应用红外和计算机研究陶瓷变形与温度场关系

应用红外热成像测温技术，测试了陶瓷坯体在烧成过程中的表面温度场，首次揭示了陶瓷坯体在烧成过程中的动态温度场；应用三维高斯数值积分来日方长 第一类边界条件，建立了温度场与热应力场的三维有限元方程，研究了连续升温温度场的三维有限元计算机程序和单元自动划分程序，模拟了不同条件下坯体内温度场随表面温度场变化情况，把连续升温的温度场迭加到热应力场计算中，根据第一强度理论及热变形的概念，研究了坯体在烧成过程中     

换热边界下变物性梯度功能材料板稳态热传导分析

用有限元法分析了由ZrO2和Ti 6Al 4V组成的变物性梯度功能材料板在对流换热边界条件下的非线性稳态热传导问题,检验了方法的正确性,给出了对流换热边界下的稳态温度场分布,并与不考虑变物性时的结果进行了比较.结果表明:在精确计算稳态温度场分布时,变物性是影响梯度功能材料板的稳态温度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、对流换热系数和孔隙度P的变化对变物性梯度功能材料板的稳态温度场分布均有明显的影响.此结果为材料设计和进一步的热应力分析提供了准确的计算依据.图7,参6.     

钛镍合金固体火箭发动机一维非稳态导热及热应力研究

以固体发动机地面试车启动工况为背景,将其简化为等厚壁圆筒,研究一维非稳态工作条件下圆筒热应力计算。首先,将钛镍合金火箭发动机启动时温度随时间变化作为边界条件,利用ABAQUS软件分析等厚圆筒非稳态导热,得到瞬态温度场,并对比解析法结果得到瞬态温度场有限元和解析法的计算方法;其次,用MATLAB编程实现等厚壁圆筒的热应力的计算。优化了固体发动机减维热应力计算方法,为概念设计和参数敏感性分析提供方法支持。     

无单元法在平面热应力分析中的应用

采用无单元法对平面热应力问题进行了研究。首先从热应力边值问题出发,给出了与其等价的能量泛函的弱变分形式,并导出了无单元方法的计算公式。在此基础上,求解了平面稳态温度场的第一类边值条件的温度分布。并对其进行了热应力分析,取得了较好的数值结果。     

基于APDL语言的活塞热应力分析

活塞是发动机的核心,工作环境极其恶劣.活塞顶部直接承受高温燃气作用,容易形成不均匀的温度梯度,产生较大的热应力造成活塞受损,活塞的运行可靠性直接影响发动机的使用寿命.基于ANSYS的APDL语言,建立了活塞有限元模型,应用第三类边界条件施加活塞边界温度和换热系数,对活塞进行温度场和热应力分析,分析计算结果,得到活塞温度场、热流密度和热应力分布规律.结果表明活塞燃烧室边缘温度最高,第一环槽处热流密度最大,活塞环槽处和燃烧室边缘热应力相对较大.为活塞的结构设计和可靠性分析提供了参考.     

U型或浮头式换热器管板中的热应力及其主要影响因素研究

采用有限元法研究了U型或浮头式换热器管板中的热应力，并考察了管板厚度及管壳程对流换热系数的影响。研究结果表明，对于U型或浮头式换热器，管板内仍存在较大的热应力，这是由于管板上换热管中热量传递造成的，并且当管板较厚时这种应力更为突出；在管程走热流体时，管板两侧表面存在拉伸热应力，降低管板厚度可以有效地降低由热载荷引起的管板壳程侧表面热应力，壳程侧表面热应力可由40 MPa降至-13 MPa；壳程传热系数对管板温度场的影响明显，在换热器设计中使对流换热系数较低的介质走壳程有利于降低管板的热应力。     

火灾下混凝土空心板的温度场

为了研究火灾下混凝土空心板温度场分布,基于流固耦合传热理论,采用流体动力学软件FLUENT,建立空心板混凝土和封闭空洞内空气耦合模型并进行计算.通过典型算例,对相同外形尺寸下混凝土实心板和空心板温度场的分布进行了比较;对空洞内空气的自然对流和内壁面间辐射换热进行了分析;同时考虑了内壁面取绝热边界条件的可行性.分析结果表明:延火1 h内,空心板与实心板温度场分布相近,随后差异明显;空洞通过内部空气自然对流与壁面间辐射换热对空心板温度场分布产生影响,并随延火时间增长而愈加明显;内壁面取绝热边界条件会高估空心板空洞附近的温度.空气一混凝土耦合传热系统模型可以解决常规单独计算混凝土空心板传热无法确定其空洞内边界条件的问题.     

均布恒热源周边等温无孔平板的定常热应力

本文提出了一种不须先求物体的温度场即可直接求出热应力的新方法。由此法得出的计算公式与经典方法相比,结果完全相同,但更为简便。文中应用该法并采用拉格胡日乘子法对椭园板的定常热应力进行了分析。表明所提出的方法对截面较为复杂的物体的热应力计算是更为可取的。     

瞬态热冲击下热电材料梁的温度场及热应力分析

基于热电材料特性,通过热电平衡方程和本构方程,得出热电材料梁瞬态模型的控制方程.采用分离变量法结合模型的初始条件和边界条件求出热电材料梁的非线性瞬态温度场,根据热应力理论分析求出瞬态热应力场,利用数学软件MATLAB给出了热电材料梁的呈抛物线分布的瞬态温度场和瞬态热应力场的特性曲线,研究了热冲击载荷下的热电材料梁在热电耦合环境中的热应力分析.讨论了不同时刻温度场和应力场随厚度的变化,以及对比p型和n型Bi₂Te₃热电材料梁热应力特性曲线.结果表明:瞬态温度场受其瞬态项的影响随厚度增加有增有减;瞬态温度场和瞬态热应力场随时间的增加最终趋于稳态不再随时间变化;趋于稳态后的Bi₂Te₃热电材料梁的热应力最值大于瞬态下的热应力最值;p型Bi₂Te₃热电材料梁的热应力总是大于n型Bi₂Te₃热电材料梁的热应力.     

水泥混凝土路面的路基温度场测试及数值模拟

路基中温度的分布和变化规律是研究季节性冰冻地区水泥混凝土路面稳定性的基础。基于黑龙江省鸡讷(鸡西—讷河)公路试验路段的路基温度场测试资料,分析温度场的变化规律;建立水泥混凝土路面结构的路基温度场模型,分别在第一类边界条件(附面层理论)和第二、第三类边界条件下对路基温度场进行数值模拟。研究结果表明:路基内部温度变化滞后于大气温度;第二、第三类边界条件作用下的路基温度场数值模拟结果比第一类边界条件更接近温度实测值;沿深度方向,越靠近路基表面,第一类边界条件下的计算值与现场实测值的差异越大,越往下差异越小;而第二、第三类边界条件下的计算值与实测值的差异沿深度方向变化较小,可应用于路基温度场的数值模拟。     

边界变温时梯度板稳态热传导及影响因素

为了研究边界变温时功能梯度板的二维稳态热传导及梯度参数 γ的影响,基于该板的二维稳态热传导基本方程,假设热导率沿板高呈指数函数形式分布,用分离变量法和三角函数正交性,导出三边界恒温与上边界变温时该板的二维稳态温度场的解析解,与有限元解对比可知,2种方法结果一致。结果显示：上边界线性热载时,板内温度场分布无对称性;上边界正弦热载时,板内温度场分布对称于过形心的y轴;随着γ的增大,板内高温区不断向两侧和下侧扩展。因此,可选择适合的梯度参数和边界不同变温来满足设计、应用和热应力分析的需要,所获得的解析解可作为检验其他近似方法的参考标准。     

第一类边界条件下的松散煤体非稳态传热反问题研究

为实现松散煤体热物性参数的高效准确获取,对第1类边界条件下的松散煤体非稳态传热反问题进行了研究.利用超级恒温水浴生成恒温水介质,结合底部为黄铜板的试样盒构建恒温边界,然后基于第1类边界条件下的一维非稳态传热模型,利用随机共轭梯度法估计松散煤体导热系数和比定压热容等.参数灵敏度分析表明,松散煤体导热系数与比定压热容可同时估计,但因比定压热容灵敏度系数较低,导致参数反演估计精度不高,从而采用先估计热扩散率,然后再对比定压热容进行修正的策略,实现了松散煤体导热系数及比定压热容的准确估计.通过建立的测试装置,进行了松散煤体热物性参数估计实验.结果表明:采用的松散煤体热物性反演估计算法具有较好的准确性和抗不适定性,初始猜测值对参数反演估计结果没有明显影响,而温度测量标准差达到0.6时,参数反演相对误差也仅为7.53%.     

基于共轭传热计算的换热器热应力分析

次级换热器属于机载环控系统的主要附件,负责冷却涡轮压气机后的高温高压空气。为了分析某次级换热器服役过程中产生的热应力,首先对其传热与流动进行数值模拟,建模时针对产品的结构特点划分为周期性单元以及侧板单元两类计算模型,并提出将周期性单元的周期边界结果传递到侧板单元中作为约束条件的数值模拟策略,通过侧板单元中的共轭传热计算得到了结构上的温度分布;然后对换热器整体进行分析,在侧板结构上加载所获取的温度场结果并设置其他约束条件得出热应力分布。对比实验数据发现,数值模拟结果误差均在10%以内,共轭传热数值模拟策略在航空换热器热应力分析中的有效性得到了验证。     

配点法解开孔杂形薄板弯曲问题的研究

提出了用最小二乘边界配点法解决受均布荷载,任意边界条件下开孔杂开薄板弯曲问题的方法。     

有裂纹无限大平板非稳定热应力解析数值解

讨论有微观裂纹的平板在急冷时所产生的热冲击问题。分析了有裂纹平板的瞬间热应力，并确定裂纹尖端的应力强度因子。无因次的最大应力强度因子用比奥数及无因次裂纹长度来表示，提出了３者之间的确定的简化公式。     

多裂隙体的稳定热断裂(张开型)问题

为了讨论大体积混凝土结构中大多数由温度变化引起的裂缝的稳定性，给出了无限平板中作用有稳定点热源的位移场、应力场基本解，构造出以边界虚拟力为基本未知量求解混合边界多裂隙体热断裂问题的基本方程。数值计算表明该方法求解多裂隙体热断裂问题精度高，计算工作量少。对含边界裂缝的平板、含三条平行裂缝的平板和含有三条三角形分布的裂缝的平板在稳定温度荷载作用下进行了实验和计算互校，两者结果吻合良好。     

湿式离合器热负荷仿真研究

以综合传动装置中的湿式换挡离合器为研究对象,开展对偶钢片和摩擦片的热负荷仿真研究. 考虑了摩擦接触、热弹变形等边界条件,基于ABAQUS6.7建立了湿式换挡离合器总成的三维有限元模型. 揭示了摩擦片和对偶钢片在滑摩过程中温度场及应力场分布规律:其中盘面中部温升不明显,盘面两侧边缘温升明显,对偶钢片上的应力值随半径的增加而增大. 接触面不同区域的应力值随时间变化的规律不同,内环节点的应力值先增大后下降,外环节点的应力基本上一直增大.      

用Hilbert问题混合法确定中心裂纹尖端附近热应力场

用Hilbert边值问题混合法求解了无限大板中心裂纹尖端附近的热应力,文中从热传导、热应力函数、热弹性应力强受因子到热应力场的确定作了系统的分析计算,方法较为简洁。     

矩形薄板热屈曲应力的数值分析

对处于温度场中承受不同边界条件约束的矩形薄板进行应力分析和热屈曲分析 ,建立起关于平面温度应力的非线形偏微分方程 ,并应用五节点差分法对其进行求解 ,从而得出矩形薄板受温度场作用和相应边界条件约束时的应力分布特点