箱梁水化热温度场时效模式及时变应力场

针对目前混凝土箱梁0#块在施工控制过程中出现早期裂缝现象,综合考虑混凝土材料特性、混凝土早期抗拉强度、混凝土水化热和对流边界条件的时变效应以及浇注时间的滞后效应,基于三维非稳定温度场理论,给出混凝土水化热温度场时效分析模式.采用大型通用软件对混凝土箱梁0#块水化热温度场和应力场进行三维数值仿真,得到水化热温度场和应力场时程关系曲线,总结了温度场和应力场时变效应规律.数值仿真与实测数据对比结果表明,水化热温度场时效模式更能准确地模拟工程实际.     

自旋对受强激光辐照壳体的防护作用

为了研究自旋对受强激光辐照壳体的防护作用,在研究激光与材料相互作用的基础上,采用ANSYS有限单元方对旋转状态壳体受激光辐照作用进行分析。同时分析了旋转频率对受激光辐照作用下壳体温度场和应力场的影响,经分析计算得到壳体的温度场和应力场。结果表明,激光作用下旋转壳体的温升和应力增长远低于静止状态,旋转对于受激光辐照的壳体有防护作用。     

ANSYS模拟大体积混凝土浇筑过程的参数分析

建筑工程中的大体积混凝土结构越来越多,利用有限元程序ANSYS进行施工过程的模拟仿真可以形象地给出温度场和应力场的分布情况,同时能考虑各参数随时间的变化。时变参数的选取及其在程序中的实现是仿真分析中的重点和难点,特总结归纳,并给出解决的方法供参考。     

Ti6Al4V钛合金脉冲激光抛光微裂纹产生机理与尺寸特征研究

为研究脉冲激光抛光过程中微裂纹产生机理及抛光主要参数对微裂纹尺寸特征的影响规律,建立了脉冲激光抛光温度场与应力场的有限元计算模型。在有限元模型建立过程中,采用温度场与应力场的顺序耦合方式,考虑了相变潜热和随温度显著变化的材料参数,得到了温度场与应力场在时间上和空间上的变化规律。通过温度场、应力场以及Ti6Al4V钛合金的凝固过程分析,揭示了Ti6Al4V钛合金激光抛光过程中微裂纹产生机理与尺寸特征规律。通过脉冲激光抛光实验验证有限元计算模型的有效性,结果表明:Ti6Al4V钛合金激光抛光微裂纹产生于Ti6Al4V钛合金的凝固时刻,微裂纹的宽度决定于Ti6Al4V钛合金凝固时刻热应力引起的塑性变形,微裂纹的深度决定于Ti6Al4V钛合金激光抛光熔池深度;激光功率是微裂纹尺寸特征的主要影响因素,激光功率增大时微裂纹宽度及深度均显著增大;在脉冲激光抛光中可通过外加预热的方式减缓熔融态金属的冷却速度,以减小抛光后的表面裂纹,有效减小微裂纹尺寸特征。     

ZrO2光学薄膜的激光热冲击效应

计算了薄膜在高功率脉冲激光作用下截面温度场和应力分布场,分析了热冲击在光学薄膜激光损伤中的作用,并用调Q1.06um脉冲激光对ZrO2单层薄膜损伤,讨论了不同激光强度下薄膜截面温度场与应力场分布,揭示了热冲击在ZrO2单层膜损伤中的机理和过程。     

Z_rO_2光学薄膜的激光热冲击效应

计算了薄膜在高功率脉冲激光作用下截面温度场和应力分布场 .分析了热冲击在光学薄膜激光损伤中的作用,并用调 Q 1. 06μ m脉冲激光对 Z_rO_2单层薄膜损伤,讨论了不同激光强度下薄膜截面温度场与应力场分布,揭示了热冲击在 Z_rO_2单层膜损伤中的机理和过程 .     

闸首底板热学参数反演分析与温度场预测

大体积混凝土热学参数的准确性直接影响混凝土温度场、应力场仿真计算的成败。由试验或经验公式求得的混凝土温度场热学计算参数,往往和施工现场的实际参数有较大出入,给温度场仿真计算精度带来了不利影响。通过对闸首底板不同部位埋设温度计进行实时测量,通过实测数据进行仿真反演分析以获取混凝土的热学参数;把反演分析得到的热学参数进行温度场预测,用于指导下一步施工和养护措施。通过对某船闸底板热学参数反演的结果表明,此法是可行的。     

同轴送粉激光增材工艺对温度场及应力场的影响

激光增材制造过程中金属零件能否顺利成形以及成形后组织性能的优劣直接取决于工艺参数的选择。为研究激光工艺参数对增材构件温度场和应力场的影响,本文研究基于顺序热-力耦合有限元方法对在304L基板上进行同轴送粉激光增材GH4169合金粉末的单道单层工艺开展数值模拟研究。在实验验证数值模型有效性的基础上,深入分析激光功率和扫描速度对不同区域的温度场和残余应力的影响,并探讨应力场与温度场之间的关系。在沉积层边缘区域,提高激光功率和降低扫描速度都会明显降低沉积层和基板在降温过程中的温度梯度,且该温度梯度与该位置的横、纵向残余应力呈明显的正比关系。在沉积层内部,扫描速度的变化对横、纵向温度梯度和残余应力影响微小,提高激光功率使得该区域的纵向温度梯度明显降低,但横、纵向残余应力略有增大,熔池中心区域的残余应力和温度梯度不存在明显的正比关系。     

堆石混凝土高拱坝施工期温度应力仿真分析

为研究堆石混凝土高拱坝施工期温度场和应力场的分布特点,并探究堆石混凝土在高拱坝上的适用性,本文运用数值仿真及顺序耦合法,综合考虑堆石混凝土弹模变化、堆石混凝土入仓温度、环境气候变化等因素,对不同温控措施的堆石混凝土高拱坝进行施工期全过程仿真计算。对比分析不同温控措施下高拱坝施工期的温度场和应力场,结果表明：不同温控工况下,坝体温度场和应力场的分布规律基本一致,施工期温度应力与混凝土入仓温度相关,运行期坝体应力随环境气温变化;应力线性化后最大拉应力分别为1.68 MPa、1.60 MPa、1.48 MPa。因此,堆石混凝土运用于高拱坝时,在分缝浇筑的情况下,仅需采取简单温控措施即可满足温度防裂要求。     

激光辅助切削温度场的三维有限元仿真

激光加热的温度场受材料性参数、工件几何形状、激光器功率、光斑形状及移动速度的影响，分析激光辅助立铣淬硬钢的工况，提出简化的计算模型，进而将非稳态传热方程化为稳态的传热控制方程，应用三维有限元法，对激光流动加热45^#钢的温度场进行了仿真，经过对不同光斑形状、移动速度、光斑温度对温度场的影响，归纳了激光加热的特点，对激光辅助加工工艺参数的选择提出了建议。     

激光作用金属板材的温度场和热应力场

基于Von Mises屈服准则和弹塑性本构关系,建立了连续激光辐照金属基体材料的空间轴对称有限元模型.该模型考虑了金属材料在激光作用过程中的热学及力学性质的非线性,计算了光强为高斯分布的激光光束加热钢板时的温度场和热应力场,得到了温度场和热应力场的分布及其随时间的变化规律.通过对结果的分析,认为在激光作用前期热膨胀会造成热应力上升,而后期材料的热软化会导致塑性区域应力水平下降和其他区域应力水平增加缓慢甚至下降.有限元计算结果与已知实验结果的对比表明了有限元法的有效性.     

石墨烯复合材料电热除冰实验研究

石墨烯复合材料因其优良的导电性和高导热性,在各个领域均得到了广泛的关注。为研究石墨烯加热膜在电热除冰上的应用,通过实验比较石墨烯和电阻丝作为加热元件时的温升速率;将加热元件制备成可用于电热除冰的加热膜,在相同加热功率下验证两者的发热均匀性;根据自行搭建的电热除冰实验台,研究不同热流密度和结冰温度对石墨烯加热膜除冰效果的影响。实验结果表明：单纯的石墨烯加热元件比电阻丝升温速率快,由石墨烯作为加热元件制备而成的加热膜发热更加均匀;随着热流密度的不断增加,石墨烯加热膜除冰时间越短,效果越好;结冰温度越低,除冰时间越长。验证了石墨烯可以作为一种理想的加热膜材料应用于电热除冰领域。     

多年冻土路基水-热-力耦合理论模型及数值模拟

在建立多年冻土地区路基非稳态温度场控制方程、水分迁移的有限元控制方程和路基变形场及应力场计算模型的基础上，提出水-热-力耦合模型。以青藏公路唐南段K3393＋950的冻土路基为计算对象，得出了1月份路基温度场、水分场及应力场（变形场）的分布规律：路基温度场内部存在着未冻土核；水分场在温度梯度的作用下有向冻结冰锋线迁移的趋势；在负温条件下，土体的体积含冰量超过临界值时，将产生冻胀现象。研究结果表明，多年冻土地区路基的温度场、水分场及应力场一直处于动态变化中，路基的热状况、水分状况与变化规律及由此引起的应力重分布是引起道路冻害的主要因素。     

车用永磁式缓速器转子鼓温度应力场计算

根据车用永磁式缓速器结构和工作原理，建立了转子鼓温度和应力场的计算模型，确定了合理的边界条件，运用Bessel方程推导了永磁式缓速器转子鼓温度场和应力场的计算公式．最后进行了台架试验，并与理论计算进行了比较，结果表明试验值与理论值吻合较好．此计算公式可用来分析转子鼓的温度和应力，反映各设计参数与温度之间的定量关系，进行转子鼓优化设计、减小转子鼓温度和温度梯度，从而降低转子鼓的热应力与热变形，提高永磁式缓速器的制动稳定性．     

多场耦合下的粉末成形固结理论及关键技术

为了探索高致密、高性能、高精度、短流程和低成本的粉末成形固结技术,分别对温度场与应力场和电磁场、温度场与应力场等不同场耦合下的粉末成形固结理论及关键技术进行了研究.利用研制出的侧压力直接动态测量装置,揭示了温度场与应力场耦合作用下的铁基粉末致密化机理,并在此基础上,实现了对温度场与应力场耦合下的粉末成形过程的数值模拟,确立了温度场与应力场耦合下铁基粉末的成形固结工艺.同时,研制出了一套电场、磁场、温度场与应力场多场耦合的粉末成形固结设备,确立了铁基、WC基等粉末在多场耦合作用下的成形与烧结工艺,揭示了多场耦合成形的烧结机理,实现了对电磁场、应力场耦合下的温度场的数值模拟.     

铸造残余应力有限元分析

本文扼要介绍铸铁件在浇注后凝固过程中瞬时温度场及残余应力场的计算原理和方法。方法的特点是:通过实验测定铸铁件边界上若干点的温度动态曲线,并将求解瞬态温度场的问题,转化为求解准稳态温度场的问题,利用ADINAT程序计算各瞬时的温度场。计算结果与实测值吻合得相当好。然后以各瞬时温度场为依据,利用ADINA程序累加计算铸件由高温冷却至室温时的残余应力场。应力水平为5kg/mm~2,并绘制了相应的应力分布图。     

对流冷却下板状激光介质热效应的三维模拟

高热负荷固体激光介质的热效应是制约激光器功率提高的严重障碍。以不均匀换热系数模型为基础,研究了具有非均匀内热源的侧面双向抽运板状激光介质在强制对流冷却下的耦合换热问题。结果表明:忽视对流换热系数的非均匀性将导致介质温度场和热应力场计算结果偏低;在平均导热系数取值基准下,介质热物性的温度依存性对其温度分布影响不大。与一维理想模型(均匀换热系数、常物性)的结果不同,采用三维模型并考虑入口段效应时,介质最大应力随R eyno lds数的增大而减小,而对介质膨胀系数的非线性作用不敏感,采用平均膨胀系数即可满足要求。     

基于超疏水表层的石墨烯电热除冰实验研究

超疏水涂层因其憎水性和优异的抗冰性能,在防除冰领域得到了广泛的关注.为研究超疏水涂层与石墨烯耦合作用的电热除冰效果,通过实验测量了石墨烯加热元件的温升速率;设计并制备用于电热除冰的加热膜构型;测量不同热流密度与环境温度下耦合组件温升情况;根据自行搭建的电热除冰实验台,研究不同热流密度对耦合组件除冰效果的影响,并与无喷涂超疏水表层加热组件的除冰能耗进行对比.实验结果表明:石墨烯加热膜比金属丝加热膜温升速率高;低温环境中耦合组件均表现出良好的温升情况;随着热流密度的不断增加,耦合组件除冰时间越短;相比传统金属丝电热组件,相同热流密度下耦合组件除冰能耗降低49％.验证主动除冰系统与超疏水涂层被动防除冰系统结合下,具有降低电热除冰能耗的可行性.     

工艺参数对陶瓷激光热应力切割质量的影响

建立了激光热应力切割有限元仿真模型,用于研究三维对称氧化铝陶瓷基片切割过程中的温度场和热应力场分布,以及激光功率、陶瓷厚度和切割速度等工艺参数对材料表面最高温度和应力的影响,并通过对比实验验证了该模型的正确性.结果表明,随着裂纹尖端的临界正应力增加,断裂表面的微裂纹加深,并引起材料表面的颗粒剥落,使得切割断面的粗糙度增大.