求解热冲击下复合型应力强度因子的热权函数法

对热冲击下复合型裂纹的应力强度因子进行研究,给出复合型应力强度因子计算的热权函数法格式.利用刚度阵导数法将热权函数法与有限元法直接耦合,推导热权函数法计算复合型应力强度因子的有限元格式.结合虚拟裂纹扩展技术完成热权函数的计算,热权函数与时间无关,从而免除对每一时刻所需作的有限元或边界元分析,大大简化了计算过程.对典型例题进行计算,通过与直接热弹性力学法计算得到的结果进行比较,证明热权函数法具有较高的计算效率,并且又具有满意的工程应用精度.     

两种求解应力强度因子权函数方法的对比分析

对WXR权函数法和通用权函数法的特点进行了分析,并通过计算两种典型一维I型裂纹结构(有限宽板中心穿透裂纹、双边穿透裂纹)承受均布、梯度分布载荷下的应力强度因子,对两种权函数法的精度进行了对比评估。得到以下主要结论:对于二维线裂纹体WXR权函数法精度相对较高,但应用于三维面裂纹体时相对复杂亦不能表现三维效应,通用权函数法能够直接方便地适用于二、三维裂纹问题。两种权函数法对参考应力分布下的应力强度因子计算精度与对复杂非均匀应力分布下的计算精度基本一致,要保证其在复杂应力分布下具有较高的计算精度,必须提高参考应力强度因子解本身的精度。     

热和机械载荷联合作用下的通用权函数法及应用

将热权函数法拓展为包括温度载荷、表面力和体积力等机械载荷在内的通用权函数法.通用权函数只与物体的几何形状有关,与时间及载荷无关.利用多虚拟裂纹扩展技术,给出热和机械载荷联合作用下的三维Ⅰ型裂纹问题通用权函数法的有限元格式.通用权函数法特别适合于计算复杂冲击载荷下应力强度因子分布的过渡过程.计算实例表明,通用权函数法具有很高的计算效率,又具有与COD法相当的精度.     

循环载荷下热疲劳裂纹的应力强度因子

为揭示循环温度载荷对热疲劳裂纹应力强度因子的影响规律,考虑材料的多线性塑性随动强化性质,用有限元法计算多种循环载荷作用下裂尖点的应力-应变和热疲劳裂纹的应力强度因子。该应力强度因子值由裂尖附近压缩塑性应变的累积量决定。压缩塑性应变对温度载荷的作用次序敏感,因此应力强度因子也受到温度载荷的作用次序的影响。恒温度幅循环条件下,如果不考虑裂纹扩展,热疲劳裂纹的应力强度因子不随循环次数变化。变温度幅循环条件下,低温循环不会影响其后的高温循环应力强度因子;高温循环却影响其后的低温循环应力强度因子,并使得低温循环的应力强度因子与高温循环的应力强度因子相同,因此突发的高温载荷严重威胁高温构件的寿命。热疲劳裂纹扩展试验证明了有限元计算结果的正确性。     

Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹的应力强度因子有限元计算分析

ABAQUS软件对中心穿透斜裂纹板及边斜裂纹板进行了有限元模拟.计算复合型裂纹的应力强度因子KⅠ和KⅡ,并将计算结果与现有理论结果进行了比较;分析了裂纹尺寸和裂纹角对应力强度因子的影响.结果表明:裂纹角从0°增大到90°,裂纹类型由复合型向纯Ⅰ型转变;用ABAQUS软件计算复合型裂纹的应力强度因子相对误差保持在5%之内,计算精度完全满足工程要求.     

非穿透型齿根裂纹应力强度因子权函数法求解

齿轮齿根是具有非穿透性的三维裂纹,其应力强度因子计算求解难度大且过程复杂。对此应用片条合成权函数法将三维裂纹问题转化为一系列“等效的”薄片单元二维裂纹问题。根据作用在薄片单元上的法向力按照其啮合刚度进行分配,求出作用于每个薄片单元上的法向力,再运用二维裂纹权函数法计算每个薄片单元裂纹应力强度因子。其求解结果与有限元法计算结果十分吻合,最大误差为3.9%。     

计算平面Ⅰ、Ⅱ型复合应力强度因子的半权函数法

给出计算一般平面裂纹问题应力强度因子的半权函数方法。该方法引入两个满足裂纹面零应力条件、平衡方程以及裂尖位移具有r^-1/2奇异性的虚拟位移与应力函数的解析表达式，即半权函数。从功能互等定理出发，结合从裂纹下缘到上缘绕裂尖任意路径的位移与应力的近似值，得到Ⅰ、Ⅱ复合型应力强度因子KⅠ和KⅡ积分形式的表达式。由于在积分中避开了裂尖的奇异性，因此即使采用较粗糙的模型或方法得到的近似值，也可以得到精度较高的KⅠ、KⅡ。相对于权函数法，本方法的限制条件较少，半权函数易于获得，实用性强；相对于有限元法计算量小，模型建立简便。     

疲劳裂纹扩展中单峰过载引起的残余应力强度因子计算

采用弹塑性有限元方法,模拟由不同过载比单峰过载引起的有限宽板单边裂纹试件裂纹尖端附近的残余应力分布.选用混合高斯模型(正态高斯模型结合高斯指数衰减模型)对沿裂纹方向的残余应力作回归分析,得到残余应力σres与过载应力强度因子Ko1的关系式.在此基础上,利用权函数法计算残余应力强度因子kres,为建立基于裂尖残余应力的裂纹扩展模型创造条件.     

研究冷挤压孔附近残余应力强度因子分布的激光散斑一权函数混合法

根据确定裂纹应力强度因子权函数法基本理论的特征,提出实验力学-权函数混合法的构想,为解决更复杂和三维问题等难题提供一种有效的新途径.用激光散斑-权函数混合法研究了冷挤压孔附近残余应力强度因子的变化规律,得到的结果对冷挤压孔加工工艺中控制裂纹长度,提高构件的疲劳寿命和可靠性设计可起到指导性的作用.     

热疲劳裂纹网的屏蔽规律及主裂纹应力强度因子的计算方法

热疲劳裂纹网中主裂纹的应力强度因子可反映构件的损伤程度,然而由于裂纹间的屏蔽效应,直接计算裂纹网中主裂纹的应力强度因子是困难的。根据热疲劳试验提出假设：① 主裂纹不会位于裂纹网的边缘;② 裂纹网中的裂纹互相平行,且垂直于约束方向。定义主裂纹的屏蔽剩余百分数s,裂纹的比间距n,裂纹长度比f。分别研究两条长度相等裂纹、两任意长度裂纹、三条裂纹和多条裂纹屏蔽效应的规律。发现s-f-n有确定的关系,这一关系由裂纹网的结构确定,而与边界条件、裂纹尺寸等因素无关。利用屏蔽效应的规律可由单条裂纹时的应力强度因子推算裂纹网中屏蔽效应发生时主裂纹的应力强度因子。算例表明此方法精确、简便、快捷。     

空间遥感相机热控设计中的热分析与热试验技术的探讨

通过某空间遥感相机模样热分析与热试验结果的比较,发掘出目前我们在这两方面工作中存在的问题。阐明热分析与热试验有机结合的重要性,并就如何提高热分析与热试验水平提出一些建议。     

热电偶和热电阻在我厂的应用

热电偶和热电阻是热加工车间热处理与锻造加热工艺中应用最广泛的测温元件，其正确的使用与配置显得尤为重要。     

热喷涂技术的最新发展--反应热喷涂

反应热喷涂是自蔓延高温合成(SHS)技术同热喷涂技术相结合的一种新型的涂层制备技术。综述了反应热喷涂的原理、特点、工艺及涂层结构特点。     

机电静压伺服作动器热分析及热控制

机电静压伺服作动器是一种闭式液压系统,由于取消了回油油箱,导致系统散热能力较差。油液的温度过高,易造成密封件的过快老化,从而影响系统的寿命。针对这个问题,用热力学容积体方法和热仿真软件相结合对外加散热片的方式进行了热分析,外加散热片无法满足系统对油液温度的要求。提出在系统中增加冲洗回路来控制油液温度,并进行了热建模仿真,仿真结果显示,增加冲洗回路的方法,可以将油液温度控制在合理范围。     

热质

热是介质分子无规运动的能量.按爱因斯坦的质能关系式可求得热能所当量的质量,称为热质.从参量热流密度中可导出热质速度,建立了声子气(热质气)的状态方程后可求得热质运动的驱动力.鉴于热量在介质中传递本质上是热质在介质中的运动,所以基于热质守恒与热质动量守恒的热质运动方程,能普适地描述热量传递过程,因此它就是普适导热定律.当热流密度不是很大时,普适导热定律退化为傅里叶导热定律:当瞬态热流很大但忽略空间惯性力时,普适导热定律退化为CV(Cattaneo-Vemotte,CV)模型;而当稳态热流密度很大时,普适导热定律退化为有空间惯性力项的稳态导热定律,它表明稳态导热情况下也会出现非傅里叶导热.     

燃油热熔釜加热热效率方法分析

燃油热熔釜是广泛使用的一种动力设备,针对中小型燃油热熔釜的发展现状,为加快技术改造,达到节省能源,减少污染,提高燃油热熔釜热效率的目的,对燃油热熔釜热效率计算方法进行了分析,从而进一步为系统改进提供了理论依据。通过使用反平衡法导出燃油热熔釜热效率=燃烧效率×传热效率-固定损失,利用该表达式进行计算验证,结果与常规反平衡减法公式计算结果完全相同。     

MEMS中的高热密度的散热设计

MEMS中的热密度高于80 W/cm2,发热问题已严重影响着其可靠性.文中从微小结构液体冷却热交换设计理论分析和试验着手,研究高热密度情况下的MEMS散热设计.宏观下的流体力学和传热学在微尺度中存在尺度效应.由于微结构中流体表面张力的影响,使流体流动状态由层流变成紊流的重要参数雷诺数Re约为900~1100时,流动状态将发生变化.基于目前MEMS微体加工的可能,文中给出了三种在MEMS中使用的液体冷却微热交换器的设计,经计算机仿真,该热交换器有较大的使用价值.     

空间相机的热分析与热控制技术

阐述了热控制技术在空间相机研制工作中的重要性,分析了影响空间相机温度水平及温度梯度的各种因素,探讨了空间相机热分析的内容、评价方法及热控策略,介绍了目前空间相机热分析与热设计的开展情况。