ZrO2-ZiCrAl系功能梯度热障涂层界面残余热应力研究

研究用等离子喷涂方法制备Ｚｒｏ２－ＮｉＣｒＡｌ系功能梯度热障涂层的不同梯度过渡层之间,以及与基体之间界面的残余热应力和功能梯度热障涂层厚度、组分对残余热应力的影响．方法来用热弹性有限元方法．结果所设计的功能梯度热障涂层的界面残余热应力得到有效缓和．结论对于所要保护的基体,可用有限元数值分析结果选择适当的功能梯度材料体系．     

功能梯度材料热弹性分析的高阶格点型有限体积法

为提高功能梯度材料(FGMs)热弹性分析的准确性,本文发展了一种二维高阶格点型有限体积法(CV-FVM)。该方法采用八节点四边形单元(Q8)和六节点三角形单元(T6)离散控制方程,并利用交错网格技术,将材料属性定义于单元中心,将待求解的未知变量定义于单元节点。应用该方法求解FGMs的热传导、应力和热应力问题,结果与文献中的解析值吻合良好,验证了其正确性。在计算存在大温度梯度的FGMs热传导问题时,高阶CV-FVM能够有效避免数值振荡;在进行复杂FGMs热弹性分析时,高阶CV-FVM能够有效避免数值不连续问题;同时,在相同的网格数下,采用Q8单元的高阶CV-FVM比低阶CV-FVM和采用T6单元的高阶CV-FVM计算精度要高。     

功能梯度材料的基体与颗粒界面热应力研究

研究金属－陶瓷功能梯主材料的基体与颗粒的界面热应力。方法给出功能制备的有限元计算优化设计方案,针对所制备的梯度材料的结构特点,采用双层嵌套模型研究基体与颗粒的界面热应力与两相材料体积分数的变化关系。     

梯度功能材料的热应力分析及热性能评价

梯度功能材料的热应力性能随其组成和结构的变化而缓慢变化,因而具有很高的应用价值.本文中首先建立有效的梯度功能材料的分析模型,如成分分布模型和物性参数模型,并计算梯度功能材料在稳态热传导下的热应力.然后讨论了梯度功能材料的热性能评价,并对梯度功能材料热应力研究的发展趋势作一展望.     

厚壁圆筒中多条裂纹的热应力强度因子

含有多条裂纹的承受内压的厚壁圆筒，当其温度发生不均匀变化时将会产生热应力，从而使总的应力场发生变化，裂纹尖端的应力强度因子也将发生变化，裂纹尖端总的有效应力强度因子可以通过叠加分别由内压和温度应力引起的应力强度因子而得到，对一个大范围的厚壁圆简几何参数和裂纹配置情况，用有限单元法计算了由稳态温度应力引起的应力强度因子，并讨论了圆简和裂纹的几何参数对应力强度因子的影响。     

制动盘材料构成设计过程热应力分析

应用复合材料的物理性能混合法则及离散化处理方式,运用有限元法研究了梯度SiCp/Zl104复合材料制动盘在紧急制动工况下的温度和热应力分布,并与铸铁件和均质20Vol.%SiCp/Zl104复合材料制动盘的计算结果进行比较分析.结果表明,同种工况下梯度SiCp/Zl104复合材料制动盘温度更低,热应力更小,温度和热应力在盘状件上的分布更有利于减少热疲劳和避免产生热裂纹,且梯度SiCp/Zl104复合材料制动盘具有减重和提高耐磨性能的优点,这为制备梯度SiCp/Al复合材料制动盘提供了理论上的支持.     

基于VC++6.0缓和热应力型FGM空心球体智能化设计

根据梯度功能材料的热应力模型,材料物性参数数据库,通过VC 6.0开发一个缓和热应力型的智能化设计系统,实现缓和热应力型FGM设计的智能化和系统化.     

偏滤器部件W/Cu功能梯度材料的热应力缓和

W/Cu功能梯度材料是一种有希望用作聚变反应堆面向等离子体部件的侯选材料。为避免材料在使用过程中的热应力破坏,根据偏滤器部件服役的热流工况,在结合导热能力分析的情况下运用有限元软件对W/Cu梯度材料进行了优化设计。结果表明,成分分布指数的增大以及金属W厚度的增加均使表面工作温度提高;当成分分布指数为1.0～1.2时W/Cu梯度材料有最佳的热应力缓和效果。在30MW/m2的表面热流负荷下,与非梯度材料相比,经过优化设计的W/Cu功能梯度材料的等效热应力降低了62.3%,表面工作温度下降了50℃;而与单纯金属W相比,W/Cu梯度材料的表面工作温度较之降低445℃。     

基于有限元法的刮板输送机圆环链接触强度分析的研究

揭示物体接触现象引起的接触应力与变形的本质,给出赫茨接触应力公式,基于赫茨接触应力公式对某型号圆环链进行受力分析,对将进行有限元分析的圆环链模型进行合理、必要假设、简化,然后基于ANSYS建立了圆环链三维几何模型,在ANSYS中定义材质属性、施加约束和载荷,设置网格,最后在ANSYS中进行接触设置和有限元求解,并将有限元结果与赫兹解进行了比较,结果表明,有限元解与赫兹解具有良好的一致性,该研究方法的可靠性给进一步研究圆环链的优化设计提供了新的研究手段。     

波在不同组分功能梯度材料介质中的传播特性

采用有限体积法构造了功能梯度材料中波动方程的显式差分方程,结合冻结系数方法和Fourier方法证明了差分方程是条件稳定的,并得到了差分方程的稳定性条件,然后通过与已有结果的对比证明了差分方程的正确性;计算了不同组分功能梯度材料板在瞬态位移激励下的动态响应,分析了组分幂函数变化对波到达末端时间、波幅、应力等的影响。     

半线性抛物问题基于应力佳点的一类二次有限体积元方法

针对半线性抛物混合初边值问题,给出了一种基于应力佳点的二次有限体积元格式,并证明了格式的收敛性.具体算例表明该格式计算效果良好.     

复合材料广义热弹性问题格点型有限体积法研究

基于Lord-Shulman(L-S理论)、Green-Lindsay(G-L理论)及经典热弹性耦合理论(T-C理论),本文发展了一种适用于二维复合材料广义热弹性问题的格点型有限体积法(CV-FVM).运用交错网格技术,待解变量存储在单元节点,物性参数存储在单元中心,控制方程空间项采用双线性四边形单元进行离散,时间项采用欧拉隐式进行离散.针对均质无限大方板热冲击问题,本文对CV-FVM进行了数值验证,计算结果表明,本文发展的数值方法可以很好地捕捉热波波前和弹性波前的温度阶跃特性及热弹耦合特征.本文采用CV-FVM进一步研究了不同梯度系数p下钛合金/氮化硅复合板的热冲击问题,发现L-S理论复合板p=1时预测的功能梯度界面应力最小;T-C、G-L理论下,复合板p=10时预测的功能梯度界面应力最小,不同耦合理论选系数p对界面热弹性行为影响规律并不相同,并非材料线性分布(p=1)时界面应力幅值最小.本文发展的CV-FVM可作为复合材料热波问题和广义热弹性问题求解的一种备用工具.     

热采水平井套管应力分析的摄动有限元方法

开采稠油更多地用水平井注蒸汽方式进行热采 ,而热采水平井套管的应力分析是一个复杂的三维力学问题 ,采用通用有限元程序进行分析的计算量大、机时长。为了有效地解决这个问题 ,针对水平井的几何和结构特点 ,先从普适的弹性力学方程出发 ,导出水平井套管在自然坐标系下的弹性力学方程。然后 ,利用摄动方法把三维问题转化为类轴对称问题 ,并采用环向有限单元的剖分方式 ,建立起相应的有限元方程 ,简化了问题的求解。同时 ,还揭示了热采水平井条件下剪切应力和轴向位移的变化规律 ,给出了水平井井口隆起等现象的合理解释     

二维不可压材料线弹性有限体积法的研究

发展了一种针对二维不可压材料线弹性问题的格点型有限体积法(CV-FVM),将不可压约束条件加入到线弹性体控制方程中,采用双线性四边形单元,对控制方程的数值离散过程做了详细的推导.将位移以及静水压力作为待解量进行直接求解,其分别存储在单元节点以及单元中心,并假设静水压力在单元内分布一致.对不可压材料的方板以及无限长圆管的线弹性问题进行了数值验证.通过数值解与理论解的对比,发现采用发展的CV-FVM可以避免有限元中当泊松比为0.5时所出现的闭锁现象,通过增加网格密度可以得到较高精度的数值解.     

二维两阶不定椭圆问题的有限体积元方法的两层网格算法

对二维两阶不定椭圆问题的基于P1非协调元的有限体积元方法给出了两层网格算法,并得到在H1范数意义下两层网格算法的收敛性估计:‖uh-uh‖1,h≤CH2‖f‖1,‖u-uh‖1,h≤C(h+H2)‖f‖1。     

钢纤维混凝土路面板结构温度应力的有限元分析

在复合材料混合物法则基础上考虑了钢纤维的分布与取向 ,给出了钢纤维混凝土的热传导系数、热容量系数及热变形系数的计算公式 ,并采用有限单元法建立了钢纤维混凝土路面板结构的有限单元方程 ,求解了钢纤维混凝土路面板结构的温度应力。结果表明 ,钢纤维混凝土路面板结构的温度应力沿板厚方向呈非线性分布     

应用有限元分析法分析热采井套管柱应力

以套管-水泥环-地层为研究对象,在理想状况下,受均匀内压、均匀地应力、温度载荷等共同作用时的承载特性进行分析。采用PLANE183平面应变单元,对套管-水泥环-地层进行单元离散,建立套管柱有限元力学模型。推导并建立了位移函数、形函数的计算方程。通过算例说明模型和计算方法的可行性。     

非饱和土壤水流问题的半离散间断有限体积元方法

讨论了二维非饱和土壤水分运动的间断有限体积元方法,给出了该格式的离散最优L2模估计和H1模估计。     

三维非齐次双曲型方程的局部一维有限体积元方法

提出了三维非齐次双曲型方程的一种新型局部一维有限体积元方法,导出了具体的计算格式,证明了该格式按离散L2范数或离散H1半范数均具有二阶收敛精度.具体算例表明该算法计算效果良好.     

柴油机活塞温度场有限元分析的简单方法

活塞是柴油机最主要的零件之一,寻求活塞正确而可靠的温度场计算方法,是提高柴油机可靠性与寿命的重要途径．文章论述了活塞热分析的理论基础,建立了活塞三维有限元模型．采用经验公式计算活塞换热系数,并对其进行了温度场分析计算,得到了活塞的三维温度场分布特征．结果表明此计算方法简单,可以用于活塞温度场分析计算．