热态轴类含空洞锻件内部温度场分布

热态轴类锻件内部温度场分布特征对锻件内部空洞检测起着重大作用。针对该问题,在传热学理论的基础上建立了热态轴类含空洞锻件的二维非稳态传热模型。首先利用集总参数法获得该模型的内部边界条件。然后通过红外热像仪采集得到该模型的初始温度条件,结合分离变量法求解该模型,从而获得含空洞锻件的内部温度场分布。最后通过实验分析了不同空洞尺寸条件下锻件内部温度场的分布特征。     

载流薄板内裂尖附近的应力场

研究了带有有限长裂纹的导电薄板在垂直于裂纹的方向上通入直流电流时，裂纹的止裂问题。在满足电磁量边界条件的情况下，根据导电体的麦克斯威尔方程，得到裂纹尖端附近附近焦耳热源功率的表达式。通过热传导方程的求解，推得尖端区域的温度场和应力场的计算式，并给出算例分析。从而表明在电流所产生的焦耳热源的作用下，裂尖处的温度将升高，并伴随着产生的压应力，可达到阻止裂纹扩展的目的。     

锅炉油渣泵温度场分析

油渣泵是输送油煤浆的重要设备,在充分考虑输送介质高温特性及锅炉油渣泵结构的基础上,建立了油渣泵的主要部件的有限元分析模型,并通过设定合理的边界条件及力约束条件完成了模型的数值求解,得到泵轴、蜗壳的温度场、热膨胀位移及热应力分布,对比分析了2种不同材质蜗壳的热力应及热膨胀位移分布,计算结果将为锅炉油渣泵的优化设计提供一定的理论依据.     

生物质热风炉换热器流场及热交换模型研究

在对生物质热风炉换热器进行实验研究的基础上,根据其特点建立了相应的三维分析模型,并基于多孔介质分布阻力模型,采用SIMPLE算法、标准k-e湍流模型和壁面标准函数法,通过求解三维N-S方程和能量方程模拟了烟气在换热器管程流动和空气在壳程流动的传热过程。得到了不同的壳程流体流速下的温度场、速度场、质点迹线图,通过实验验证了分析模型的正确性。对影响生物质热风炉换热器流场及热交换的关键因素进行了探讨,为相关设备的设计、优化及应用提供了有价值的参考。     

高速切削温度的二维热传导模型建立及求解

在高速加工过程中,切削热的产生将影响工件加工表面的质量和刀具寿命,分析切削温度的分布对研究切削机理及工艺参数的优化有着重要意义。基于传热学和金属切削理论建立了高速车削温度的热传导模型,结合切削过程中的边界条件和初始条件,应用数学解析法推导出二维热传导方程的解,利用求解导热逆问题的方法估算边界条件。实验中采用人工热电偶测量切削温度,根据测得的刀具内部点的温度值计算出表面热流,进而通过MATLAB软件仿真得到切削温度场,并利用红外热像仪的测量结果进行试验验证。     

改进烟花算法计算热态轴类锻件内圆柱体空洞缺陷深度

针对高温状态下热态轴类锻件内部产生的圆柱体空洞缺陷测量困难的问题，提出基于改进的烟花算法检测空洞深度方法。根据锻件的内部微元模型和瞬态温度场传热微分方程推导圆柱体空洞温度场与空洞半径关系的微分方程，利用分离变量法求解；对烟花算法进行改进，以提高圆柱体空洞深度检测精度；构造缺陷深度的目标函数进行测试，得到最优解的相对误差为2.5%。最后，运用所提方法、PSO算法和传统的烟花算法于同一深度的空洞分别进行检测，验证所提方法的可行性。     

含裂纹复合材料板的应力计算

针对含裂纹的复合材料板，根据非均质各向异性弹性理论和复变函数理论，通过保角映射方法建立精确的边界条件，解决了裂纹的边界条件问题。建立了基于准确边界条件的边界积分方程，对裂纹周围应力在不同的外载荷及不同位置的情况下进行了仿真计算，得到了含裂纹复合材料板裂纹周围应力场的精确解析解。     

车削加工温度场分析及实验研究

建立车削过程中基于热传导控制方程的刀具三维温度场模型,设置初始条件和边界条件。结合材料的Johnson-Cook本构模型和剪切失效准则,使用ABAQUS软件对YW1类硬质合金刀具车削45钢进行有限元仿真。比较了不同切削速度和切削深度下的刀具前刀面温度场分布,通过车削实验验证刀具的温度场模型。实验结果表明,该模型可以有效地预测刀具在切削过程中的温度场分布。     

基于ANSYS制动器温度场的有限元分析

使用ANSYS软件,建立了湿式制动器相应有限元模型,对热传导模型进行简化,并且确定了对模型进行求解所对应的边界条件,采用有限元分析法得到摩擦盘工作中的温度场分布规律。     

基于有限单元法湿式离合器摩擦副温度场分析

温度对湿式离合器摩擦副的性能和寿命具有重要影响。针对某款变速箱湿式离合器的工作接合过程,以一档离合器为例,结合热分析和有限元理论分析,对摩擦生热过程中的热传导和热流密度进行分析,确定热传导边界条件和初始条件,并建立湿式摩擦副的温度分布函数,获得不同结合次数温度分布。基于ANSYS瞬态热分析模块,根据摩擦生热原理,建立摩擦副分析模型,获得工作过程中温度分布规律;对不同时间情况下,主、从片的温度分布进行分析;对比分析不同的油槽花纹与从动片尺寸对温度场的影响。对比分析结果可知:油槽花纹与其尺寸的选择对温度场分布影响较大;双圆弧形油槽综合最优;模型分析和理论分析结果的一致性验证分析方法的正确性;通过改变摩擦副材料物理属性、结构尺寸和加载条件来分析其他工况情况,进而得出不同条件下摩擦副温度分布的情况。     

基于瞬态传热的含裂缝环形锻件传热模型

针对目前热态锻件存在的裂缝问题,提出了一种基于传热理论的含裂缝锻件传热模型。首先,基于微元体的传热特性,推导满足微元体热平衡关系的导热微分方程,并以瞬时热流量为中介变量,对传热系数、热导率进行了修正。其次,设定环形锻件内外环境边界条件、裂缝有限空间自然对流边界条件,进而建立了多边界条件下含裂缝的热态环形锻件传热模型,利用分离变量法求解该传热模型。最后,应用有限元软件对含不同尺寸裂缝的环形锻件传热模型进行模拟,通过试验验证了仿真分析及传热模型的可行性。     

重型铝合金结构裂纹振动红外热像检测的建模和分析

为了实现重型铝合金承力结构裂纹的振动红外热像无损检测,优化检测条件,提出振动热像检测的数学模型,用解析法研究金属裂纹振动热像检测的检测条件和影响因素。用试验说明振动热像法的有效性,用强迫振动理论和瞬态传热理论对振动热像法进行数学建模和解析计算,得出裂纹区表面温升与裂纹阻尼、激振力幅值、激振频率、激振时间、裂纹深度等力学参数的函数关系。结果表明,理论计算结果与试验现象相吻合,所提出的解析模型可以精确地描述多种主要力学参数对振动热像的影响规律。以建模和解析法研究振动热像法的振动发热规律对揭示其内在规律和建立标准操作参数窗口具有普遍意义     

基于球Bessel函数的钢球温度分布均匀化时间计算

推导了球体的热传导方程,采用球Bessel函数给出了球体热传导方程的解,实例分析不同半径球体热处理过程中的温度变化情况,通过试验并作图,得出了用于计算不同半径球体温度均匀分布所需的时间拟合公式。结果表明:球体温度均匀分布时间为半径的二次函数,采用拟合公式计算的误差为0.6%;球体表面温度变化比中心剧烈,表面细小裂纹容易导致球体开裂。     

A Study of Dynamically Loaded Finite Journal Bearings in Mixed Lubrication Using a Transient Thermohydrodynamic Analysis

A transient analysis of dynamically loaded finite journal bearings in mixed lubrication is made by solving the modified generalized Reynolds equation, 2-D energy equation in the oil, and heat conduction equation in the journal simultaneously including mass conserving cavitation. ISOADI (isothermal shaft and adiabatic bushing inner surface) thermal boundary condition is used. Journal temperature is treated as quasi-steady over one loading cycle. Two kinds of contact model are used. Numerical solutions using the finite difference method are presented. Results shows that the bearing behavior is closely tied to the roughness texture and topography, asperity contact load, bearing geometry, and operating conditions.     

圆轴承温粘热效应有限元方法分析

构筑了有限宽圆轴承温粘热效应二维有限元模型。依据圆轴承温粘热效应的三维模型计算结果，油膜温度场变化沿轴向可以忽略，在轴瓦和轴颈与油膜界面使用绝热边界条件，用有限元方法联立求解周向和径向二雏能量方程、双雷诺边界条件广义雷诺方程、周向速度方程和温粘方程，给出中心对称面上油膜温度和速度分布，轴承特性系数与工程上应用数据吻合。研究结果表明，不考虑轴瓦的导热使油膜力计算结果偏高，同时，将进油槽处温度作为油膜的始温叉使油膜力的计算结果偏低，这一高一低相互抵消，证实该模型合理，符合工程应用。     

One-dimensional theory of cracked Bernoulli-Euler beams

The differential equation and associated boundary conditions for a nominally uniform Bernoulli-Euler beam containing one or more pairs of symmetric cracks are derived. The reduction to one spatial dimension is achieved using integrations over the cross-section after plausible stress, strain, displacement and momentum fields are chosen. In particular the perturbation in the stresses induced by the crack is incorporated through a local function which assumes an exponential decay with distance from the crack and which includes a parameter which can be evaluated by experimental tests. Some experiments on beams containing cuts to simulate cracks are briefly described and the change in the first natural frequency with crack depth is matched closely by the theoretical predictions.     

刚性粒子流法模拟自由锻造工艺的探索

基于网格的数值计算方法在处理自由锻造、冲压成形、高速碰撞、裂纹动态扩展等大塑性变形问题时,往往会因网格畸变和网格重构困难使得计算精度丢失甚至无法计算。针对该问题,基于连续介质力学理论和分子动力学基本原理,采用一种求解金属大塑性变形的数值模拟方法--刚性粒子流法,建立了刚性粒子流法的数学模型并探讨了初始粒子配置、粒子搜索算法、数值积分和边界条件等关键数值技术。将该方法应用到核电饼类锻件高温镦粗和大型核电封头终锻成形两个数值算例中,计算结果表明：模拟大塑性变形问题时,刚性粒子流法与实验结果能够较好地吻合,有效地解释了大型饼类锻件夹层裂纹和封头锻件层状撕裂的形成机制。研究结果为进一步采用该方法模拟变形更加复杂的自由锻造工艺提供了参考。