独立B型液化天然气运输船绝热层局部失效对结构安全的影响

根据独立B(SPB)型液化天然气(LNG)运输船绝热层失效后船体的传热特点,提出通过温度影响因子和面积影响因子分析船体结构温度场和内层对流空间空气温度场的耦合关系.选取液舱绝热层典型的局部失效模式,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟和有限元分析求解失效前后船体温度场和温度应力,分析了绝热层局部失效对船体结构安全性的影响.对事故工况下SPB型LNG船的安全性评估具有一定的参考意义.     

超低温作用下船体局部结构非线性响应

针对液化天然气船在近40年的服役期中,极有可能出现箱体损坏、珍珠岩泄漏、绝热层局部失效的情况,假定了3种典型液化天然气（LNG）船局部结构受超低温作用时的事故模型,考虑材料特性随温度的变化,基于非线性分析方法采用MARC软件对事故工况下结构响应进行模拟分析,并进一步研究了影响结构超低温响应的主要因素,在此基础上探讨了降低事故危害的理论方法.     

1.5m~3独立C型LNG储罐蒸发率简化算法

提出一种考虑罐壁、垫木、管路、绝热层等漏热因素的1.5m3独立C型LNG储罐蒸发率的简化计算数值模型,验证了各漏热因素的独立性,建立了计算体系,统计回归蒸发率与环境温度之间的关系,提出简化的计算公式.将罐体温度场参数化、将漏热因素简化并参数化,使用有限元方法对罐体的温度场进行数值模拟,得到罐体漏热量.比较罐壁、垫木、管路、绝热层等对蒸发率的影响,分析得出各漏热因素温度场在工程设计情况下不会产生叠加效应这一结论.罐壁对蒸发率影响较大,垫木、管路影响较小.结果表明,该算法可快速有效预报1.5m3独立C型LNG储罐蒸发率,减少建模计算流程,在LNG储罐方案总体设计阶段有着较高的实用价值.     

有控火箭燃气发生器壳体瞬态温度场分析

目的　对用于有控火箭飞行方向控制动力的燃气发生器壳体进行非线性瞬态温度场有限元分析; 方法　用有限元法模拟热试验的实际热负荷历程时,考虑燃烧室圆筒段内壁含绝热层和不含绝热层但内壁加厚两种不同试验样机的结构特点,同时考虑结构材料热传导、热容等的温度非线性特点; 结果　给出了燃气发生器燃烧室壳壁的瞬态温度场数值计算结果; 结论　数值计算结果表明两种结构模式都具有足够的热安全性,计算预示的结构特征点温度值与试验所测结果基本相符;     

大型LNG运输船液货围护系统对比研究与设计选型

液货围护系统作为大型液化天然气（LNG）运输船的子系统之一,对LNG运输的经济效益具有重要影响。通过对比几种不同类型液货围护系统的结构特点、主次屏蔽层和绝热层的材料、运营的优点及不足,最终选定采用NO96 Super+薄膜型围护系统来设计LNG运输船。     

载荷响应参数对在役舰艇结构可靠性的影响

基于非概率可靠性理论,建立在役舰艇船体结构非概率可靠性分析模型.以某大型舰艇为研究对象,分析了载荷响应参数(航速和波高)对船体结构可靠性的影响规律,得到了不同航速和海况条件下的在役舰艇船体结构可靠性评估公式.结果表明:波高对舰艇结构可靠性的影响相对于航速更为突出,通过降低航速来提高舰艇结构的安全性效果较小;但当舰艇在临界航区航行时,通过适当调整航速来提高舰艇结构的安全性是可行的.     

基于Excel-VBA的大型船舶纵向下水计算通用程序设计

对大型重载船舶进行下水计算及其安全性研究时,需要考虑船体局部结构强度问题.利用船舶下水的弹性计算方法计算了船体在下水过程中的局部受力,校核船体局部结构强度能否满足下水要求;并以Excel软件为基础,利用VBA设计开发了适合于大型船舶下水计算的通用程序.实例计算表明,该通用程序在大型船舶下水分析方面具有较强的通用性和实用性,同时在与其他软件进行数据交互方面,也具有很强的通用性.     

临时开口船体结构加强方案研究

临时开口船体结构强度分析具有重要的工程参考价值.采用有限元法建立船体结构数值模型,结合相关强度校核规范,进行临时开口船体结构强度分析,结果表明开口船体结构的抗弯扭方面的安全性必须引起重视.初步设计6种开口加强方案,通过对比总结了加强形式对结构强度的影响规律,并分析了加强横梁尺寸和开口边界加强对应力和变形的影响规律.通过...     

桥梁结构温度场测点布置方法

目的分析既有桥梁温度场测点布置存在的问题和缺点,提出桥梁结构温度场测点布置方法,为提高桥梁结构温度场的测量精度和效率提供参考.方法为合理优化桥梁结构的温度场测点布置,提出了太阳辐射影响深度的概念.基于切比雪夫数值拟合方法分析太阳辐射影响深度范围内的温度测点布置间距.从温度传感器测点布置深度、间距、温度测量时机角度对既有桥梁结构温度场测点布置方法及测试结果进行对比分析.结果混凝土桥梁的太阳辐射影响深度可取0.5 m;采用非等间距的温度场测点布置方法能够得到较为合理的竖向温度曲线;合理选择测量时机能够有效提高测量效率.结论总结并绘制了T型截面梁、单箱单室箱梁、单箱多室箱梁、钢管混凝土结构和箱型墩的温度场测点布置图,该布置方法可为后续温度场测量工作的测点布置和测量时机的选择提供参考.     

车用动力电池的挤压载荷变形响应及内部短路失效分析

机械载荷作用对车用动力电池的安全性具有重要影响,其中挤压变形是导致车用动力电池发生短路失效的重要因素之一.从方形磷酸铁锂电池的详细结构和内部短路失效机理出发,分别对电池整体和局部受压两种典型的挤压载荷进行试验,并结合其力-变形响应、电压和温度的变化关系分析电池的失效特征.建立方形磷酸铁锂电池内芯的新型本构方程和电池的有限元模型,对平面挤压和局部压痕载荷下电池的变形响应进行数值分析.结果表明,所建立的模型合理地表征了磷酸铁锂电池在挤压条件下的基本力学特性,并且能够预测局部受压形式下电池内部短路的发生时刻和失效位置.研究为方形磷酸铁锂电池在机械载荷条件下的变形响应特性和电池内部短路失效分析提供了参考,对提高电动汽车动力电池的机械安全性具有实际的工程意义.     

寒区隧道围岩初始温度场及保温材料对非稳态温度场的影响

本研究利用商用模拟软件FLUENT,分别使用非稳态初始条件和均温初始条件,对寒区隧道围岩内温度场随时间的变化特性进行了模拟仿真,表明隧道围岩的初始温度场分布对准确模拟寒流导致的围岩温度分布有重要影响。分析了不同保温层材料对隧道围岩结构温度分布的影响,由于三种保温材料的热导率均比较小,5 cm厚保温层后的围岩温度相差不大,但是5 cm厚保温层不足以保证所依托隧道结构不发生冻害;需要根据寒区隧道的气象条件铺设主动加热带,从而有效防止冻害现象的发生。     

大型LNG储罐在温度应力作用下热角保护厚度的计算

首先介绍了储罐隔热层的构造.通过理论推导,给出了隔热层、热角保护及外墙温度分布的计算公式.在此基础上,得出外墙温度应力的计算公式,并给出热保护角厚度设计的控制方程.最后对一工程实例进行分析,应用ADINA有限元软件,建立隔热层及外墙温度场计算模型,并进行热-结构耦合计算外墙温度应力.验证了公式的正确性.结果表明在内罐泄漏状态下,外墙温度应力很大,说明热保护角厚度的设计意义重大.     

保温砂浆外墙外保温系统在不利条件下温度变化规律

为得到保温砂浆外墙外保温系统耐候性保温效果及机理,对其进行耐候性试验,通过布点监测得到各构造层瞬态温度场,计算各层温度变化率及层间温度衰减系数,以对比不同结构层温度变化程度及保温能力。结果表明:在热雨循环15～70℃温度范围内,基层温度最大变化幅度仅为9.12℃,在热冷循环-20～50℃温度范围内,基层温度最大变化幅度仅为28.21℃,其温度改变幅度相较于另外两层明显平缓;基层与保温层层间温度衰减系数明显大于保温层与饰面层。可见系统保温性能优良,保温砂浆层是主要保温结构。     

氧化铝涂层对叶片温度测量影响数值研究

为进一步提高涡轮叶片可测量温度,通常在叶片表面涂氧化铝涂层以固定和保护热电偶。目前,涂层对叶片热电偶温度测量结果的影响尚不十分清楚。本文基于瞬态热-流耦合理论,采用有限元/边界元方法,对12种不同类型的直板叶片进行瞬态热冲击数值仿真。针对涂层叶片和无涂层叶片在同样边界条件下展开测点温度变化研究,考虑气动、涂层及叶片结构对测点温度的影响。结果表明,隔热涂层的存在对叶片瞬态温度测量结果影响较大,这种影响会随着安装角的增加而减小。隔热层对叶片稳定后的温度场影响较小,但测点温度在叶片整体温度稳定后也会在一个很小的范围内产生变化,对于高精度温度测量而言这种影响将不可忽略,需要针对具体叶形开展进一步的研究。     

斜风作用下季冻区隧道冻胀力分布规律及结构安全性评价

为分析不均匀冻胀荷载对季冻区隧道结构受力及安全性的影响,本文依托某新建铁路隧道工程,在凝练工程区气象特征的基础上,利用数值模拟手段分析了斜风作用下隧道温度场的分布特征,解析得到了支护结构的冻胀力荷载,在此基础上分析了支护结构的受力特征并开展了安全性评价。研究结果表明：斜风作用下隧道较小进深范围内迎风侧与背风侧温度场存在差异,进深10m处差异最为显著;未铺设保温层条件下迎风侧围岩冻结深度约为背风侧的1.8倍,铺设保温层后迎风侧围岩冻结深度减小了约80%,背风侧围岩冻结区基本消失;围岩冻结深度不一致导致冻胀力荷载不均匀分布,冻胀力荷载作用下支护结构迎风侧的应力、轴力、弯矩均明显高于背风侧;未铺设保温层条件下仅仰拱区域符合安全性要求,铺设保温层后各区域均满足要求,但迎风侧安全性明显低于背风侧。     

水-热耦合作用下严寒地区高速铁路隧道温度场分布规律

为研究严寒地区高速铁路隧道修筑后,衬砌背后围岩冻结引发的隧道冻胀病害问题,以吉图珲客运专线榆树川隧道为例,综合考虑水分迁移和冰-水相变潜热对衬砌-围岩热传导的影响,建立了围岩冻结过程中的水-热耦合模型,结合现场实测大气温度,利用有限元法对榆树川隧道温度场进行了计算,得到了严寒地区隧道温度场的分布规律,确定了隧道发生冻结的最不利位置和最不利时间,并建立了隧道最大冻结深度与大气年平均温度之间的关系,分析了保温层对隧道防冻的作用,给出了保温层厚度和导热系数与隧道冻结深度的关系,提出了防止榆树川隧道发生冻结的保温层导热系数和厚度的建议值.     

LNG储罐球形混凝土穹顶的热应力及裂缝分布

对于大型LNG储罐,其穹顶因水泥水化热产生较大的热应力,引起混凝土开裂,严重影响储罐的耐久性。以某大型LNG储罐穹顶为研究对象,采用ADINA有限元软件建立精细化的有限元模型,模拟LNG储罐穹顶分段浇筑过程中的早期温度场分布,并将数值计算结果与现场测试结果进行对比;数值分析时考虑了混凝土徐变及龄期效应,对混凝土穹顶的温度场和应力场进行耦合计算,得到穹顶的热应力分布及裂缝开展情况,对穹顶混凝土开裂风险进行评估,进而对参数的敏感性进行分析。结果表明:穹顶内外在混凝土浇筑过程中产生温差较大,导致巨大热应力;第一浇筑带的热应力明显比其他浇筑带大,环向热应力大于经络向热应力,将使穹顶边缘产生沿环向分布的经络向温度裂缝;水泥种类对穹顶热力分析结果有很大的影响。     

新型钢包的温度场及其影响因素模拟分析

以具有纳米保温材料内衬的新型钢包为研究对象,通过建立三维有限元模型,运用ANSYS软件分析该种新型钢包与传统钢包在烤包和盛钢两种工况下的温度分布,并研究纳米绝热材料的导热系数对新型钢包温度场的影响。结果表明,在两种工况下新型钢包的温度分布均优于传统钢包,新型钢包包壳的最高温度明显低于传统钢包包壳的最高温度,新型钢包的保温隔热性能比传统钢包更加优良;在一定范围内,新型钢包包壳的温度随纳米材料导热系数的降低而不断下降,当纳米材料导热系数降低80%时,新型钢包包壳的温度分布更加均匀,包壳的最高温度降幅最大,新型钢包的热量损失更小,其保温性能得到明显提升。     

一种耐高温多层热防护组件结构设计与性能研究

研究了由多种功能层材料组成的热防护组件的结构设计方法与热防护性能.利用仿真计算模拟了高温热环境下由不同厚度的面板层材料与隔热层材料组成的热防护组件的热响应行为,并通过石英灯加热考核验证了优化设计的热防护组件的耐温隔热与可重复使用性能.结果表明,致密的面板层材料具有优异的耐温性能,而由气凝胶组成的隔热层材料具有极低的热导率.根据目标环境匹配设计两种功能层材料厚度,可使多层热防护组件具备经最高温度1 600℃的加热考核后,背温仅为118℃的优异耐温隔热性能.