场需一定时间才能达到平衡;瞬态初期,由于热冲击作用,调节阀局部应力瞬时偏高,瞬态后期,热冲击作用减小,由介质压力引起的应力降低且趋于稳定,热冲击的影响不可忽略;瞬态计算结果与稳态计算结果相一致,为高温高压阀门的设计及仿真模拟提供了有效参考。

不同力学边界下梯度功能材料板瞬态热应力

用有限元和有限差分法,分析了由ZrO2和Ti 6Al 4V组成的梯度功能材料板的瞬态热应力问题,检验了方法的正确性,给出了不同力学边界条件下该材料板的瞬态热应力场分布。结果表明:无限自由长板内的热应力最小;当无限长板只能伸长,不能弯曲时,板内瞬态拉应力最大,比无限自由长板时板内最大拉应力增大3.3倍;当无限长板的伸长、弯曲受限时,板内的瞬态压应力最大,比无限自由长板内的最大压应力增大5.1倍;此外,对流换热系数和环境介质温度的变化对不同力学边界条件下该材料板瞬态热应力场的影响显著。此结果为该材料的设计和应用提供了准确的理论计算依据。

双向梯度复合材料板瞬态热应力分析

该文通过编写一种8节点高阶双向梯度单元建立了结构的连续梯度有限元模型,采用细观力学方法结合混合律准则描述了双向梯度单元变化的热物理属性。分别采用有限单元-有限差分法和有限单元法分析了在循环热载荷作用下双向梯度板Al 1100/Ti-6Al-4V/ZrO2的瞬态热传导和热弹性问题,给出了温度场和瞬态热应力场的时间响应历程和空间分布形式。最后讨论了相关参数的影响规律,得到了一些重要的结论:冷却阶段更加容易萌生表面裂纹;沿x方向组分的分布形式影响了瞬态热应力的大小,但对其时间响应和分布形式影响很小;沿y方向组分的分布形式影响了瞬态热应力的时间响应和分布形式,但对其大小影响很小。

瞬态热弹塑性强化体结构的热应力问题

本文着重进行了瞬态热弹塑性强化体结构的热应力分析。在分析中考虑温度场和应力场的耦合性。对实际工程算例进行的计算具有较高的计算精度，为工程结构的可靠性设计和优化设计提供了可靠的依据。

可抛式延伸喷管的瞬态温度场和热应力分析计算

已知某固体火箭发动机燃烧产物的热力学特性和发动机性能参数。对该延伸喷管建立二维轴对称有限元计算模型后,对工作时间内瞬态温度场和热应力进行分析计算。得到工作过程中各个时刻结构温度分布和应力分布,验证了结构的热防护和强度。为后续喷管设计提供理论参考。

固体热容激光工作物质瞬态温度和热应力分布

文章利用有限差分法,对激光二极管阵列泵浦的热容激光器片状Nd∶YAG和Nd∶GGG晶体进行了非稳态热传导下温度分布数值计算与对比分析;并计算了Nd∶YAG晶体热应力分布,对热容激光器的实验工作有一定的参考价值。

液黏传动软启动过程摩擦副应力场瞬态特性研究

为了研究液黏传动摩擦副软启动过程应力场的分布特性,利用Abaqus软件建立三维摩擦副热弹性分析模型,采用间接耦合数值分析方法来预测应力场的瞬态特性,并对参数敏感性进行了分析。结果表明,软启动过程中对偶钢片热应力逐渐增大,在启动结束时达到最大值,且最大值位置逐渐向中心区域靠近;油槽具有良好的冷却效果,摩擦衬片热应力最大值出现在每个菱形区域的边缘;弹性模量和热膨胀系数有正影响,而厚度和泊松比有负影响;改变参数值对热应力最大值出现的位置无影响。分析结果为摩擦副结构参数和材料参数的选择提供了参考依据。

金属陶瓷功能梯度热障涂层瞬态热负荷下的破坏分析

本文采用试验分析和热弹性有限元方法研究了用等离子喷涂方法制备的ZrO2 NiCrAl系功能梯度热障涂层在瞬态热负荷下的破坏机理。

起动阶段涡轮导向叶片热应力及冷却作用研究

建立了涡轮导向叶片有限元分析模型,参照相关的试验数据和文献资料确定热边界条件,计算了发动机起动阶段涡轮导向叶片各瞬时的温度及热应力。分析所得高温、高应力区域与相似条件下某型发动机地面试车过程中出现裂纹的区域基本一致,验证了数值模拟过程的正确性。在此基础上,对比分析施加对流冷却与无冷却措施两种条件下的计算结果,发现对流冷却使叶片各点温度下降而应力升高,推断出温度与应力的变化趋势反向,因而在叶片冷却系统的设计中需要权衡温度与应力的关系。其结果与结论对叶片瞬态热应力计算和热疲劳分析有一定的借鉴意义。

位移边界对2D-FGM板热应力影响研究

考虑不同的位移边界条件,建立了常物性2D-FGM板研究模型,并采用有限元法,得到其冷却瞬态热应力场分布图形。位移边界条件对常物性2D-FGM平面区域冷却瞬态热应力分布影响颇大,在简支和一端固定情况下,2D-FGM板自由边界上的热应力σx=0;两端固定情况下,其左右两边界均形成上中下三个应力聚集,应力分布形状和数值都发生了巨大的变化;将四周均设置呈固定约束后,热应力数值增长幅度较两端固定情况时更为明显。此结果为该材料的设计、制备提供了准确的理论计算依据。