浮法玻璃在退火窑A-B区内退火过程的数值模拟研究

本文采用数值模拟的方法,应用粘弹模型对浮法玻璃在退火窑A-B区内的退火过程进行研究。首先对2 mm浮法玻璃在A-B区内退火过程中的温度和应力变化进行了研究;其次研究了2 mm、5 mm、8 mm、10 mm浮法玻璃端面应力在退火窑A-B区内的转变过程;最后计算了各厚度玻璃在退火过程中所产生的端面永久应力。研究结果表明:玻璃的端面应力在退火窑A区和B区的变化规律相同,均为先张应力后压应力;而中心应力的变化规律与表面应力相反;不同厚度的玻璃虽然经历的应力变化过程相同,但应力转变过程所用的时间不同。本项工作能够为不同厚度玻璃退火过程的工艺调节和优化提供理论参考。     

玻璃退火的应力分析

基于ANSYS有限元模拟软件建立了玻璃线性冷却的退火模型,通过该模型对玻璃退火过程进行了数值模拟,得到了玻璃温度随时间的变化曲线。在退火过程中的不同时刻,对玻璃模型表面和中间层的应力值、温度值进行采样,得到了应力随时间的变化曲线,分析了温度梯度和应力松弛对玻璃应力的影响。通过设置不同的B区平均热力密度,改变退火速度,得到了玻璃永久应力随B区退火速度的变化规律。     

浮法退火窑中玻璃带传热的数学模型

在分析浮法退火窑中玻璃带传热特性的基础上,建立了玻璃带温度和热流分布的数学模型。用数值方法在IBM-PC/XT计算机上计算得到了玻璃带的温度和热流分布;进入退火窑各区的玻璃带的温度和热流分布,要经过一段时间才能趋于稳定,有些区(如D区和E区)甚至根本达不到稳定;稳定后的玻璃带温差和热流各区不同;玻璃带的厚度、运动速度和冷却速率对玻璃带的温差和热流有较大影响;玻璃带的热流与冷却速率呈线性关系,玻璃带表面与中心的温差与冷却速率近似呈线性关系。计算结果为浮法玻璃退火窑设计和控制提供了依据。     

建筑真空玻璃承载性能及强度设计

针对真空玻璃在工程应用中的强度设计关键问题,分析均布载荷下真空玻璃的弯曲失效特性及影响因素.通过试验验证,真空玻璃板最大应力分布在中心部位,其应力分布特征可按四边简支理论计算.根据试验结果,给出风载荷作用下真空玻璃的强度设计计算公式及持久应力作用下玻璃的强度设计值.研究结果表明:真空玻璃内外片变形一致,2片玻璃承载比例按其剐度分配,当2片玻璃厚度相同时,其抗外力强度最大;由于真空玻璃存在非均匀内应力,其承载能力约相当于同等厚度普通玻璃的85%;设计真空玻璃承载强度时,必须考虑其表面附加张应力的影响.     

人体二尖瓣瓣膜厚度有限元分析及其仿真

建立了基于亚区结构的人体二尖瓣模型,对二尖瓣从开放到闭合的整个过程进行仿真,分析心动周期过程中二尖瓣前后叶的应力分布差异,证实该有限元模型与实际生理相符.在该模型的基础上建立11个具有不同瓣膜厚度的比对模型,对比不同瓣膜厚度下二尖瓣的应力分布情况,分析瓣膜厚度对二尖瓣闭合程度的影响.实验结果表明随着二尖瓣瓣膜厚度增加,其整体应力水平虽然下降,但影响了二尖瓣性能的正常发挥,加重了二尖瓣关闭不全,同临床实际生理情况相吻合.实验结果验证了二尖瓣瓣膜厚度对二尖瓣应力分布具有较大影响,为更深入的研究和了解二尖瓣工作机制奠定了基础.     

颗粒形状对交通荷载条件下砂土力学性能的影响分析

交通荷载长期作用下,软土地基的稳定性会受到很大影响;作为持力层的砂土也会因此受到影响。利用空心扭剪仪模拟交通荷载条件下主应力轴旋转角变化对砂土强度的影响进行研究。为了研究砂土颗粒形状对主应力轴旋转角的响应,利用三种不同砂土颗粒(丰铺砂、玻璃微珠和Ottawa砂)在不同应力加载路径下砂土试样强度进行对比分析。研究结果表明,不同形状的砂土颗粒非共轴现象差异较大,试样的强度也出现不同;形状相同但粒径不同的玻璃微珠的应力应变曲线也存在差异。     

颗粒形状对交通荷载条件下砂土力学性能的影响

交通荷载长期作用下,软土地基的稳定性会受到很大影响;作为持力层的砂土也会因此受到影响。利用空心扭剪仪模拟交通荷载条件下主应力轴旋转角变化对砂土强度的影响进行研究。为了研究砂土颗粒形状对主应力轴旋转角的响应,利用三种不同砂土颗粒(丰铺砂、玻璃微珠和Ottawa砂)在不同应力加载路径下砂土试样强度进行对比分析。研究结果表明,不同形状的砂土颗粒非共轴现象差异较大,试样的强度也出现不同;形状相同但粒径不同的玻璃微珠的应力应变曲线也存在差异。     

转向架焊接残余应力的测试及退火工艺

利用磁弹性法测量了材质为16MnR的CW-200型焊接转向架构架一定深度处的残余应力,分析了热处理前后构架中残余应力的分布及变化规律,并且研究了不同的退火工艺对焊后构架残余应力的影响.结果表明:构架焊接后存在较高的残余应力,在牵引杆座与横梁焊缝处最大值达到193MPa拉应力;而经过不同的去应力退火工艺处理后,残余应力的消除率不同.在630℃退火、保温3h工艺条件下试验用构架残余应力平均消除率最高,X、y方向的最大消除率分别为58.3％和54.6％.     

复合材料扁壳的层间应力分析

给出了复合材料层合板壳变曲变形的高阶位移模式,利用连续条件,导出了层间应力修正公式,并推导了相应的有限元方程,算例计算了多种铺设方式和多种材料组合的剪应力分布,分析了壳体曲率对层间应力的影响,结果表明,纤维铺设方向和不同材料组合对层间应力沿厚度的分布有较大影响,曲率的变化对层间应力的大小有一定影响,而对应力沿厚度的分布影响较小。     

冷轧组合式支承辊过盈配合面应力和微动滑移的分布及影响因素

采用ABAQUS软件建立冷轧组合式支承辊的三维模型,通过模拟带钢轧制过程获得不同工艺参数条件下支承辊辊套和辊芯之间过盈配合面的应力及微动滑移分布,并分析了辊套厚度、配合面摩擦系数、过盈量、轧制力、弯辊力等参数对过盈配合面应力分布及微动滑移量的影响规律。结果表明:过盈配合面上周向应力最大,径向应力次之,且二者均在轧辊压扁区达到最大;离支承辊长度方向对称面越远,过盈配合面上的微动滑移量越大,且压扁区边部的周向滑移量最大,压扁区中部的轴向滑移量最大;支承辊外径不变时,辊套厚度与过盈配合面等效应力成正比,与微动滑移量成反比;摩擦系数对等效应力影响很小,但与微动滑移量成反比;当过盈量增大时,配合面上的接触应力和应变都增大,微动滑移量先增加后趋于稳定;轧制力增大导致过盈配合面微动滑移量和轧辊压扁区等效应力增大,但弯辊力对等效应力及微动滑移的影响均较小。     

超薄玻璃生产中悬挂式全自动拉边机的应用

随着科学技术的不断进步和发展,玻璃生产技术也有较大发展.超薄浮法玻璃生产和传统浮法玻璃生产存在较大差异,因超薄玻璃厚度过薄成形难,且控制要求高.悬挂式全自动拉边机应用到超薄浮法玻璃生产的成形段,其原理是依靠拉边机最前端的拉边轮牵引浮在锡槽液面上的玻璃带前进,且通过调节拉边轮的调线速度、水平偏角等,达到需要的厚度和硬度.它的应用可有效增加产品种类、减少改板时间,提升玻璃质量等特点,为超薄玻璃生产提供技术支持.该文从超薄玻璃生产拉边机的基本要求和特点出发,探讨悬挂式全自动拉边机的应用.     

退火工艺对于TSV结构热-机械可靠性影响研究

针对铜柱穿透硅通孔（through silicon via,TSV）结构的热机械可靠性,进行退火工艺对其影响的有限元分析研究.介绍了基于聚酰亚胺（Polyimide,PI）介质层的TSV结构的加工工艺.比较了在400℃退火温度,保温退火30 min条件下,PI和SiO₂分别作为介质层时TSV结构的Von Mises应力及Cu胀出高度的分布.在此基础上,进一步针对PI-TSV结构分别对其尺寸参数（介质层厚度以及TSV直径、高度、间距）和退火工艺参数（退火温度、时间）进行变参分析.结果表明,与SiO₂-TSV相比,PI-TSV结构退火后具有更好的热机械可靠性,并且适当增加介质层厚度是降低退火后PI-TSV结构的Cu胀出高度和以及热应力的有效方法.      

不同地貌对采场围岩稳定性影响

为了研究不同地貌条件对采场围岩的影响之间的差异,对两种不同类型的地貌进行模型简化,采用ANSYS软件进行数值模拟,把不同地貌影响下采场围岩的应力以及应变分布状况进行比较,分析后得到这两种地貌条件下应力、应变的差别,以及在开挖过程中对采场围岩稳定性的影响。结果表明:随着开挖的进行,在复杂的地貌条件下的采区应力应变的增加越来越快。该结果对今后在复杂地貌条件下矿的开发初期合理规划设计,选择安全合理的支护方案以及改善采场围岩应力分布状态,具有一定的指导意义。     

椭圆水泥环厚度和弹性模量对套管受力的影响分析

根据岩石力学和弹塑性力学理论,建立套管-水泥环-地层力学模型,采用有限元方法研究分析不同地应力条件下椭圆水泥环厚度和弹性模量对套管应力的影响,研究结果表明:在均匀地应力条件下,一定厚度的圆形水泥环对减小套管受力有益,在非均匀地应力条件下,采用椭圆水泥环能有效的减小套管应力.     

薄铝带轧制工作辊边部接触的建模与仿真

为研究冷轧机在轧制薄铝带时工作辊边部接触对辊系受力和铝带断面形状的影响,借鉴弹性悬臂梁法和影响函数法的处理思想,建立了适用于实际生产在线控制的铝冷轧机辊系变形模型,并对不同入口铝带厚度、弯辊力、工作辊的接触状态进行仿真研究.仿真结果表明:工作辊边部接触力随入口厚度增加而增加、随弯辊力增加而减小;工作辊边部接触轧制时,轧机出口铝带凸度和横向厚差小于非边部接触轧制,有利于铝带边部减薄控制,但降低了铝轧机边部板型调控能力,在轧制中应尽量避免.     

基于DANS方程的粗糙床面明渠水力特性研究

基于双向平均NS方程(DANS方程)建立粗糙床面明渠水流数学模型,应用修正的S-A湍流模型对其紊流过程进行模拟,采用涡黏系数法计算明渠湍流在粗糙床面上存在障碍物时的形状应力,结果表明:形状应力在障碍物层以内不可忽略,而在障碍物上部,会迅速减小直至可忽略不计;速度值会随形状应力的增大而减小;障碍物顶部附近的雷诺应力也会因为形状应力的存在而有明显的减小。此外,针对障碍物孔隙率的研究表明:障碍物孔隙率的分布对速度、雷诺应力及形状应力等存在一定的影响,并且当孔隙率的分布越光滑时,其影响越小。     

薄壁圆柱壳的动态优化设计方法

为了降低薄壁圆柱壳模态共振条件下的振动幅值与振动应力水平以及提高抗高周疲劳能力,研究薄壁圆柱壳的不同厚度和材料参数对其振动应力的影响,并采用有限元法计算薄壁圆柱壳关键位置节点处的动应力和振动响应.研究结果表明,薄壁圆柱壳存在最优的厚度值,其厚度增加到一定程度可以有效地降低薄壁圆柱壳的动应力.然而,改变薄壁圆柱壳的材料参数对其振动应力的影响较小.     

2205双相不锈钢变厚度轧制过程仿真分析

针对不锈钢在轧制过程中易出现边裂,影响产品质量问题,基于变厚度轧制及塑性变形理论,结合Gleeble-3800热压缩模拟实验数据,构建2205双相不锈钢的热变形本构方程及不同轧制区域的轧制力学模型.基于变厚度交叉轧制工艺实现板带边部和中部区域的不同压下率控制,采用DEFORM软件对轧制过程进行模拟仿真,并对比分析变厚度交叉轧制与普通平轧的边部损伤情况以及不同厚度区域的金属流动规律.仿真结果表明,变厚度交叉轧制的边部损伤因子相对于普通平轧减小了22%,同时通过改变边部变厚度曲线能够改善边部损伤问题,有效提高不锈钢板带成材率及产品质量.     

单拱四车道公路隧道施工方法的三维数值研究

单拱四车道公路隧道由于跨度特大、断面形状扁平、施工方法复杂,造成其在施工过程中应力分布不均匀,拱脚应力集中,从而极易导致围岩发生失稳乃至坍塌.利用大型有限差分软件FLAC3D对单拱四车道隧道在不同围岩条件下采用不同施工方法的施工动态过程进行三维数值模拟,得到了各种施工方法下隧道围岩应力、位移和塑性区的力学特征.通过比较分析这些力学特征,得出了不同围岩条件下最合适的施工方法.     

点载荷作用下煤岩体的破坏特性

为了了解点载荷作用下岩石的破坏特征,通过理论分析和数值模拟对点载荷作用下岩石破坏特征进行分析,得出点载荷作用下的应力分布规律,在加载点周围岩石所受的力接近压应力,但在距加载点一定距离以外的范围内,岩石受到了垂直加载轴方向的弹性拉应力,其在试件内部分布均近球状。试件的形状对其应力分布影响不大。最后分析了点载荷作用下岩石破坏机理.