混凝土厚壁箱形墩温度场观测与数值模拟

在现场实测温度资料的基础上,分析了某混凝土厚壁箱形墩在日照温差作用下的温度分布,并参照国内外规范及经验公式,用指数函数形式拟合出了最大温差时刻的温度梯度模式,分析结果对研究贵州地区混凝土墩柱结构的温度分布规律及同类型桥梁的设计和施工有一定的参考价值.采用有限元程序ANSYS对箱墩温度场进行了数值模拟分析,其理论计算结果与实测值吻合较好,从而证明了用ANSYS模拟温度场的可行性.该方法同样适用于同类型混凝土结构的温度场模拟.     

混凝土连续箱梁桥温度场数值模拟及实测验证

为研究混凝土连续箱梁桥的日照温度场分布特征,以某大跨混凝土连续箱梁桥为研究对象,根据混凝土结构传热理论,结合当地气象参数与日照辐射半经验公式,采用ANSYS软件建立了混凝土箱梁桥二维瞬态日照温度场模型,模拟出晴天和阴天混凝土箱梁桥的温度场,并将模拟结果和实测结果进行对比.在此基础上,进一步模拟了混凝土箱梁桥的最大竖向温度梯度分布特征,分析了该温度分布模式对桥梁的作用效应.结果 表明,混凝土箱梁桥温度场计算值与实测值吻合良好.相比于设计规范中的混凝土箱梁竖向温度梯度模式,计算拟合的竖向温度梯度对混凝土箱梁桥的应力影响更小.     

42CrMo棒材轧后输送与缓冷过程温度场的模拟分析

考虑相变潜热和材料热物性随温度的变化,利用ANSYS有限元分析软件对42CrMo棒材轧后输送空冷,缓冷全过程的温度场进行了有限元模拟分析,获得轧件表面与内部的温度分布规律,并提出了一种棒材缓冷温度场计算的简化模型。结果表明,模拟所得结果与实测数据吻合,表明此方法可为组织及性能预测、工艺优化提供理论依据。     

混凝土箱梁桥的温度场分析

基于混凝土箱梁桥温度场及其变化规律的理论分析和现场实测,分析了混凝土箱梁温度场与其所处的环境温度及日照辐射等因素的关系.运用辐射换热、对流换热等相关理论,对箱梁表面的各种热流进行分析,并将各种热流转换成易于加载的对流换热形式,即采用综合对流换热系数和综合大气温度来反应箱梁表面各种热流,在此基础上应用有限元方法对箱梁温度场进行计算,获得了太阳辐射作用下箱梁温度场的分布规律,并与试验结果进行了比较,其理论值与实测值基本吻合.     

山区空心薄壁高墩日照温度效应

通过现场桥墩实测温度变化的数据,分析了桥墩在日照温差作用下的温度分布,并用MATLAB拟合出混凝土空心薄壁高墩沿壁板厚度方向的温度梯度模式。结合桥址地理数据和气象条件,采用有限元仿真软件Midas FEA建立模型,模拟分析桥墩温度场,对比计算结果与实测数据,证明有限元求解的可靠性和Midas FEA模拟温度场的实用性。最后根据拟合的温度梯度计算日照温度效应,结果显示,空心薄壁高墩日照引起的温度效应不可忽视。     

二维淬火温度场的数值计算

建立了旋转体试样淬火过程的温度场计算模型,用有限差分法模拟计算了淬火温度场.对计算中用到的材料参数如体积比热容Cρ、导热系数λ和热扩散系数H进行了实际测量和校正.计算机模拟结果和实测结果吻合较好.     

零号箱梁水化热温度应变场分析

为研究混凝土箱梁零号块的水化热温度效应,找到合理的温控措施,基于某大跨度连续梁桥两处零号箱梁浇筑后的实测数据,运用有限元分析软件模拟箱梁浇筑后的水化热温度场,分析了外部温度对水化热温度场的影响,提出了用竖向筋波纹管充当冷却管的温控方案.试验研究表明:混凝土箱梁的温度实测值与计算值符合较好,说明有限元分析模型能有效模拟水化热温度场;水化热产生的顶底板温度梯度与外部温度有关,夏季施工比冬季施工时达到的顶底板温差更大;应变场与温度场呈负相关状态,且应变变化滞后于温度变化,应变先压后拉.因此,零号箱梁的浇筑宜在温度较低时进行,浇筑完成后,应当根据水化热温度效应的特点,对重要部位进行针对性养护,并采用适当温控方案,以降低混凝土内部最高温度及顶底板温度梯度.     

砌体结构温度应力分析

为探讨砌体结构温度裂缝机理,对一砌体结构墙体与屋面板的温度场进行了实测,得到了砌体结构墙体与屋面板随时间的温度分布,给出了砌体结构建筑温度场的变化规律,在实测温度场的基础上,用有限元法对整体结构进行了温度应力分析,并给出了考虑干缩影响的温度应力计算方法.研究结果为控制砌体结构温度裂缝提供了参考.     

连续刚构铁路桥收缩徐变效应监测与分析

对连续刚构铁路桥箱梁温度场及桥梁线形进行长期、连续监测,通过主梁跨中下挠的理论与实测对比揭示了连续刚构铁路桥收缩徐变效应。对比了国内外常用收缩徐变估算模型,选择CEB-FIP徐变模型对黄河特大连续刚构桥进行了有限元分析。采用实测温度数据,以箱梁内测温度、外侧温度、顶底板温度梯度、左右侧温度梯度作为箱梁温度场的评判指标,对箱梁1年内的四季温度场分布进行分析。在基于相同温度场的条件下,通过理论值与实测值对比,发现分析成果与实测结果较吻合,说明混凝土的收缩徐变是引起连续刚构铁路桥跨中下挠的主要原因,对比结果还说明通过改善箱梁顶底板应力差能够改善收缩徐变长期效应。     

基于ANSYS有限元对高频焊接的三维温度场模拟

在高频直缝焊管生产过程中,焊接温度是影响焊缝质量的首要因素.建立高频直缝焊管的三维焊接温度场动态有限元计算模型,利用软件ANSYS编制APDL程序,针对焊接动态过程进行模拟仿真.采用线热源模型进行计算,分析中考虑材料热物理性能随温度的变化,以及辐射、对流、相变对温度场的影响.采用雷泰MarathonTMFA/FR系列红外测温仪对焊缝进行温度采集,并将模拟结果与采集温度结果进行比较,二者基本吻合.     

利用试井资料确定油层的热物性参数

为了确定地层条件下油层的热物性参数,根据油田试井资料建立了生产井油层区域的导热和对流换热非稳态混合传热数学模型,确定了合理的边界条件和初始条件,计算了油层沿径向的温度分布剖面。采用复形调优法及变步长有限差分法,对目标函数进行了求解,确定了油层的综合导热系数、热扩散系数、热容量和井底产液温度等参数。将实例计算的井底产液温度与现场试井实测数据进行了比较,结果表明,两者吻合较好,能够满足工程精度的要求。     

紧急制动下货车车轮温度场和应力场的数值仿真研究

采用能量转换法确定了紧急制动下车轮的热流密度,运用有限元数值模拟技术,数值仿真了紧急制动状况下货车车轮的温度场分布,并通过间接耦合法将温度场模拟结果作为应力场分析的边界条件,数值模拟了紧急制动下车轮热应力场分布规律,为进一步研究车轮的热疲劳提供定量分析的依据.     

基于现场试验的混凝土热学参数反演分析与计算

为了确定混凝土热学特性诸参数,基于混凝土长方体非绝热温升试验,根据施工现场实测资料,运用非稳定温度场三维有限元仿真计算技术和反问题优化求解的遗传算法,对混凝土温度场进行反演计算,并将计算值和实测值进行对比,验证反演结果的合理性.结果表明,反演值与实测值较吻合,误差较小,反演结果可靠,反演所得参数对温控仿真计算和指导后续施工有参考价值.     

大扁锭凝固过程模拟及缩孔优化

对某钢厂28.7t钢锭凝固过程进行测温,并用有限元方法模拟该钢锭凝固过程温度场和凝固场分布.结果表明:温度模拟值与现场测量值吻合很好,证明模拟具有较高的准确性和可靠性;凝固初期,钢锭底部和保温冒与钢锭模连接处凝固较快;52min时,绝热板与钢锭间已形成一定气隙;前3h,钢锭侧面凝固顺序由模壁向钢锭中心平行推进;凝固后期较凝固前期凝固速度快;热电偶测得,保温冒中心凝固时间为428min,钢锭本体中心顶部凝固时间为365min,冒部全凝时间大于本体全凝时间的15%,有利于控制一次缩孔只存在于冒部.通过模拟将浇注温度由1543℃降低到1533℃,不但不影响保温帽钢液对本体的补缩作用,还可以使缩孔减小6mm,有利于提高钢锭质量.     

火灾时围护结构非稳态温度场的动态特性

为了研究火灾时建筑物围护结构的温度,运用BFD模化模型,模拟计算了室内建筑火灾烟气温度与时间的变化关系,并讨论了长宽比、有效通风口高度等对室内火灾过程的影响.在上述火灾模拟的基础上,根据烟气与围护结构之间的换热情况,建立了围护结构非稳态传热模型.采用分界面衔接条件,并结合有限差分方法,提出了一种建筑构件中心点温度场的计算方法.随后,取时间步长为1 s,计算时间为50min,分别计算了两种围护结构内部温度场随时间和位置的变化规律.计算时,火灾增长时间tg为150 s,衰减时间td为600 s,所选取的火灾为经历了生长阶段、轰然阶段、充分发展阶段和衰减阶段的全过程燃烧.模拟得到的加气混凝土和钢筋混凝土构件内部温度场变化规律与实验结果基本符合.     

焊接温度场的三维动态有限元模拟

焊件在快速加热和冷却过程中温度场的正确描述是进行组织转变和焊后接头力学性能分析的前提条件．焊接温度场的准确计算必须建立起准确的热传递数学模型和符合焊接生产实际的物理模型．文中采用Goldak热源分布模型，将熔池看成是双椭球的盘，其表面上热量是按高斯分布的函数，内部用双椭球函数来表示其分布，并应用SYSWELD软件的校正工具，根据具体的焊接工艺和条件对热源进行校正；考虑了材料热物理性能参数与温度的非线性关系，建立了焊接过程的数学模型和物理模型，以低合金结构钢的堆焊为例，对其温度场进行了三维动态模拟．其结果与实验值完全吻合．     

低温供暖系统中散热器与风机盘管的供暖效果

本文利用Airpak软件对北京地区煤改电中某农机站小型食堂进行室内热环境的数值模拟,对采用散热器和立式风机盘管两种不同散热末端的房间进行流场模拟,分析人员静坐状态下（1.2 m高度水平面）的温度场、速度场、预计平均热感觉指数（PMV）和预期不满意率（PPD）,通过流场模拟与实测结果的分析说明了在低温供暖系统中采用散热器和风机盘管两种不同的散热末端的特性以及对室内热环境的影响。结果表明,在同一个热源下,使用风机盘管进行供暖的房间在温度和PMV-PPD指数上优于散热器房间,人们的不满意度较小;使用散热器进行供暖的房间温度稳定性较好,适合需要连续供暖的房间;采用数值模拟得到的房间温度略低于实测温度,在一定程度上可以为北京地区煤改电中低温供暖系统合理选择散热末端提供参考。     

薄板坯连轧过程中输送辊对带钢温度场的影响

采用有限元差分法对连铸连轧生产过程的带钢温度场进行模拟.计算中考虑了辐射、对流换热、轧制时与轧辊之间的热传导以及变形热和摩擦热.结果表明,输送辊对带钢温度场的影响相对较小,大约使钢体温度下降14~18℃;精轧前的过程上下表面温差比较大,能达到20~25℃;考虑了输送辊影响的温度场与实测值更相近,符合实际.     

移动热载荷在焊接温度场数值模拟中的应用

为分析焊接过程中焊件温度场随焊接热源移动变化情况,采用ANSYS命令流编制参数化程序,动态填充热流密度表,实现移动热载荷的加载;针对薄板堆焊,选用高斯热源模型,进行了焊接温度场数值模拟.数值模拟结果表明,所采用命令流动态加载热载荷的方法,能够较好地模拟实际焊接过程中的热源移动情况;针对其他的焊缝形状和焊接方法,可通过更改命令流程序参数的设置,获得适合的移动热源移动轨迹和热源模型的数学描述,实现焊接温度场的数值模拟.     

特高压直流输电线路合成电场的天气影响因素及预测模型

特高压直流输电线路电离周围空气产生的离子和线路电场叠加形成合成电场,并在环境因素的作用下使得地面的合成场强发生变化。研究了天气因素对地面合成场强的影响,并提出了基于天气因素的电场预测模型。利用高压直流电场测量装置测量地面合成电场值及环境监测系统所测的天气参数,分析了风速、湿度、气压、温度、PM₁₀、PM_2.5、PM_1.0与场强的相关性。利用基于树形结构Parzen估计器(tree-structured Parzen estimator, TPE)优化的CatBoost建立地面场强在天气因素下的预测模型,并基于所测数据进行模型的训练和预测。结果表明：天气因素对场强的影响权重由高到低为湿度、风速、气压、温度、PM_1.0、PM_2.5、PM₁₀。通过特征排序选取前5个特征和所有特征预测所得到的均方根误差分别为0.83 kV/m和0.85 kV/m,实现了相对准确的预测。研究结果可为特高压直流输电工程环境评估提供有用的合成电场分析方法。