基于虚拟仪器的热膨胀仪测试系统设计

为了实现热膨胀的智能化测试,给出了热膨胀测试系统的总体设计方案,构建了热膨胀测试的硬件平台,并利用LabVIEW软件实现温度的控制和对膨胀量的动态测量.测试系统应用了差动式位移传感器(LVDT)、热电偶、数据采集卡、信号调理等器件,使用了虚拟仪器的VISA串口通讯和PID软件包,实现了温度和位移信号的采集、存盘、分析功能,能够满足测试要求,并有良好的测试界面和移植性.     

骨水泥假体柄与股骨界面应力传递简化模型

将股骨、骨水泥和假体柄看成为线弹性和各项同性材料结合的同心圆锥体,建立包含热效应时的轴对称界面应力传递简化模型.在骨水泥、假体柄承受压缩应力的状态下,应用弹性力学的基本方程,获得了假体柄、骨水泥、股骨轴向应力以及界面剪切应力随轴向位置的分布.界面失效是假体柄、骨水泥、骨结构承载的主要失效形式.热残余温差的存在,加速了假体柄、骨水泥和股骨界面的失效和假体柄的松动,加剧了股骨应力遮盖效应,这主要是骨水泥具有较高的热膨胀系数所致.由于Ti-6Al-4V（钛合金）材料的弹性模量和热膨胀系数比钴铬合金小,在一定程度上缓和了界面和股骨的失效,这和临床所见一致.     

石蜡驱动的热滞后现象及其影响因素

在水浴加热石蜡热膨胀性能试验装置的基础上,通过实验研究了不同冷却方式、弹簧压力和不同温度测量点下石蜡升温和降温过程中位移一温度关系曲线的"热滞后"的现象,分析了"热滞后"的实际原因.实验所表现出来的"热滞后"真正的原因是温度测量误差造成的.选择适当的测量点、改变冷却速度可减小这种滞后量.而由于驱动器整个位移传递系统造成的滞后量相对是比较小的.     

一种温度采集系统的设计

本文主要针对陕西汉江药业集团股份有限公司一分厂车间在制药过程中其化学反应罐的温度监测需求,设计了一种以工控机（IPC）为核心,全面解决多通道、高速测量的数据采集处理技术,具有多个测量点的高精度智能温度监测系统。运用性能价格比较好的热电阻Pt100作为温度传感器,建立以工控机与PCI接口的PCI-9113A硬件系统,具有一定的实用性和较高的社会推广价值。     

VB在散热器性能标准试验台中的应用

散热器性能标准试验台的核心问题是提高控制和检测系统的精度和准确度 ,测试小室室内温度的稳定控制以及温度、流量的准确测量对于这一问题起着关键作用。结合某试验台的改造 ,重新开发了试验台的硬件系统和软件系统。应用VB开发的软件系统拥有方便的人机交流可视化界面 ,结合硬件系统自动实现温度测量、稳态判断、流量采集和数据处理等功能 ;轻松实现数据库操作和通讯操作 ;结合模入模出接口板 ,实现自动测试的所有功能 ,提高测试的精度和准确度 ,减少因人员因素而造成的测量误差。     

硅灰对水泥基材料热膨胀性能影响的研究

通过在水泥基材料中加入矿物掺合料硅灰,利用差示热膨胀测试方法对其热膨胀率进行了研究,结果表明:掺入硅灰的水泥石热膨胀率变化趋势与纯水泥石相似,均表现为随着温度的升高先增加后显著降低的规律,而硅灰的加入使水泥石在高温时产生比纯水泥石更大的收缩。借助于TG-DTA和XRD测试手段,对掺加硅灰后水泥石的热膨胀性能变化规律进行了机理分析,得出硅灰的掺入形成了大量C-S-H凝胶,高温作用下凝胶脱水使其体积明显收缩的结论。     

基于LabVIEW的热电材料电阻率测量系统

为了克服热电材料电阻率测量精度低的问题,以LabVIEW为软件平台,设计并制备数据采集及控制电路,构建了热电材料电阻率测量系统.测量系统具有测量精度高、电阻率测量范围大、界面友好、显示信息丰富等特点,实现了手动测量与自动测量,并具有可控频率的电流自动换向功能,有利于提高测量精度.经实验验证,测量系统的相对误差在-0.25%~+0.25%内,对于热电材料的测量这是一个有价值的测量系统.     

一种同轴谐振腔的温度特性研究

文章通过分析一种同轴谐振腔谐振频率随各部分结构尺寸变化的灵敏度和各部分结构尺寸随温度变化的灵敏度，得到了谐振腔谐振频率随温度变化的灵敏度，提出了采用变化量抵消来提高谐振腔温度稳定性的分析方法。利用这一方法，可以通过合理搭配谐振腔各部分的材料，利用不同的膨胀系数组合来实现温度补偿，进而实现采用常见易于机床经济加工的材料的合理组合来制造高温度稳定性谐振腔。     

固体推进剂燃速的超声波测量

为了实时测量固体推进剂燃速与燃烧室压强的关系,利用超声波数据采集卡搭建了超声波实时燃速测量系统,通过调节点火药量和密闭燃烧器容积可以调节密闭燃烧器的压强范围.经过实验得到了低压范围内的实时燃速数据以及燃速与压强的对应关系.结果表明,利用超声波燃速测量系统可以一次性获得给定压强范围内的实时燃速;燃面附近的高温层会使厚度测量值偏小,对燃速测量没有影响;在点火初期,燃面高温层建立的非稳态过程影响超声波声速;在接近试件燃尽的时刻,推进剂两个端面的回波信号产生干扰.     

基于CPLD的正交编码器解码系统设计

正交编码器广泛应用于运动测量及控制系统,在详述正交编码器角位移测量及编码工作原理基础上,设计正交编码器的X2和X4模式解码系统,并基于CPLD通过Verilog HDL描述实现解码逻辑。实际测试应用表明,该系统精度高、纯硬件抗干扰能力强、接口方便、占用逻辑宏资源少,具有较高的实用价值。     

负热膨胀材料在机床热误差补偿中的应用

金属材料的热胀冷缩性是机床热误差的根本来源.传统热误差补偿方法是根据机床实时温度,预测误差的产生时间和大小,控制刀刃的走位进行补偿,该补偿方法存在时间延迟性等缺陷.设想使用负热膨胀材料作为刀架材料,把回归法得到的机床-工件位置误差与有限元分析得到的刀具负变形联立,减小加工误差,为机床热误差补偿方法提供一种新的途径.     

能量桩群桩基础沉降特性分析

基于荷载传递法,考虑桩-桩相互作用并引入Pyke准则模拟桩-土界面上的加卸载行为,确定桩-土相互作用模型参数,从而建立能量桩双桩基础的沉降特性分析方法,并推广到能量桩群桩。通过与文献中实验数据的对比分析,验证了所提方法的可靠性。结合算例,利用该方法对在纯力学荷载、纯温度荷载以及热力耦合作用下的能量桩群桩基础沉降特性进行分析。结果表明:力学荷载作用下,群桩位移比随着桩顶荷载水平的增大而减小;温度荷载作用下,群桩桩顶位移方向一致;热力耦合作用下,群桩的桩顶位移情况与具体的桩顶荷载水平和桩身温度增量有关。在桩顶荷载较小时升温,可能会出现单桩桩顶上抬而群桩桩顶下沉的情况。     

U71Mn钢重轨轨头淬火应力场的计算机模拟

采用有限元法研究了重轨轨头在淬火过程中的应力场分布。在模拟计算过程中利用等效热容法处理相变潜热对温度场的影响,利用等效线膨胀系数法处理相变引起的组织应力,并考虑了材料非线性参数对温度场的影响。结果表明,温度模拟结果与实测结果相吻合,同时喷风淬火能产生较小的残余热应力,从而避免了钢轨的变形和开裂。     

现场总线粮情系统上位机界面的设计与仿真

根据目前粮情管控系统上位管理中心计算机存在的问题,提出一种基于组态软件设计上位管理中心计算机监控界面的方法.根据粮库的情况,运用组态王6.53设计开发了系统主界面、每个粮仓的分界面、报警界面、实时数据报表界面、历史数据报表、粮仓中温湿度检测节点界面等.仿真实验表明,该上位机界面具有生动、逼真、实时、数据准确率高等优点,提高了粮仓的自动化水平和管理水平.     

氮化铝陶瓷与铜界面传热计算机仿真

固体界面热阻是航空航天、低温与超导、微电子技术等领域中研究热点问题，氮化铝陶瓷和金属铜被广泛应用于低温超导装置和集成电路芯片。基于氮化铝陶瓷与金属铜样品之间界面热阻的低温实验，应用MATLAB软件对实验数据进行回归分析，建立了氮化铝陶瓷与铜之间界面热阻与温度、压力等参数的回归分析仿真模型，仿真结果与实验数据有较好的一致性。研究结果对氮化铝陶瓷、铜应用于超导装置和集成电路芯片的传热设计、空间热控制具有重要意义。     

Experimental study of transient thermal elastic hydrodynamic lubrication of tilted thrust bearing under sudden load changes

An experimental study is performed to investigate the temperature response and distribution in a sector tilted pad thrust bearing during the transient periods such as the load on the bearing changed abruptly.Lots of thermocouples are placed on different position such as the pad surface,leading and trailing edge as well as the pad block,and then these thermocouples are used to measure the temperature variation during the transient period.The load on one pad and the displacement of the runner are measured with different sensors.The effects of a sudden load change on temperature at different position of the pads are analyzed according to the experimental data.The influence of different initial conditions and the different load increment on temperature variation at the pad surface and pad body are obtained,and temperature responses at leading edge and trailing edge under different conditions are tested.This experimental study shows a significant effect of load increment and initial condition on the temperature distribution of bearing pad interface under sudden load change conditions,and the measurement of real oil film temperature is difficult due to the large thermal inertia of pad surface.     

微小型发动机柱塞温度场和热变形的三维有限元数值模拟

对微型无人机用排气量在1ml以下的微小型发动机的柱塞组件进行了三维有限元热分析,并以0.33ml微小型机为例进行了实际计算,用热成像和易熔合金法进行了相关实验。根据实验数据利用反推法提高了模型精度,获得了微小型发动机的温度场和热变形的较准确结果。分析表明,排气系统等结构设计使柱塞的温度场和热变形轴向不对称,但差别很小;球铰的温度高,热应力大,容易发生失效。柱塞裙部轴向温度和变形呈指数分布,变形后形线内凹。高转速的强制冷却效果以及比表面积大的体积效应减少了热负荷,同时降低了热效率。本文建立的分析方法对1ml以下的微小型发动机具有通用性。     

轴承过盈配合量对主轴动力学特性的影响

为探索轴承配合过盈量在转速和温升等因素影响下的变化规律及对主轴系统动力学特性的影响规律,首先建立了考虑转速引起的内圈离心膨胀和温升引起的热位移轴承过盈配合模型,然后将过盈配合模型耦合进Harries轴承动力学模型,建立了考虑轴承配合的轴承动力学模型,并基于Timoshenko理论建立机床主轴系统有限元模型. 针对实验室自建主轴系统,进行了轴承配合过盈量对主轴动力学特性影响分析. 结果表明:轴承内、外圈初始过盈量增加,原始接触角线性减小;初始过盈量在温升及离心力的双重影响因素下会增大;初始过盈量、内圈离心膨胀及内外圈热膨胀会导致轴承刚度增大,轴承刚度增大导致主轴系统固有频率增加,相比较一、二阶固有频率,三、四阶固有频率受过盈量及其影响因素的影响较大.     

封接用铋酸盐微晶玻璃的制备

采用常规熔体冷却法和玻璃粉末低温烧结法制备了铋酸盐基础玻璃及其微晶玻璃。利用扫描示差量热(DSC)、X射线衍射(XRD)、热膨胀系数、抗弯强度等分析测试方法研究了基础玻璃的特征温度、析晶、热处理温度对玻璃析晶以及对微晶玻璃热膨胀系数、抗弯强度的影响。结果表明:基础玻璃的热膨胀系数随Bi2O3含量的增加而递增;玻璃化转变温度和软化温度随Bi2O3含量的增加而递减;Bi2O3含量不同,低温处理下获得的晶相种类相同,而高温处理下获得的晶相种类不同。在400℃、500℃、600℃晶化处理时,50Bi2O3-20B2O3-15ZnO-10BaO组成玻璃析出的晶相分别是Bi45BO69/Bi2O3、Bi2O3/Bi24B2O39和Bi24B2O39;65Bi2O3-5B2O3-15ZnO-10BaO组成玻璃析出的晶相分别是Bi45BO69/Bi2O3、Bi2O3和Bi38ZnO58。     

A visualization fatigue analysis of a pipeline joint in a special medium environment

In this paper,authors have discussed predominately unidirectional Fluid Structure Interaction,i. e. a given field in which a high speed/pressure and high temperature thermal flow affect the interface between pipelines joints. Surface forces at the fluid-structure interface allow designers to investigate the effects of fluid flow on the structural deformation and stresses. Possible failure modes have been compared with different loads from steady thermal flow analysis results. CFD code SC/Tetra and FEA code ANSYS are used in this study. These studies can be used in protecting certain fatigue failures for pipeline joints under critical cyclic load conditions from both thermal expansion and hydraulic pressure in municipal and environmental engineering applications as well as oil and gas fields.