工程中瞬态温度场的有限元分析

本文考虑瞬态温度场问题，先后将空间域和时间域离散，从具有更广泛意义的加权剩余法导出瞬态温度场的有限元方程，应用等参数单元分析瞬态温度场．     

三维瞬态焊接温度场的有限元模拟

对三维非线性瞬态焊接温度场进行了有限元分析和计算，探讨了焊接温度场的特点和提高求解粗度的若干途径，并介绍了若干计算实例。     

一般壳体温度场的有限元分析

构造了一种适用于壳体温度场分析的壳体温度单元。此种单元可以假设温度沿壳体厚度方向为线性变化或二次函数变化。通过引入壳体内外表面的边界条件，最终只保留壳体中面节点温度为未知自由度；用罚函数法实现了壳体温度单元与实体温度单元的联接。由此建立的有限元表达格式在数据准备和计算机运算时间上都比现行算法节省很多。     

中板精轧阶段温度场的有限元分析

采用确定热轧温度场的有限计算模型及实测各道次的轧件温度值，对热辐传热系数、喷水冷却传热系数、接触传导系数以及塑性变形功转化为内热源的比例因子进行优化计算，在此基础上，得到了轧件温降及其内部温度分布规律。     

制动鼓瞬态温度场有限元分析

利用有限元分析软件ANSYS8．1建立了制动鼓的三维有限元模型,对紧急制动工况下制动鼓的瞬态温度场进行分析计算,揭示出紧急制动工况下制动鼓内部温度场分布规律,以及制动过程中制动鼓内部温度随时间变化规律,可为进一步研究制动效能恒定以及客车制动器设计提供参考。     

大型空间结构热诱发振动的有限元分析

提出了基于有限元和模态分析的方法来研究大型空间结构热诱发振动。通过模态变换,利用振型向量与质量阵和刚度阵的正交性,得到解耦的运动方程。先求出广义激励下各模态的响应,然后叠加起来得到系统的总响应。对哈勃太空望远镜的太阳能帆板,运用所提出的方法求得的数值解和文献理论解符合得较好。针对复杂的空间结构,给出了频率、振型和热诱发振动的响应。     

无模拉伸温度场的有限元分析

采用有限元法对具有深透加热时的无模拉伸温度场进行解析,推导出其热传导微分方程式;首次分析了温度场中的热流输出边界条件,并考虑了加热线圈与冷却喷嘴间距的影响。理论解析结果很好地反映了拉伸件内部温度分布,为无模拉伸变形的进一步研究提供了可靠的理论依据。     

非对称活塞稳态温度场的三维有限元分析

在微机上对ＺＨ１１０５Ｗ型非对称柴油机活塞进行三维稳态温度场的有限元分析．规模为４９１１个节点、３４９８个８节点六面体等参元，通过调整活塞表面对流换热系数和环境温度的分布，使１２个测点温度与计算温度场中对应点温度差控制在一定范围内．调整的最后结果，拟合误差在１％以内．根据最后计算结果绘出不同截面的等温线，还进行了温度分布分析．     

热力耦合CSP连轧过程温度场的有限元分析

借助Marc商用软件,采用二维弹塑性大变形热力耦合有限元法,对薄板坯CSP第一道次热轧过程的温度场进行模拟,分析了轧制过程中轧件温度场的分布和变化规律.结果表明:在轧件变形过程中,接触热传导和变形热是影响温度变化的主要因素,二者的综合作用决定了轧件的温度变化规律;轧制结束后,轧件从表面到心部在一定厚度范围内出现明显的温度梯度,超过该临界厚度值,轧件温度基本保持不变.分析结果可以为工业生产提供参考.     

混凝土箱梁桥的温度场分析

基于混凝土箱梁桥温度场及其变化规律的理论分析和现场实测,分析了混凝土箱梁温度场与其所处的环境温度及日照辐射等因素的关系.运用辐射换热、对流换热等相关理论,对箱梁表面的各种热流进行分析,并将各种热流转换成易于加载的对流换热形式,即采用综合对流换热系数和综合大气温度来反应箱梁表面各种热流,在此基础上应用有限元方法对箱梁温度场进行计算,获得了太阳辐射作用下箱梁温度场的分布规律,并与试验结果进行了比较,其理论值与实测值基本吻合.     

含开口薄壁杆的大型空间结构热诱发弯扭振动

航天器部件因热诱发的弯扭耦合振动会发生破坏.为了解热诱发弯扭耦合振动的机理,发展了一种14个自由度的二节点开口薄壁梁单元.该单元综合考虑了翘曲、预应力与热应变的影响,得到特有的质量阵、刚度阵和载荷阵.与其他类型梁单元组集后,通过模态分析的方法,得到整个结构的动力学响应.对Hubble太空望远镜的太阳能帆板,用该方法求得的固有频率和固有振型的数值解与近似理论解符合甚好.该分析解释了热使太阳能帆板发生扭转破坏的原因.     

金属大变形过程中温度场的Abaqus模拟

基于Abaqus有限元仿真软件,在考虑到变形热、摩擦热和接触热等因素的情况下,建立了轧件内部温度场的数学模型和轧件空冷及水冷的数学模型,并利用实验获得的金属高温物性参数,对金属的大变形过程进行了有限元建模和仿真,模拟了金属变形过程中纵剖面的温度场分布及变化规律。模拟结果表明,在金属大变形过程中,金属表面的温度变化较大,且是非线性下降的,而金属内部温度变化较小,同时温度与变形量之间相互影响;在热变形过程中,不能忽视金属与环境温度的热交换,这在一定程度上影响着金属表面的温度分布情况;金属与外界发生热交换,交换的热量与外界温度和换热系数有关;金属的变形热对温度场的分布有明显的影响。     

大型空间结构热-动力学耦合有限元分析

针对大型空间结构的热诱发振动问题,发展了一种热动力学耦合的有限元方法.将结构变形对入射热流的影响进行Taylor展开并略去高阶项,从而得到耦合结构变形的热传导方程,由振型叠加法得到减缩并解耦的动力学方程,然后通过时间积分方法混合迭代求解结构的热动力学响应.对哈勃太空望远镜太阳能帆板的热颤振行为,该方法所得数值解与文献理论解符合得较好.对复杂的空间结构给出了热动力学响应,并发现热动力学耦合效应和热诱发振动稳定性的决定因素是结构参数及加热条件.     

沥青路面温度场的预估方法

为了快速、准确地获取沥青路面温度场变化,开展了温度场预估方法研究.首先借助有限元方法建立了沥青路面温度场计算模型;然后分析了大气温度、日太阳辐射量等气象因素对沥青面层温度场的影响规律,得到了路面最高温度与大气温度、日太阳辐射量之间的关系式,在此基础上建立了路面内部任一深度处最高温度与路面最高温度相关关系的图表和公式;最后依据沥青路面温度场的日变化特点,以余弦函数方式建立了路面内不同深度处随时间变化的温度函数模型,结果显示:温度场预估值与计算值误差控制在0.5℃之内,完全满足工程使用的要求.因此,利用该模型可实现白天时段的沥青路面温度场预估,通过简单程序即可快速实现,且具有较高的精度.     

巷道围岩非稳态温度场有限元分析

分析了巷道围岩散热的非稳态导热、巷道形状不规则，介质非均质和各向异性等特性，研究了用有限单元法未解巷道围岩温度场的原理，边界条件以及处理非均匀质和各向异性介质的方法。提出了手工与计算机相结合的单元划分方法。依此原理编制了计算机程序，并进行了实例计算，验证了方法的正确性，分析了温度场时空变化规律。     

正交各向异性涂层结构温度场计算

边界积分方程中的几乎奇异积分计算难题阻碍了边界元法在涂层结构中的应用．针对此,给出了正交各向异性温度场边界元法中几乎奇异积分的正则化算法,并将其应用于分析涂层结构的温度场．首先计算了涂层和基体为同种材料时涂层结构内的温度场,并与精确解比较来验证该方法的正确性,然后计算了涂层和基体为不同材料时正交各向异性涂层结构内的温度场．数值算例表明,同常规边界元法比较,该方法可以计算更薄涂层内的温度场．     

激光辐照移动平板温度场分布的有限元分析

基于热传导理论,采用有限元方法建立激光辐照无限长移动平板表面激发瞬态温度场的三维模型,用以研究移动平板上下表面瞬态温度场.考虑板材料的热物理参数依赖于温度、板表面的热辐射及对流等因素,计算了上述因素及移动速度对温度场的影响,并进一步讨论了激光半径对温度场的影响.数值结果表明:激光辐照移动平板后,在材料中将产生准稳态温度...     

空间杆系结构有限元计算结果的可视化

针对空间杆系结构有限元计算结果的特点 ,提出了一种适合于空间杆系结构有限元计算结果图的生成方法 .利用有限元计算结果文件生成变形图、计算截面的内力图、应力图 ,用图形直观地显示杆系结构受力变形的情况及其用户所感兴趣单元上的内力和应力情况 ,并给出了QTZ2 5型塔式起重机的有限元计算结果图的生成算例 .该方法生成速度快 ,算法简洁 .     

大尺寸热压烧结炉温度场动态分布的有限元法研究

为研究陶瓷在热压烧结炉内温度场的动态分布规律,选用直径400 mm sialon陶瓷为研究对象,采用有限元辐射计算方法研究了加热速率、压头端面温度、隔热套筒高度对热压炉内温度场分布的影响.结果表明:在加热初始阶段,试样心部与边缘的温差随升温速率提高而增大,而在加热后期,随着升温时间增加,试样心部与边缘的温差逐渐减小,并稳定在17℃;样品区达到稳定温度所需时间随升温速率增加而减小;增大隔热套筒与模具之间的距离、增加石墨垫块与水冷压头之间的热阻均有利于提高样品区温度场的均匀性;样品区温度随其距中心距离增加而增大,并沿径向呈抛物线形分布.     

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．