焊接型钢渣罐热应力和变形分析

钢渣罐用于存放高温熔融钢渣。焊接型钢渣罐由于出现和使用较晚,其高温强度和耐久性还未得到验证。为研究其温度和应力应变等性能,进行了仿真分析。考虑热物性参数和力学性能参数随温度的变化规律,建立了钢渣罐三维瞬态热弹塑性仿真模型。对缓冷过程钢渣罐的温度场进行了分析,对罐体和纵横加劲肋等典型部位的应力和塑性应变也进行了分析。     

贾燕1,赵永涛2,张红松2

为确定ZrO2/莫来石热障涂层的单层最佳厚度,采用有限元技术研究单层厚度对ZrO2/莫来石热障涂层热冲击应力的影响。结果表明,莫来石层厚度为0.25mm时,涂层表面及ZrO2/莫来石界面处具有最大热应力,而其它莫来石层厚度时涂层内部热应力则受莫来石层厚度影响不明显。当ZrO2层厚度为0.3mm时,ZrO2/莫来石涂层中的热应力在整个横向距离范围内保持稳定,而其它情况下涂层中的热应力则与ZrO2层厚度成正比。涂层表面处的径向热应力大于ZrO2/莫来石界面处的对应值。     

槽式太阳能集热管内相变微胶囊悬浮液的热力性能分析

针对传统使用水基和油基的太阳能集热器换热效果低和管壁热应力大的问题，以相变微胶囊悬浮液为工作流体，对抛物型槽式太阳能集热器进行了三维建模。采用蒙特卡罗射线追踪法结合有限容积法和有限元法的方法求解了太阳能集热管的光?热?力耦合问题，采用欧拉?欧拉多相流模型研究了相变微胶囊悬浮液在集热管内的流动换热特性。结果表明，相变微胶囊悬浮液强化了集热管内的对流换热，不仅降低了集热管的沿程壁温，且减少了集热管的周向温差，均化了集热管温度分布。集热管周向等效热应力呈花瓣型分布，对应的5个高温度梯度的位置附近(圆周角θ=5°, 90°, 175°, 225°和315°)出现等效应力局部峰值。吸热管内壁面θ=90°处轴向热应力为压应力，作用于整个管程，而径向热应力和切向热应力为拉应力，主要作用在进出口端。相变微胶囊悬浮液浓度越高，强化换热效果越好，集热管热应力越小，但产生的压降也随之增大。     

液氮浸融对不同预制温度煤体损伤特性试验研究

为研究液氮对不同预制温度煤体浸融后的表面裂隙扩展规律和孔隙损伤特性,分别采用显微镜观测、超声波波速测试以及核磁共振测试技术对不同预制温度煤体液氮浸融前后其表面裂隙扩展规律、内部微裂隙发育规律、内部孔隙发育过程及孔径分布变化规律进行试验研究。试验结果表明,液氮浸融过程中随着预制温度的升高,煤体表面产生热应力随之增大,煤体特征裂隙面积增比也随之增大,且热应力增加与煤表面特征裂隙面积增比呈显著相关关系。煤体预制温度越高液氮浸融后煤体内部超声波波速下降越明显,且煤体孔隙度增比越大,微裂隙、孔隙发育越良好。液氮浸融过程中煤体孔裂隙发育存在两个阶段:第1阶段中,微小孔隙向中大孔隙的转化数量大于微小孔自身新生数量,表现为液氮浸融后煤体微小孔数量减少,中大孔数量增加。随着煤体预制温度升高变为第2阶段,微小孔隙新生数量大于其向中大孔隙的转化量,表现为液氮浸融煤体后全孔隙段孔隙数量均增加。液氮浸融不同预制温度煤体后其特征裂隙增比-声波波速变化率-孔隙度变化率3者之间存在正相关关系。以上结果表明,煤体预制温度因素对液氮浸融后煤体表面裂隙发育及孔隙损伤特性影响显著,且液氮浸融不同预制温度煤体其表面裂隙扩展和内部损伤呈正相关关系。     

连续激光辐照三结GaAs太阳电池热应力场研究

为了研究1070nm光纤连续激光对三结GaAs太阳电池的热力作用, 使用COMSOL软件建立物理模型进行了数值仿真, 得到了不同激光功率密度激光作用下的热应力场。为了验证了热应力计算方法的正确性, 利用栅线投影法测量了功率为16.7W、辐照半径为1mm、辐照时间为10s的激光作用下电池表面的形变, 实验结果与模拟结果基本吻合。结果表明, 辐照半径为1.5cm、功率密度为16.7W/cm2的激光辐照20s时, 底电池中心温度刚好超过电池使用温度; 底电池中心等效应力为96.6MPa, 刚好超过底电池材料的屈服极限; 根据这一结果可推测电池失效与热应力导致的结构损伤有关。该数值模拟结果与实验结果为激光辐照太阳电池的热力效应研究提供了一定的理论依据。     

ZrO2/莫来石热障涂层热冲击性能计算机模拟

为确定ZrO_2/莫来石热障涂层的单层最佳厚度,采用有限元技术研究单层厚度对ZrO_2/莫来石热障涂层热冲击应力的影响。结果表明,莫来石层厚度为0.25mm时,涂层表面及ZrO_2/莫来石界面处具有最大热应力,而其他厚度时涂层内部热应力受莫来石层厚度影响不明显。当ZrO_2层厚度为0.3mm时,ZrO_2/莫来石涂层中的热应力在整个横向距离范围内保持稳定,而其他情况下涂层中的热应力则与ZrO_2层厚度成正比。涂层表面处的径向热应力大于ZrO_2/莫来石界面处的对应值。     

基于ABAQUS的变截面橡胶密封条热应力与密封性分析

研究用于发动机油气分离器的乙烯丙烯酸酯橡胶密封胶条在不同温度下的强度和密封性能。借助于大型有限元分析软件ABAQUS建立橡胶密封胶条与配合壳体的有限元模型,采用Mooney-Rivlin模型,对不同温度下的密封胶条进行热应力计算分析,得到橡胶密封胶条在不同温度下的Von Mises应力、压缩率、接触应力和接触宽度。结果表明:随着温度的升高,密封胶条的Von Mises应力和密封胶条与壳体连续接触面上的接触应力逐渐增加,接触宽度基本不变,密封条的压缩率逐渐减小;密封胶条的Von Mises应力远小于橡胶材料的拉伸强度,满足强度要求;密封胶条连续接触面上的接触应力始终大于油气分离器的工作压力且接触宽度符合要求,橡胶密封胶条满足密封条件。     

基于ABAQUS阀门体铸造动态温度场及热应力分析

阀门体在铸造生产过程中要求控制残余热应力,以减少在使用过程中的变形。本文利用有限元技术,选取一种典型产品为对象建立有限元模型,对铸造工况下的瞬态温度场、热应力场及综合应力场进行计算,准确显示热应力分布区域和特点,为振动时效参数的选取提供准确依据。使用数值模拟技术对铸造过程中构件的内应力分布特点和规律进行研究,提高振动时效对残余热应力的消除效果。并通过改变阀门体的测量点位置,在不同规格和温度条件下,进行了内应力的定量测定试验。     

矿用液压支架顶梁焊接变形控制措施实践研究

文章以ZF13000型液压支架顶梁结构的焊接过程为例,详细介绍了自动化焊接对钢板变形的影响。结果发现:自动化焊接时,钢板之间虽然没有相互约束,但由于自动化焊接过程的稳定性,且利用胎架对顶板进行固定,有效避免了焊接过程中钢板的变形,其最大变形量严格控制在了4 mm范围内。该方案值得进一步推广使用。