热障涂层热不匹配残余应力的分析研究

广泛应用于高温部件的热障涂层,在热载荷作用下各层间所集聚的残余应力是导致其层裂和失效的重要原因。针对热障涂层由于热不匹配产生的残余应力,建立了相应的平面应变模型,研究了温度与涂层厚度对界面残余应力和陶瓷层内最大残余应力分布的影响。结果表明,陶瓷层内的残余应力主要表现为横向压缩应力,且最大值位于距陶瓷层表面1/3厚度处;界面残余应力相对较小,但在自由边界处有应力集中现象;随着温度的升高应力值在增大,陶瓷层厚度增加会改变结构厚度方向上的应力分布,且厚度增加使陶瓷层内残余应力值和界面残余应力值减小。     

新型薄壁柴油机缸体铸件的研制与应用

采用低合金化、合锑多元复合孕育剂、扫描电镜、200h台架试验、以及l000h耐久试验等方法对新型薄壁柴油机缸体铸件进行了研制与应用试验．试验结果表明：碳当量控制在3．9％--4．1％时(与菲亚特缸体的碳当量大体相当)，采用低合金化及合锑复合孕育剂，可稳定获得高强度铸件，抗拉强度σb＞270MPa，硬度HB＞210，白口倾向小，硬度差小于35HB，其性能均达到菲亚特缸体的性能要求．对无缸套缸体的缸壁表面进行激光处理，比传统缸套的耐磨性提高一倍以上．由于采用了无缸套缸体生产技术，简化了柴油机的结构，降低了柴油机的生产成本，提高了柴油机使用性能和技术含量．     

柴油机机体有限元建模及模态分析

建立了YC6108柴油机机体的实体模型,研究了其有限元模型的建立,并进行了有限元模态分析.研究了模态分析方法、单元的阶数、有限元网格的密度和均匀度等因素对模态分析结果的影响.通过研究,得出了建立内燃机机体的有限元模型的一些原则.     

连铸结晶器内铸坯温度场和应力场耦合过程数值模拟

针对碳钢在连铸结晶器内的凝固过程,考虑坯和铜板间接触状态,建立了完全热力耦合的二维热－弹塑性有限元模型,利用ＭＡＲＣ商用软件包在微机上求解,模拟出了连铸结晶器区域热和力学状态,特别是铸坯和结晶器壁界面状态,包括铸坯表面温度,界面热流和气隙分布规律等,本模拟工作可以为优势结晶器锥度,开发高拉速曲面结晶器提供理论依据和技术基础。     

板坯连铸机拉矫辊热应力分析

采用有限单元法计算板坯连铸机拉矫辊热应力分布。分析拉矫辊产生裂纹的原因,提出了相应的改进措施。     

金属薄带铸轧辊套抗热损伤行为分析

金属簿带铸轧辊套的热损伤(如表面热龟裂、局部塌陷等)，是铸轧辊套的主要失效形式。作从铸轧辊套材质、制造及使用等方面，阐述了铸轧辊套的抗热损伤行为，提出了几种改善辊套抗热损伤能力的途径。     

方坯软接触结晶器三维电磁场有限元计算

运用Galerkin有限元法对方坯软接触结晶器内三维交变磁场进行了数值模拟·计算表明:磁场主要集中在线圈和结晶器附近,磁感应强度在靠近线圈中心位置附近出现最大值,随后迅速衰减,但在结晶器出口处磁场又有所增强;空载结晶器内部的磁场分布比较均匀;切缝能增强结晶器内部磁场,减小结晶器铜壁的屏蔽;磁压力在周向上分布具有不均匀性,易造成铸坯凹陷     

TK-120型中间再热机组起停及负荷变动时中压缸热应力试验研究

本文总结了淮南发电厂TK-120型中间再热机组中压缸在过渡工况下热应力的试验研究工作,对中压缸翘曲变形原因及过渡过程中的应力水平进行了分析探讨。研究结果对合理制定机组起停方式提供了有价值的依据。     

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.      

碱熔锅非线性温度场及热应力分析

本文对高温设备——碱熔锅在稳定工况下的最主要的应力——热应力进行了分析计算。在高温下锅体材料铸铁呈现着非线性的物理、力学特性。作者根据资料数据和实验数据采用多项式逐步回归的方法,构成导热系数λ、热膨胀系数α与温度T的关系以及铸铁材料的本构方程,并用有限元法进行非线性稳态温度场的计算及材料非线性的应力计算。为改进碱熔锅的设计提供了可靠的依据。     

板坯连铸电磁制动下结晶器内金属流场的数学物理模拟

采用雷诺时均湍流模型并结合水银物理模拟实验, 研究不同磁场配置下板坯结晶器内的金属流动规律, 并以此分析不同磁场配置对工艺过程的影响. 结果表明: 雷诺应力模型(Reynolds stress model, RSM)能够较准确地反映电磁制动(electromagnetic braking, EMBr)下金属流场的变化, 该变化引起水口射流及其对结晶器窄边冲刷强度的改变; 在全幅二段电磁制动下, 上部磁场对液面水平速度和湍动性的抑制作用明显, 但从化渣和降低冲击深度的工艺要求来看, 上部磁场强度不宜过大.     

铸造系统温度场和应力场模拟软件的理论验证

采用具有解析解的算例对铸造系统温度场及应力场有限元数值模拟软件进行理论验证 ,其目的在于对软件系统的正确性以及软件使用的正确性进行验证 ,算例的分析思路、技巧和方法可推广至求解更为复杂的实际问题     

两平行热疲劳裂纹的应力强度因子计算方法

针对直接计算热疲劳裂纹网中裂纹的应力强度因子有困难的问题,提出用有限元方法计算了若干组(每组两条)平行裂纹发生屏蔽效应时的应力强度因子,研究裂纹间屏蔽效应的规律.定义了热疲劳裂纹的比间距n、屏蔽剩余百分数s和裂纹长度比值f,发现此三者有确定关系且与边界条件及裂纹长度无关.给出了n-s-f的关系曲线,据此可根据单条裂纹的应力强度因子推算两条裂纹发生屏蔽效应时主裂纹的应力强度因子.算例表明,该方法是正确的、有效的.     

不等厚表层硬夹心双曲夹层扁壳的热应力问题

探讨了具有各向同性硬夹心及不等厚度表层组成的3层双曲扁壳的热应力问题采用广义变分法,在考虑各层抗弯刚度的情况下,导出了3个基本方程。此理论可用于工程设计。     

温度载荷对固体火箭发动机药柱表面裂纹稳定性影响

为了探讨环境温度对固体火箭发动机点火发射时药柱内表面裂纹稳定性的影响,以翼锥-过渡伞盘-圆柱组合药型的发动机为例,采用三维有限元方法,在发动机药柱的危险截面上沿危险方向预设裂纹,在裂纹尖端构建奇异三维裂纹元,计算在不同环境温度下点火发射时裂纹的应力强度因子。结果表明,药柱表面裂纹在伞盘顶端和圆柱段表面不会以张开方式扩展,伞盘顶端裂纹不会以滑开方式扩展,圆柱中段表面裂纹除低温外,在高温和常温点火发射时均自动止裂;伞盘裂纹若扩展将以撕开方式失稳扩展,低温较高温点火发射危险,圆柱中段表面裂纹可能以撕开方式扩展,高温较低温更为危险。     

铝质陶瓷在热应力下裂纹形成及扩展的声发射表征

本文将声发射技术应用于陶瓷材料研究领域，通过由传感器，前置放大器，滤波器，主放大器，信号形成器，时基计数器组成的声发射检测系统，精确地测定了陶瓷材料在热应力作用下裂纹生长，扩展的动态过程；发现陶瓷材料在冷却过程中声发射计数率的峰值约为加热过程的４００倍，陶瓷材料在热应力下微裂纹的形成，生长主要发生在冷却过程中；当晶粒尺寸减小时，材料的微裂纹扩展，蔓延逐渐被抑制在较小的范围内。     

物理气相传输(PVT)法生长碳化硅的晶体形态热应力分析

利用有限元方法对物理气相传输(PVT)法生长碳化硅晶体过程中出现的3种典型生长形态进行了热应力分析.结果表明:在3种晶体生长形态中,热应力最大值都出现在晶体与石墨坩埚盖接触区域;平面型生长形态中温度场及相应的热应变场和等效应力场分布均比较均匀;凸面型和凹面型生长形态的温度场及相应的热应变场和等效应力场分布均变化较大,而且在凸面型的中间区域和凹面型的边缘区域也存在较大的应力值.因此,为提高晶体质量,提出在石墨坩埚盖上沉积或反应生成碳化硅过渡层来减小热应力的改良方法,同时调整碳化硅晶体生长系统,尽量保证碳化硅晶体的平面型生长形态.     

方形竖槽道内受浮力驱动旋转火焰及热流场特性

 针对受限空间内受浮力驱动的旋转火焰及热流场所表现出的复杂特性,采用实验方法对一尺寸为2.0m×2.0m×15.0m的有单侧缝的方形竖槽道内产生的火旋风流场进行研究,并对中心轴线上的温度进行测量.同时采用基于大涡模拟技术的数值方法进行了模拟计算,验证了构建的数学模型对于预测该方形竖槽道内的热流场的准确性.通过对火旋风在稳定期内热流场的平均压强、温度、密度在高度方向和径向的分布情况和变化规律的分析,验证了火旋风的斜压影响机制,确定了温度和压力在高度上的分层特性,并发现等密度面更易于表现旋转火焰的变化情况.整个实验与数值计算结果都可为受限空间内的旋转火焰研究提供参考.     

Thermal Tensioning Effects to Prevent Welding Buckling Distortions in Manufacturing of Thin-Walled Aerospace Shells and Panels

To prevent buckling distortions of thin-walled elements, Low Stress No Distortion welding techniques have been pioneered and developed for product engineering and component manifacturing of aerospace structures with material thickness less than 4 mm. In this paper, the nature of Low Stress No Distortion （LSND） welding techniques using thermal tensioning effects is described and special emphases are given to the mechanism of localized thermal tensioning effect. The fundamental principle of Low Stress No Distortion welding is to create active in-process control of incompatible （inherent） plastic strains and stresses formation during welding to achieve distortion-free results implying that no post weld costly reworking operations for distortion correction is required. Finite element analysis is applied to predict and optimize the localized thermal tensioning technique with a trailing spot heat sink coupled to the welding heat source. Comparisons of the thermal elastic-plastic stress-strain cycles are given between conventional gas tungsten arc welding and GTAW with a trailing spot heat sink.