基于ANSYS的瞄准镜温差热应变仿真分析

为了分析环境温差对瞄准镜光学系统的影响机理,研究光学透镜在径向和轴向温差作用下的变形规律,该文首先利用传热学和光机系统设计知识进行理论分析,然后利用ANSYS对径向、轴向温差分别为1℃、2℃、3℃、4℃、5℃、-1℃、-2℃、-3℃、-4℃、-5℃时的各透镜进行了仿真分析。得到各透镜的瞬态温度场分布和总应变云图,并绘出总应变随径向、轴向温差的变化曲线。仿真结果表明:透镜温度场沿径向和轴向成梯度分布;径向温差最大总应变出现在透镜高温侧的边缘处,轴向温差最大总应变出现在透镜高温侧的中心位置;在温差相同时,轴向温差对透镜热应变的影响较径向温差大;最大总应变均随温差线性变化。     

光纤陀螺光纤环Shupe效应的三维有限元模型

针对传统二维热致非互易光纤环模型的局限性,建立了光纤环柱面坐标三维计算模型,可分析光纤环径向、轴向和周向温度不均匀变化导致的热致误差速率和热致误差角度．采用有限元方法对光纤环三维物理模型进行数值仿真,定量分析由温度激励造成的热致误差速率和热致误差角度．开展了光纤环温度激励实验,对比仿真和实验结果,验证了光纤环三维物理模型的有效性．并将光纤环三维计算模型成功地应用于光纤陀螺（FOG）纤环瞬态特性检测方法所用的温度激励源设计．     

大口径光学元件热稳定性初步分析

通过分析影响高功率固体激光装置中大口径光学元件稳定性的热激励源及其作用过程，指出日照瞬态温度、室内HAVC（Air Conditioning）系统以及局域瞬态热源是影响光学元件稳定性的主要因素；给出了大口径光学元件热影响的数学描述，并应用分析软件进行了初步计算．分析结果表明，热激励对光学镜片的影响不是靠简单的热载荷的单一作用过程，而是通过流动和传热的相互耦合，以及中间过程的转换，最终对光学镜片产生作用．因此，控制室内暖通空调系统的波动范围、减小镜箱内部温度变化、选用受热变形均匀和抗温度变形的镜片材料、减小温度引起的镜架热膨胀等是减小热激励影响的有效措施．     

基于模糊聚类测点优化与向量机的坐标镗床热误差建模

为了研究电主轴系统热特性对机床精度的影响,建立了主轴轴向及径向热误差模型.以精密坐标镗床为对象,采用五点法对主轴热误差进行测量,并分析了转速对主轴热误差及温度场的影响规律.利用模糊聚类分析法对温度变量进行分组优化,选出对热误差敏感的温度变量,建立主轴轴向热伸长及径向热倾角的最小二乘支持向量机(LS-SVM)以及多元线性回归(MLRA)的综合热误差模型,并设定了预测优度评价标准.结果表明:模糊聚类分组法能有效降低温度变量间的多重共线性,并提高模型的稳定性;LS-SVM模型具备全局寻优的特点,可实现不同工况的高精度预测,预测精度可达90%,且比传统的MLRA模型有更好的通用性以及更强的泛化能力,可作为后期热误差的补偿模型.     

架空导线径向温差对弧垂计算的影响

建立了钢芯铝绞线径向温度场分布热路模型,利用有限元分析软件对不同载流值下导线截面的温度场进行计算,并分析了径向温差产生的原因,同时设计钢芯层和表层温度分布式实验进行验证.以实验结果为依据,讨论了不同的温差造成的弧垂计算误差,以及不同档距时的弧垂计算误差.研究结果表明:架空线径向温差随着载流量的提高呈增大趋势,自然对流情况下,表面温度70℃时,钢芯温度达到73.5℃,导致弧垂的计算误差逐渐扩大;在钢芯层和表层温差一定时,档距越大,计算误差越大,而相对误差越小.     

热冲击对以RDX为基的压装PBX炸药装药尺寸和密度的影响

为了评价一种以RDX为基的压装PBX炸药的装药尺寸稳定性,利用高低温度交替冲击试验,研究热冲击对JHL-X炸药装药尺寸稳定性的影响。采用炸药药柱径向和轴向尺寸变化率和密度变化率表征了炸药装药尺寸的稳定性,用线膨胀仪测试了压装PBX炸药线膨胀系数(CET),分析了CET的变化对炸药药柱轴向尺寸的影响。结果表明,压装PBX炸药药柱经受热冲击循环过程中,轴向和径向的尺寸变化率以及密度变化率随热冲击温度的升高而增大,随温度的降低而减小,轴向尺寸和径向尺寸的变化率相当。与试验前比较,试验后恢复至常温的炸药药柱密度和轴向尺寸分别增大0.6%和0.75%,而径向尺寸减小0.3%。     

多次紧急制动工况下的鼓式制动器热-结构耦合分析

针对汽车鼓式制动器在制动过程中的开裂失效问题,基于运动学、动力学、摩擦学与热-结构耦合的综合分析技术及实验技术,建立了三维瞬态热-结构耦合理论模型及有限元模型;分析多次紧急制动工况下制动鼓温度场和应力场在径向、周向、轴向的分布特征,得到了结构场与温度场的耦合作用结果 ;分析了温度、应力应变、压力三者间的相互耦合作用规律.结果表明:制动鼓的开裂失效主要处于温升大的区域,是由热应力引起的热疲劳失效,且由于周向压应力比径向和轴向压应力大,从而导致制动鼓的裂纹方向均为沿轴向伸展.     

光学头力矩器的工艺因素对其动态性能的影响

为提高光学头力矩器在大规模生产条件下的性能一致性,研究了力矩器生产过程中7种工艺因素误差对力矩器动态性能参数的影响。以有限元仿真并结合田口实验设计方法和数学统计原理,分析得出:悬线竖直预变形量对扭转共振频率的影响贡献率为72.4%,永磁铁轴向安装误差对扭转共振峰值和偏转共振峰值的影响贡献率分别为51.9%和58.1%,永磁铁水平安装误差对物镜倾角的影响贡献率为93.6%。结果表明,悬线竖直预变形量与永磁铁水平、轴向安装误差属于关键工艺因素,生产中应重点控制。     

光学头力矩器的工艺因素对其动态性能的影响

为提高光学头力矩器在大规模生产条件下的性能一致性,研究了力矩器生产过程中7种工艺因素误差对力矩器动态性能参数的影响。以有限元仿真并结合田口实验设计方法和数学统计原理,分析得出:悬线竖直预变形量对扭转共振频率的影响贡献率为72.4%,永磁铁轴向安装误差对扭转共振峰值和偏转共振峰值的影响贡献率分别为51.9%和58.1%,永磁铁水平安装误差对物镜倾角的影响贡献率为93.6%。结果表明,悬线竖直预变形量与永磁铁水平、轴向安装误差属于关键工艺因素,生产中应重点控制。     

热冲击对以黑索金(RDX)为基的压装塑胶炸药(PBX)装药尺寸和密度的影响

为了评价一种以RDX(黑索金)为基的压装PBX(高聚物黏结炸药)炸药的装药尺寸稳定性,利用高低温度交替冲击试验,研究热冲击对JHL-X(聚黑铝-X)炸药装药尺寸稳定性的影响。采用炸药药柱径向和轴向尺寸变化率和密度变化率表征了炸药装药尺寸的稳定性,用线膨胀仪测试了压装PBX炸药线膨胀系数(CET),分析了CET的变化对炸药药柱轴向尺寸的影响。结果表明,压装PBX炸药药柱经受热冲击循环过程中,轴向和径向的尺寸变化率以及密度变化率随热冲击温度的升高而增大,随温度的降低而减小,轴向尺寸和径向尺寸的变化率相当。与试验前比较,试验后恢复至常温的炸药药柱密度和轴向尺寸分别增大0.6%和0.75%,而径向尺寸减小0.3%。     

盘式制动器旋转结合面的热-结构耦合特性

为探索盘式制动器制动盘与制动片之间的摩擦生热规律及其热流分配规律,应用有限元软件对汽车紧急制动过程进行模拟,研究了制动器在制动过程中温度场、应力场的分布规律及其变化特征.研究结果表明:在制动过程中,系统的应力场和温度场分布都不均匀,二者沿径向和轴向都有较大的梯度,而沿周向的梯度相对较小;由于热应力和机械应力的作用,制动盘会发生热变形,从而使接触状态改变,并导致压力分布的变化,而接触压力的变化反过来又影响摩擦热流的输入;制动盘的变形既是温度场和应力场耦合作用的结果,也是振动摩擦耦合作用的结果.     

潜水搅拌机射流特性研究

为深入研究潜水搅拌机的流场特性,采用三维建模软件Pro/E建立三维实体模型,在FLUENT 6.3大型计算流体力学软件平台上,采用非结构化四面体网格,利用动坐标系技术、k-ε湍流模型和SIMPLE算法,并且自由液面采用刚盖假定处理,对WJ型潜水搅拌机进行了全流场模拟,分析了搅拌水池内部流体速度、轴向速度、径向速度、周向速度沿径向的规律,及速度沿轴向的衰减规律,总结流场规律.计算结果表明:搅拌水池内流体轴向速度、速度沿径向分布为高斯分布;搅拌水池内流体最大轴向速度沿轴向衰减以双曲线形式衰减;潜水搅拌机搅拌流场具有明显的射流特性.该研究结果为潜水搅拌机的叶轮设计提供了理论依据,为深入研究潜水搅拌机设计制造的关键技术提供了参考,同时对工程实践有一定的指导意义.     

圆筒中渗碳诱发的扩散应力分析

以菲克第2定律为基础，研究了表面碳浓度恒定时碳由圆筒内表面向外表面扩散的浓度分布情况.运用固体力学理论推导在平面应变条件下圆筒中各扩散应力分量的表达式，分析了圆筒中渗碳诱发的径向应力、周向应力和轴向应力沿壁厚的分布规律，并讨论了圆筒内、外半径比对碳浓度及其扩散应力分布的影响.结果表明，圆筒的内、外半径比对其渗碳表面的碳浓度和扩散应力分布的影响不同.当圆筒的内、外径一定时，其渗碳表面的碳浓度随着渗碳时间增加而增大；径向应力始终表现为压应力；周向和轴向的应力分布相似，并在渗碳初期，处于圆筒内表面周向、轴向的应力达到最大值；随着渗碳时间的延长，从内表面向外表面渗透的过程中，其应力状态逐渐由压应力转变为拉应力.     

DBP-DBS刮膜分子蒸馏过程数值模拟

利用传质和传热数学模型描述和模拟刮膜分子蒸馏过程，是刮膜分子蒸馏器设计改进与优化操作的有效途径。为此，作者在已有的刮膜分子蒸馏过程数学模型基础上，对DBP-DBS混合物分子蒸馏过程进行数值模拟．模拟结果表明，即使进料温度和壁温一致，液膜温度和浓度依然呈三维变化．同时对进料温度、进料组成和进料流量对液膜温度、浓度分布、蒸馏速率、馏出液组成以及分离因数的影响进行了考察，并分析了原因．     

大型LNG储罐在高温状态下外壁温度场及应力分布有限元分析

为了分析LNG储罐在遭受长时间火灾后的应力分布,利用有限元软件ANSYS建立了火灾下储罐的有限元模型首先对储罐进行了热分析,然后将求得的温度作为体载荷加到罐体上进行结构分析,重点分析了结构在高温作用下的内应力和应变的大小与分布．分析结果表明：在着火情况下,经过6h,储罐内部温度升高不多,即耐火极限可以达到6h;罐壁径向变形受高温荷载的影响较大;罐壁沿厚度方向上各点的应力变化趋势相近;罐壁的径向应力相对环向应力和轴向应力来说很小,可以近似认为储罐罐壁处于双轴受力状态．     

高频直缝焊管焊接残余应力的三维有限元模拟研究

基于高频直缝焊管焊接热源的计算结果,综合考虑材料的物理属性随温度的高度非线性变化,以及高频加热的焊缝热影响区特有的温度分布规律,利用ANSYS有限元软件建立了高频直缝焊管焊接残余应力的三维有限元模型。获得了高频焊管温度场和残余应力场的分布规律,并对结果进行了分析。通过后处理模块,给出了焊缝部位残余应力的分布趋势,并分析了高频感应焊接残余应力的主要形成原因。发现焊缝附近的轴向残余应力较大,其中有些数值接近材料的屈服强度,而周向残余应力仅为材料屈服应力的1/3左右,径向残余应力数值较小,工程上可以忽略。     

轴颈三维运动状态下的滑动轴承润滑分析

提出了轴颈圆周、径向和轴向三维运动状态下滑动轴承润滑分析的Reynolds方程,研究分析了轴颈轴向运动对滑动轴承的摩擦学性能的影响.计算结果表明,轴向运动的存在,对轴承油膜压力分布、轴承承载量、摩擦系数、维持力矩和端泄流量等摩擦学性能都有着较显著的影响.     

热力射流温度场及温度应力数值模拟研究

热力射流破岩技术是指利用高温介质诸如超临界水对岩石进行快速局部加热达到破碎岩石的目的。由于岩石基质热导率很低，因此会在岩石表面形成温度应力。当温度应力超过岩石的强度，会在岩石内部形成微裂缝，且裂缝不断扩展最终使得岩石表面发生热裂解，热裂解作用导致岩石表面从本体脱落从而使得岩石破碎。基于热-固耦合理论建立了热裂解钻井模型，利用Crank-Nicolson差分方法求解得到了热裂解过程中井底岩石温度场和温度应力的分布规律。结果表明，在热裂解钻井过程中，岩石受热部分温度迅速升高，在径向和轴向方向上产生温度梯度；受热部分体积膨胀在径向方向上受到压应力作用，在轴向方向上发生屈曲，受到剪应力作用。研究成果对热裂解钻井的现场应用具有十分重要的指导意义。     

光纤中信号漂移特性与误码间关系的模拟测量

长途架空光缆干线受环境温度的影响较大，因此光纤中传输的数字信号具有较大的漂移，为了研究这种漂移对系统误码率的影响，利用一种模拟技术获得日漂移量与误码的关系，从而为确定光缆的漂移温度系数提供了依据。