Increment-Dimensional Scaled Boundary Finite Element Method for Solving Transient Heat Conduction Problem

An increment-dimensional scaled boundary finite element method (ID-SBFEM) is developed to solve the transient temperature field.To improve the accuracy of SBFEM,the effect of high frequency factor on dynamic stiffness is considered,and the first-order continued fraction technique is used.After the derivation,the SBFE equations are obtained,and the dimensions of thermal conduction,the thermal capacity matrix and the vector of the right side term in the equations are doubled.An example is presented to illustrate the feasibility and good accuracy of the proposed method.

装炉方式对BN1TL不锈钢边部鳞折缺陷的影响

利用ABAQUS软件对BN1TL不锈钢在步进式加热炉内的加热过程进行分析,使用JMatPro软件模拟计算了BN1TL连铸坯在平衡状态下的凝固过程并绘制出凝固相图,同时还研究了不同装炉方式下连铸坯的析出行为.结果表明:在凝固过程中,随着温度的降低,连铸坯晶界碳化物数量逐渐增多;在加热初期,连铸坯边部区域会产生较大热应力,热冲击和晶界弱化的共同作用会降低边部质量,使冷装装炉方式下边部应力集中及晶界弱化的程度均大于热装装炉方式,这是冷装装炉方式比热装装炉方式鳞折缺陷率高的根本原因;经冷装装炉方式加工的板材卷取后,晶界碳化物数量仍较多,这可能会影响后续冷轧等工艺阶段.

新建超超临界二次再热机组锅炉低温EDTA化学清洗

采用低温EDTA法对新建超超临界二次再热机组锅炉进行化学清洗,简要介绍了清洗范围及工艺流程,详细描述了小型试验及酸洗过程的要点,列举了监视指标及化验数据,给出了质量检查及效果评定,结果表明,该方法具有工艺简单、清洗效果好、废液量少等优点。

多尺度模拟计算方法在超高温高熵陶瓷材料中的应用进展

超高温高熵陶瓷材料以难熔金属碳化物、硼化物、氮化物等为组元,具有较高的硬度、高温强度以及良好的热稳定性,已成为超高温陶瓷领域研究的热点方向之一。与传统材料相比,超高温高熵陶瓷涉及复杂成分空间、多个尺度维度、极端多场耦合服役环境,采用传统经验试错法开发超高温高熵陶瓷效率过低,故而需要改变材料研究范式,依靠多尺度模拟计算方法提高超高温高熵陶瓷研发与应用效率。本文首先简要介绍了具有代表性的多尺度材料计算方法,进而综述了多尺度材料计算方法在超高温高熵陶瓷研究中的典型应用成果,最后对多尺度材料计算方法在超高温高熵陶瓷研究中的前景进行了展望。

高温超导磁悬浮列车振动特性分析及其参数可行域研究

高温超导磁悬浮列车在运行时由于轨道不平顺和风阻等因素的影响,导致悬浮间隙发生改变,列车的悬浮力特性使其具有恢复到原平衡位置的能力,在恢复过程中引起了列车的振动,需要研究列车的自由振动行为。通过试验平台测试得到不同悬浮间隙下高温超导体和永磁轨道之间的悬浮力,构造悬浮力的经验公式,基于经验公式建立列车自由振动下的动力学模型。利用无量纲化方法对动力学模型进行处理得到弱非线性系统,利用多尺度法对弱非线性系统进行解析求解,将近似解析解与数值解进行对比验证其正确性。基于近似解析解得到自由振动时列车的位移和最大加速度表达式,研究系统参数比阻尼和比刚度对最大加速度的影响规律,研究表明最大加速度随着比阻尼和比刚度的增大而增大。基于磁悬浮列车安全性和舒适性标准,提出一种判断系统参数可行域的解析方法,研究表明可行域呈现近似的三角形区域,并处于三角形的内部。这些研究结果为该类型磁悬浮列车磁轨关系的参数设计提供依据。

关于小管密封法测定土壤有机质的研究

为研究小管密封法测定土壤有机质的可行性,以及不同消解温度及时间条件下测定的有效性,分别采用不同的时间和温度对土壤有机质样品进行小管密封消解,测定其有机质含量。结果表明:采用小管密封法在一定温度及时间条件下,对土壤有机质质控样品进行消解,所测得的含量能够符合质控证书要求,不同含量的土壤实际样品在170℃、30min的消解条件下,结果都逐渐趋于平衡,且与油浴锅消解测得的含量值之间的绝对相差符合NY/T 1121.6-2006中精密度的要求,由此可见,小管密封法替代油浴锅的加热消解具有可行性,使用小管法加热消解极大地增强了有机质测定实验的安全性、提高了实验的测定效率、降低了实验的操作难度,值得相关人员进行研究和探讨。

Winkler地基梁在温度场中受简谐激励作用下的主共振和主参数共振分析

研究在温度场中受简谐激励作用的Winkler地基梁的响应问题。为考虑温度场中Winkler地基上受简谐激励梁的响应问题,应用弹性理论和伽辽金方法,导出温度场Winkler地基上受横向、纵向激励的梁的非线性动力学方程。通过多尺度法得到系统主共振和主参数共振的近似解,并进行数值计算,分析各种参数对共振系统的影响。

统计降尺度方法在北京月尺度预测中的应用

利用SDSM(statistical downscaling method)方法对北京47年(1961—2007年)的最低、最高气温和降水变化情况进行模拟评估,在此基础上对2008年北京奥运期间和2009年国庆期间天气变化进行实际预测应用。结果表明,SDSM方法具备模拟气温和降水等要素的能力。从年际变化模拟的情况上看,SDSM模型对气温模拟的效果好于降水,其中对于月平均最低(最高)气温模拟的效果好于最低(最高)气温极值的模拟。模型模拟的逐年极端最高(最低)气温结果在整体上偏低于实况气温,体现出气温极值模拟能力的不足。SDSM模型模拟的降水量整体上小于实测值,对降水极大值模拟能力更弱。对奥运会和国庆期间北京天气预测结果表明,模型对日最高、最低气温和降水的数值预测能力较差,预测值偏低于实际值,但升温和降温过程发生的时段能够准确的预测。

Winkler地基梁在温度场中受简谐激励的1/3次亚谐共振分析

研究W inkler地基梁在温度场中受简谐激励作用的1/3次亚谐共振问题。应用弹性理论和Galerk in方法建立W inkler地基梁在温度场中受简谐激励作用的非线性动力方程,根据非线性振动的多尺度法求得系统满足1/3次亚谐共振情况的一次近似解,并对其进行数值计算,分析了温度、调谐值、激励、阻尼、地基刚度等参数对系统的影响。

微尺度氧化铁粉的低温还原机理

用热重分析法研究低温条件下(450、500、550和600℃),氢气还原微尺度氧化铁的还原动力学行为。结果表明:随氧化铁粉粒径减小和反应温度升高,初始反应速率加快,后期反应速率减慢。这是因为反应后期生成大量铁须,铁须之间形成搭桥,导致还原后的粉末严重烧结并致密化,阻碍气体的扩散,致使反应速率减慢。且随着粉体粒径减小,粉体表面吸附能增大,粉体致密程度提高,反应后期的粘结现象更加严重,反应速率相应减慢。采用Hancock-Sharp方法分析微尺度氧化铁粉恒温还原的动力学过程,发现前期阶段Fe2O3→Fe3O4,在500℃以下,相界面化学反应的阻力所占的比例较大,表明此阶段的反应控速环节为界面化学反应,温度超过500℃时,则由界面化学反应机理和相转变机理共同控制,点阵结构由Fe2O3的斜方六面体结构转变为Fe3O4的立方结构;后期阶段Fe3O4→Fe,由于粉体发生粘结,还原反应的控速环节转变为扩散控速。

温度场中输电线在谐扰力作用下的1/3次亚谐共振研究

研究输电线在温度场中谐扰力作用下的1/3次亚谐共振问题,应用动力学方法建立温度场中受谐扰力作用输电线的非线性振动方程。根据非线性振动的多尺度解法,得到系统满足1/3次亚谐共振情况的近似解,并对其进行数值计算。分析温差变化、外部激励、谐调值、系统阻尼等对系统的影响。得到系统失稳的临界温度。系统随着调谐值和温差的增加,响应曲线的幅值增加;随着阻尼的增加,幅频响应曲线向开口方向移动。

Winkler地基梁在温度场中受简谐激励的主共振分析

研究W inkler地基梁在温度场中受简谐激励作用的主共振问题。应用弹性理论和Galerk in方法建立W inkler地基梁在温度场中受简谐激励作用的非线性动力方程。应用非线性振动的多尺度法,求得系统主共振的近似解。分析不同参数对主共振响应曲线的影响。

基于温度积分方法的大型数控机床光栅定位热误差建模及实时补偿

为了提高大型数控机床的光栅定位精度,提出了基于热特性分析的光栅定位热误差建模理论及补偿方法.阐述了光栅受热膨胀产生热伸长从而导致定位偏差的机理,并对光栅定位误差产生的影响及表现形式进行了说明.建立了光栅热伸长量和温升量的线性关系表达式.在光栅尺上均匀布置多个温度传感器,实时采集光栅尺多点温度,通过插值运算,拟合出光栅尺各点的温度值.由于在机床运动过程中,光栅尺各点的温升量不尽相同,采用对光栅尺各点温升量积分的方法,求出光栅各点热伸长量,建立了光栅定位热误差模型.利用自主研发的数控机床误差补偿系统,应用光栅定位热误差模型,对落地镗床TK6920进行光栅尺定位热误差补偿.结果显示:光栅定位热误差模型对运动过程中的光栅定位误差进行准确的预测,补偿后残差控制在15μm以内,定位精度提升90%以上,显著提高了光栅的定位精度.

基于数字图像处理的冻融页岩温度场的数值分析方法

利用数字图像处理技术与有限元软件ANSYS相结合的方法对冻融岩石CT图像进行处理,获得岩石细观结构图像,分析冻融岩石的温度场分布规律。结果表明,数字图像处理技术可以准确地描述岩石损伤的空间分布,最大限度地挖掘利用岩石CT图像所隐含的信息。岩石细观结构图像与有限元法的结合可实现考虑岩石细观介质及其空间分布的冻融温度场的有限元模拟,岩石的细观结构决定了冻融岩石温度场的分布规律,其对岩石冻融损伤破坏过程有重要影响。提出的冻融岩石温度场研究方法可从细观尺度探索寒区岩石工程冻害产生的原因,为解决寒区岩石工程冻胀、融沉问题提供新的方法。

沉管隧道多尺度方法与地震响应分析

针对目前沉管隧道多质点-弹簧抗震简化分析模型的不足,如无法合理模拟沉管接头的细部构造及力学特征,提出了一种同时表征沉管隧道宏观整体响应和细观接头构造的多尺度分析方法,其中宏观多质点-弹簧-梁耦合模型用于描述沉管隧道结构与地层的动力相互作用以及宏观整体地震响应特征,细观精细化模型用于捕捉沉管接头的张合量、剪力键受力等动态演化规律。以广州某沉管隧道为应用实例,建立了相应的地震响应多尺度分析模型,综合考虑地震动输入方向、运营期环境温度变化等工况组合,研究了沉管隧道管节受力、接头变形、剪力键受力等地震响应特性以及关键因素的影响规律。结果表明,地震动输入方向随着与隧道轴向夹角的增加,结构剪力及弯矩明显增大,而轴力及接头变形随之减小,90°输入时峰值轴力的降幅超过了85%,而接头最大张合量仅为0°输入时的17%;环境温度变化对沉管隧道轴向受力及接头变形影响显著,降温导致接头最大张开量增加了约30%,并使隧道出现了接近峰值轴力60%的拉力。

温度变化对悬索主共振响应影响分析

基于增量热场理论,推导考虑均匀温度变化影响下受谐波激励的悬索非线性运动微分方程,利用Galerkin法将方程离散,并对离散后的方程进行线性分析。以悬索主共振响应为例,利用多尺度法求解其高阶近似解及幅频响应方程,通过算例研究温度变化对不同Irvine参数的悬索前四阶模态频率以及幅频响应曲线的影响。研究结果表明:悬索模态振型、频率和主共振响应受温度变化影响明显,且与其Irvine参数密切相关;温度变化有可能定性和定量地改变悬索非线性振动特性,其取决于线性项、平方和立方非线性项系数受温度变化的影响程度;相同程度的升温和降温对悬索振动特性的影响不对称。

基于Landsat数据的条件植被温度指数升尺度转换方法

以陕西省关中平原为研究区域,应用点扩散函数、混合像素面积权重法和中值像素变异权重法将基于Landsat卫星遥感数据反演的分辨率为30 m的条件植被温度指数(VTCI)干旱监测结果上推至930 m的干旱监测结果,并与Aqua MODIS数据反演的分辨率为930 m的VTCI干旱监测结果进行对比分析,以期为两种空间尺度的干旱监测结果的综合应用提供技术支持。以MODIS数据反演的VTCI为参考,应用相关系数、均方根误差、半变异函数的估计值和图像纹理特征等对尺度上推的VTCI进行评价。结果表明,点扩散函数和混合像素面积权重法的尺度上推效果均较好,而中值像素变异权重法的尺度上推效果较差,说明点扩散函数和混合像素面积权重法均适用于研究区域VTCI干旱监测结果的尺度转换,且点扩散函数的数据处理过程更为简单。典型样点VTCI的尺度上推结果表明,空间异质性越小,尺度上推的结果越好。

质量放大因子对搅拌摩擦焊接插入过程的影响

质量放大因子是显式有限元计算过程中的一个重要因素.文中通过研究质量放大因子对搅拌摩擦焊接插入过程温度场的影响,优化了搅拌摩擦焊接过程温度场的三维显式有限元计算方法.在文中的计算条件下,当质量因子为106时能获得比较合理的温度场,而计算所需时间明显减少.模拟温度与文献试验数据吻合较好.结果表明,质量放大因子对搅拌工具的下移距离和计算时间有较大影响.

制备方法对纳米熔盐储热性能及形成机理的影响

纳米材料能够改善高温熔盐的传热储热性能,提升大规模储热系统的储热和热交换效率,但目前仍未找到纳米熔盐的高效大规模制备方法。为优选纳米熔盐的高效大规模制备方法,以二元混合盐为基盐,采用高温熔融法和水溶液法分别制备纳米熔盐,用差示扫描量热法、热重分析法和微观形貌分析法,研究制备方法对纳米熔盐显热和储热性能提升、微观结构的影响,探索纳米熔盐形成机理。结果表明,两种制备方法均在搅拌90 min时制备的纳米熔盐性能达到最优,且高温熔融法制备纳米熔盐的熔化潜热和比热容分别比水溶液法高2.6%和28.18%;两种方法制备纳米熔盐的熔点较小,但对纳米熔盐的微观形貌存在明显影响,云核的形成与结构影响着纳米熔盐的储热性能。相比水溶液法,高温熔融法工艺简单,过程能耗低,纳米熔盐储热性能更好,适用于纳米熔盐的大规模生产和工程应用。

高精度铂电阻测温仪的设计与实现

提出了基于四线制恒流源驱动和恒流换向技术的高精度温度测量方案,挑选性能优异的铂电阻Pt100作为温度传感器,与参考电阻串联后由恒流源驱动,然后采集信号经过调理放大,通过单片机自动校正和控制,并内嵌ITS-90国际温标计算公式,以此实现高精度温度测量。实验结果表明,该方案较好实现了消除引线电阻和非线性的影响,提高了测量精度,温度测量误差小于0.01℃,系统性能稳定。