灰铸铁件手弧焊接温度场的数值模拟

应用有限元方法建立了灰铸铁件手弧焊接温度场的数学模型，对灰铸件焊接温度场和热循环进行了分析。结果表明：焊后初期冷却速度很快（约380℃/S），温度梯度较大，接在焊补温度场中经历一个复杂的不均匀快速加热和冷却过程，从而产生非协调应变、易发生裂纹等缺陷。     

脉冲激光焊接温度场的红外热成像法测量

温度场是影响焊缝微观组织和力学性能的关键因素,传统的温度场测量方法响应时间长、测量精度差,为了解决这一问题采用非接触式的红外热成像法进行殷瓦钢激光焊接温度场的测量。利用测量的温度场数据计算焊接温度梯度和焊后冷却速率,分析激光焊接的温度场分布特点。学生通过实验操作了解并基本掌握了激光焊接和红外测温方法,同时锻炼了实验数据处理及分析的能力,为提高科研能力、解决科研问题提供基础。     

钨极氩弧焊温度场三维动态模拟及红外测温

焊件温度场快速加热和冷却过程中的正确描述是进行组织转变和焊后接头力学性能分析的前提条件,文中建立了电弧运动下的三维焊接温度场的动态有限元计算模型,利用有限元分析软件Ansys编制了APD I程序,针对铝合金钨极氩弧焊焊接动态过程进行了模拟仿真.采用双椭圆热源模型进行计算,分析中考虑了材料热物理性能随温度的变化,以及辐射、对流、相变对温度场的影响.采用红外测温仪SAT-HY6800对焊接过程进行测温,加装滤光镜排除电弧辐射对红外测温的影响,实现了对焊缝区域温度的采集.将测量温度与计算结果进行了比较,两者基本吻合.     

焊接温度场的三维动态有限元模拟

焊件在快速加热和冷却过程中温度场的正确描述是进行组织转变和焊后接头力学性能分析的前提条件．焊接温度场的准确计算必须建立起准确的热传递数学模型和符合焊接生产实际的物理模型．文中采用Goldak热源分布模型，将熔池看成是双椭球的盘，其表面上热量是按高斯分布的函数，内部用双椭球函数来表示其分布，并应用SYSWELD软件的校正工具，根据具体的焊接工艺和条件对热源进行校正；考虑了材料热物理性能参数与温度的非线性关系，建立了焊接过程的数学模型和物理模型，以低合金结构钢的堆焊为例，对其温度场进行了三维动态模拟．其结果与实验值完全吻合．     

厚板对接多道焊温度场的三维数值模拟

采用三维有限元法模拟厚板对接多道焊的温度场分布.计算过程中考虑了温度对材料相变和热物理特性的影响,采用了“生死单元“的技术,实现了模拟过程中焊接材料的逐步填充.同时采用热电偶实时测量厚板对接多道焊的温度场.结果表明,温度场计算值与试验测量值十分吻合,为全焊接阀体球阀的阀体焊接工艺参数的确定提供了重要的手段;同时从温度场变化趋势可以得出,为了控制多道焊的焊接温度,在保证焊接质量的前提下,应尽量减小前几道焊接线能量.     

焊接残余应力对钢桁斜拉桥整体稳定性的影响

以郑州黄河公路铁路两用桥为背景,建立了桥塔与主桁连接部位的三维有限元模型,考虑材料热物理性能依赖于温度的变化,对桥塔焊趾处典型焊接细节的焊接温度场和焊接残余应力进行数值模拟,分析了焊接残余应力对结构整体稳定性的影响。通过热力学分析模拟焊接过程温度场变化,将冷却温度场作为荷载,通过结构分析计算桥塔与主桁连接处焊接残余应力;经过一定的简化,将焊接残余应力作为初应力施加到结构典型焊接细节上,分析其对钢桁结构稳定承载力的影响。计算结果表明:初应力同时施加于下横梁和中桁架上弦杆时,稳定系数下降13%;故在焊接结构中初应力对稳定性的影响应引起足够重视。     

Fe-Mn-Si记忆合金激光焊接数值模拟

利用有限元方法,对Fe-Mn-Si记忆合金平板激光对接焊的温度场和应力场进行三维数值模拟。根据激光焊接特点,建立表面高斯热源和锥形体热源结合的复合热源模型,并编制APDL子程序实现焊接热源的加载和移动。结合材料非线性、相变潜热、边界换热条件等因素,通过模拟计算得到焊接过程中瞬态温度场分布和熔池尺寸,并分析整体温度场分布、焊接热循环特性。焊缝熔合线和尺寸的模拟结果与实际结果吻合良好,验证了模型的正确性。在温度场计算结果基础上,利用间接耦合法,对Fe-Mn-Si记忆合金激光焊的动态应力场和残余应力进行模拟计算,得到焊后最大残余应力为247 MPa,接近其屈服强度。     

基于MARC的多层多道焊数值仿真研究

文章首先应用Marc有限元软件建立了对接焊缝的有限元模型,依据余氏经验电子理论确立了马氏体的开始转变温度Ms,使用数值仿真技术对双层单道焊的焊间冷却时间进行调整.然后对比了层间温度分别为Ms与室温的冷却速度,得出前者的冷却速度要比后者慢两倍多,表明采用控制焊间冷却时间使层间温度为Ms的方法可以降低冷却速度避免出现冷裂纹.最后,对比了多层多道焊中采用V形坡口顺序焊接、X形坡口对称焊接焊后变形与残余应力大小,结果表明采用双面焊的X型坡口的焊后变形以及残余应力分布要优于采用V形坡口顺序焊接.     

铝合金薄板凸焊温度场有限元分析

采用simufact-welding有限元分析软件,对6063铝合金薄板的凸焊过程进行仿真,分别分析了凸焊筋顶点及包括凸焊筋在内的整个区域在焊接过程中的温度场变化。研究结果表明,整个温度场的最高温度位于凸焊筋的顶点位置。对比实验中得到的焊核尺寸与仿真得到的焊核尺寸后,发现该仿真结果与实际焊接过程较为吻合,能够为后续研究提供参考。     

温度场在气电立焊机器人磁吸附设计中的应用

爬行式气电立焊机器人的磁吸附机构距离熔池较近,而且采用了磁悬浮铜滑块设计,考虑到温度对铁磁性的影响,研发中需要了解焊接温度场的分布状况.该文以Rykalin公式为基础,构建了气电立焊的温度场模型,采用Matlab7.0.4软件进行了数值计算和仿真,得到了焊接过程中的温度分布.研究表明,温度场对于爬行式气电立焊机器人的磁吸附机构基本没有影响,但是会直接影响到吸附铜滑块的设计,因此在计算悬浮磁块吸力的时候需要考虑温度系数.气电立焊温度场模型的建立为爬行式气电立焊机器人的磁吸附机构和磁悬浮铜滑块的设计提供了重要依据.     

梯温场中玻璃陶瓷定向析晶的过程及工艺

以析晶理论和热传导理论为基础，研究了梯温场中玻璃陶瓷定向析晶的过程和工艺，分析了梯温场主要工艺参数——温度梯度、析晶界面温度、热源升温速率、边界条件等对定向析晶的影响，研究结果对于制定定向析晶工艺，制备性能优良的定向析晶玻璃陶瓷有一定意义。     

梯度温度下考虑剪切变形影响的弹性约束拱的力学行为

考虑了剪切变形的影响对梯度温度作用下弹性约束圆弧拱的力学行为展开研究,推导了梯度温度作用下工字形截面圆弧拱的有效中心位置,通过能量法推导了弹性约束拱在梯度温度作用下的平面内变形、轴力和弯矩显式表达式,数值讨论了具有不同圆心角和弹性约束的圆弧拱在梯度温度作用下的内力变化情况。结果表明,梯度温度对浅拱的影响较为显著。考虑剪切变形能够使拱的弯矩减小,同时拱的轴力随着弹性约束柔度增大而减小。     

外场协同强化扩散传质过程的唯象分析

根据非平衡热力学熵产生表达式中热力学力和流的定义，并结合不可逆过程中热力学力和流之间的因果关系，推导了热力学力和流之间的唯象表达式，由此分析得到：除化学势梯度及温度梯度(热扩散，Soret效应)能引起物质的扩散外，外场力也对物质扩散流产生贡献，其扩散传质流大小不仅与外场参量梯度大小及化学势梯度大小有关，还与它们的方向配合有关，即与外场同化学势场的配合有关，当外场梯度与化学势场梯度方向一致时，扩散传质流最大．     

稠油蒸汽驱生产井井筒温度计算

为实现对蒸汽驱生产井井筒温度实时动态监测的目的,以传热学和两相流理论为基础,以能量守恒为依据,基于温度和压力对热物理参数的影响,着重考虑了蒸汽驱受效层对地温梯度变化的影响,推导出蒸汽驱稠油井井筒温度分布的非齐次微分方程,建立了井筒温度场的二维数学模型。据此可直接由井口温度、产量等参数准确计算出井筒温度分布规律,为进一步预防闪蒸、提高泵效提供理论依据。计算的井筒温度与实测温度吻合。     

离心铸造大型汽缸套凝固过程的数值模拟及实验研究

本文以离心铸造280型柴油机汽缸套为对象进行了数值模拟及实验研究。计算采用了全隐格式的直接差分法,用热焓法处理潜热;在边界处理中考虑了模套外表面的对流换热及铸件内表面的辐射换热。同时,设计制造了一套柔性传动的刷一环测温装置,获得了实测温度场。数值计算结果与实测温度场基本吻合。由计算结果和对铸件本体的解剖可见:离心铸造汽缸套的凝固过程主要取决于传热的综合效应,在不同部位表现出不同程度的双向凝固,不存在明显的同时凝固区域;缩孔产生于临界固相率曲线封闭位置深入断面中心的情况下;缩松产生于固相率梯度很小的场所,特别是遍布于固相率梯度为负值的区域。改变与传热有关的工艺条件可以改变缸套的凝固方式,有可能控制或避免缩孔、缩松缺陷。     

含水率梯度和温度梯度对远红外干燥木材的影响

<正>木试件的远红外干燥模拟试验表明,木材表层由于吸收辐射热,水分蒸发强烈,使W_表-W_平差值减小,降低了水分通过木材表面向临近空气层的蒸发强度;加热后期辐照面的脱水作用不及非辐照面。因此作者认为,远红外干燥厚木材是不合理的。     

温场对CZ硅单晶氧含量和径向扩展电阻均匀性的影响

利用测量熔体温度、液流模拟、红外吸收和扩展电阻探针研究了温场对硅单晶的氧含量和径向扩展电阻均匀性的影响。高温场中整个熔体的温度梯度与重力方向一致,矮温场中只有上部熔体的温度梯度与重力方向一致,而下部熔体的温度梯度与重力方向相反。高温场中整个熔体有热对流,矮温场中只有上部熔体有热对流。高温场中生长的单晶的氧含量明显高于矮温场中生长的单晶。高温场中生长的硅片,径向扩展电阻分布有中央平坦部分、剧烈起伏部分和边缘波纹起伏部分,矮温场中生长的硅片无剧烈起伏部分。这一部分可能是熔体中泰勒柱与热对流区之间的切变层是高氧熔体造成的。     

织物稳态和动态传湿性能测定

织物的透湿性能与织物的空隙率大小和织物的吸湿散湿性能有关,在织物达吸湿平衡前,织物的传湿速率是变化的。本文自制了织物湿阻仪。用本仪器对织物动态传湿性能进行了测定,同时也对织物稳态传湿阻力进行了测定。测试过程可以在各种温度梯度和各种湿度梯度条件下进行,若同时调整织物距测试表面间的距离,就可以改变被测试样所在处的水汽浓度大小,因此本仪器具有较大的适用性。对织物稳态传湿性能的测定一般仅需半小时左右。     

托卡马克芯部等离子体微观不稳定性研究

在Weiland模型的基础上,考虑碰撞效应的双流体方程,获得了托卡马克等离子体芯部区域ITG（离子温度梯度模）和TEM（捕获电子模）的色散关系,分析了归一化温度梯度和密度梯度以及归一化径向坐标对这两种模式增长率的影响。计算结果表明等离子体密度梯度对离子温度梯度模有致稳作用,而对捕获电子模模有促进作用。两种模的增长率都随各自温度梯度和归一化径向坐标的增大而不同程度增大。