基于选区激光熔化温度场数值模拟的支撑结构优化

添加支撑结构在选区激光熔化中必不可少,零件的悬垂特征需要添加支撑结构,起到固定零件和散热的作用,若悬垂特征热量积聚过大,会导致翘曲变形、塌陷、残余热应力等缺陷。研究了支撑结构对选区激光熔化温度场的影响,并设计优化了一种具有良好综合导热性的支撑结构。首先建立选区激光熔化三维有限元模型;然后研究传统支撑结构对温度场的影响;最后基于数值模拟结果对支撑结构进行设计优化,并通过有限元分析和制造实验进行验证。实验结果表明,与传统的支撑结构相比,由新支撑结构支撑的薄板顶部烧结层平均节点温度最低、温差较小,可表现出良好的综合导热性,且薄板翘曲变形程度显著降低。     

基于温度场的喷丸成形数值模拟及参数优化

从喷丸成形的客观机理出发，建立反映弹丸打击而产生宏观变形效果的等效塑性变形层概念，应用等效静态载荷温度场来模拟变形过程。温度场可以反复施加以模拟任何真实的喷丸强度，从而把一个复杂的动态冲撞过程近似地转化为一个静态加载过程。根据模拟结果，建立指定区域喷丸参数与指定节点变形位移之间的非线性关系，通过优化程序找到满足特定要求的喷丸参数优化方案，从而大大缩短了有限元模拟计算时间，可快速估量喷丸工艺时间以及喷丸成形整体效果，进而制定喷丸工艺优化方案，避免了实际生产中常用的试错方法。     

基于FLUENT的管道阻力模拟分析及结构优化

选择了某通风系统中的管道为研究对象,通过GAMBIT软件对各段不同形状的管道进行结构简化和网格划分,然后利用FLUENT软件对各段管道进行了流场模拟,通过分析管道进出口静压值及静压分布,找出管道阻力较集中区域,从而改进管道结构,达到了减小管道阻力并优化整个通风系统的目的.     

往复运动Y形密封圈温度场的结构优化

通过使用ANSYS软件对往复运动Y形密封圈的温度场进行仿真研究,通过对Y形密封圈增加散热孔而改善密封圈的温度场分布,对Y形密封圈结构进行了优化和受力分析,对优化后的Y形密封圈做了相应的结构应力学分析,降低了密封圈最高温度。比较了不同散热孔径的大小对密封圈等效应力的影响,分析了温度场对密封圈密封性能和使用寿命的影响,得到了优化后的Y形密封圈的温度场分布,保证了密封圈的密封性能并且密封圈温度场得到改善,达到了降低温升的效果。     

基于Fluent的热压板温度场分析及优化

以某公司生产的热压板为例,基于传热学的有关理论,给出了热压板温度场分析关键参数选定的有关理论.利用Fluent有限元分析软件对不同回路的热压板进行了温度场分析,对分析结果进行了探讨.在上述分析结果上对热压板的回路布置进行了优化,结果表明新的回路布置更加符合工程要求.     

超精密光学磨床减小热误差的结构优化

热变形是影响超精密机床精度的关键因素之一,而热导率是分析机床热变形准确度的决定性因素。为了保证机床温度场分布分析的准确性,提高机床的精度,提出一种基于热力学理论的热导率分析模型以及结合有限元分析的机床结构优化方法。建立自由电子气模型以及Debye模型,分别计算出自主设计的超精密光学磨床所采用的几种材料的热导率,提高热导率的准确性;进而利用有限元软件ANSYS分析机床主轴、溜板箱和床身的温度场分布;研究分析不同机床结构下主轴和机床整体的温升规律,提出基于热力学分析结果的一系列超精密光学磨床结构优化方法,针对误差敏感方向,采取对电动机与溜板箱的连接件以及电动机和主轴的接触件进行优化设计,减小热源与主轴、箱体之间的接触面积等方法,使机床热变形减小,提高了机床的精度。     

镍氢电池温度场及其结构影响的数值分析

基于空间用单一压力容器镍氢电池的传热传质以及电化学反应机理,建立三维、非稳态的电池传热模型.这个三维、非稳态电池传热模型包括压力容器在内的全部区域.采用有限容积法对单一压力容器镍氢电池的温度场进行数值模拟,模拟得到的结果与试验结果吻合良好.基于这个模型,提供电池的两种结构设计方案,并根据模拟的温度场结果评价这两种方案.在不改变电池输出功率的情况下,电池极堆位于电池中部时温度场的最大温差最小,尽量大的内径可以获得更小的最大温差.该三维、非稳态电池传热模型可用于镍氢电池的工程设计和参数优化.     

基于ANSYS的调节阀温度场分析与数值模拟

基于ANSYS有限元分析软件，采用热流耦合与单独温度场两种分析方法，对调节阀的温度场进行分析。结果表明，采用热流耦合方法，可以提高温度分析精度，但计算过程复杂。通过对调节阀温度场的数值模拟，提出了降低执行机构温度的有效途径。     

超精密光学磨床主轴的温度场分布及其优化设计

为了提高所设计的超精密光学磨床精度和提高温度场分析的准确性,利用有限元分析软件ANSYS和热力学理论,分析了超精密光学磨床主轴的温度场分布。首先,建立自由电子气模型,计算出自主设计的超精密光学磨床主轴材料的热导率;进而研究分析不同结构、不同环境下机床主轴的温升规律;最后,提出了基于热力学分析结果的一系列主轴结构优化方法,采取对主轴和点接触件进行优化设计,减小热源与主轴之间的接触面积等方法,减小机床主轴的热变形,从而提高超精密光学磨床的精度。     

基于ANSYS的筒体焊接温度场有限元数值模拟

采用ANSYS有限元软件对铝合金筒体焊接的纵焊缝的温度场进行了模拟.用ANSYS有限元的APDL语言编写程序,实现了焊接移动热源的动态模拟计算;用ANSYS的自适应网络划分技术对焊件进行了合理的划分,这些为以后焊接应力应变的准确分析奠定了基础.     

基于ANSYS的平面磨削温度场的有限元仿真

通过确定移动热源的加载方式,运用ANSYS软件的热分析模块对磨削温度场进行仿真分析,得到了不同载荷步的温度场分布以及不同深度的节点的温度变化曲线,验证了越靠近热源磨削温度越高以及工件下层材料温升显著低于工件表面。通过改变砂轮线速度、工件进给速度和磨削深度,得到了主要的磨削参数对磨削区温度场的影响状况,证明了钛合金磨削存在临界磨削速度。在临界磨削速度附近某一区间磨削温度出现回落,因此适当的磨削速度、高的工件进给速度和小的磨削深度可以有效的减小磨削温度。     

电场活化烧结温度场的数值模拟

根据电磁理论及微／纳米尺度热波模型,建立了粉末电场活化烧结过程中温度场-电场耦合控制方程,利用有限元方法对纯钛粉试样电场活化烧结中的热电效应进行了数值模拟,得到电场活化烧结过程中模冲、阴模及试样内的电流密度、焦耳热及温度场分布。结果表明：电场活化烧结过程中存在较大的升温速率和径向温度梯度,电流密度的分布对焦耳热、温度场的分布有较大影响。实测温度值与有限元计算值变化趋势基本一致。     

烧结机台车体温度场及热应力数值模拟

针对某厂烧结台车主梁失效的问题,借助ANSYS有限元软件,采用间接热力耦合的方法,建立了台车主梁数学模型。根据热传导理论与热弹性理论,模拟其在工作状态下各部位的温度、热应力变化过程。结果表明,烧结台车主梁最高温度区域随烧结时间变化,在烧结开始至600 s左右最大值出现在梁的中心位置,在600s后最高温度区域出现在梁的侧边,台车主梁最高温度达到279℃;热应力极值点一般出现在距中心面最远的位置,最大热应力达到27.6 MPa。通过与测试值的对比验证了仿真结果的可靠性,表明采用有限元方法模拟台车体温度及应力场的变化过程是有效的。     

薄膜在流延辊上冷却过程温度场的数值模拟研究

为了获得较高表面质量的流延膜片,采用流场仿真手段,对薄膜在流延辊上的冷却过程进行了温度场的数值模拟,并探讨了流延辊直径、螺旋流道导程和流道尺寸对流延膜冷却效率及表面温度均匀性的影响.结果表明,流延膜的冷却效率及表面温度均匀性均随着辊直径的增大先减小再增大;减小流道的宽高比和导程,有助于提高膜片的冷却效率;增大流道的宽高...     

大型油浸式变压器绕组温度场分布特征提取方法研究

为解决绕组升温导致变压器过热故障,使变压器停止运行的问题,提出一种大型油浸式变压器绕组温度场分布特征提取方法。研究绕组和铁心 2 个热源的放热情况,采用有限元法计算放热状态下漏磁场值,获得变压器平均导热系数及热传导、对流、辐射 3 种散热温度场。根据绕组的放热、散热性能以及油流场情况计算出变压器各能量变化,根据湍能和能量方程的施密特数提取出绕组温度场分布特征。实验表明,该方法能够准确计算出温度场中的能量变化,提取到的温度分布特征与实际情况相符,能够完成高质量温度场分布特征提取工作。     

基于瑞利分布的平面磨削温度场的仿真研究

考虑磨粒在砂轮表面随机分布对接触区热流密度分布的影响,基于未变形磨屑厚度的瑞利分布理论,假定流入工件的热流密度呈瑞利分布,建立了瑞利分布热源模型。采用基于有限元法的瑞利分布热源模型对典型磨削工况进行仿真计算,将计算结果与矩形分布及三角形分布仿真结果进行对比,系统地分析了热源模型、磨削液对温度场的影响规律。结合磨削实验测量值,发现基于瑞利分布的热源模型仿真结果与实验测量值吻合较好。     

基于Fluent的搅拌器三维流场数值模拟及其实验研究

利用Fluent软件对搅拌器搅拌过程进行单相(水)三维数值模拟,研究3种不同类型桨叶在不同搅拌速度和有无挡板条件下搅拌器的搅拌特性,并用搅拌实验结果验证了数值模拟的合理性。同时,搅拌器单相流场数值模拟结果为搅拌器放大提供了充分的理论依据,为搅拌器的优化设计奠定基础。通过理论研究与实验验证相结合的方法,分析了影响搅拌性能的因素,减少了实验时间和成本,对搅拌器的实践工程应用有指导性意义。