摩擦焊接过程的热力耦合有限元分析

采用热力耦合有限元分析方法,综合考虑摩擦焊接过程中不同的产热机制、随温度变化的材料性能、飞边形成及摩擦系数随速度、温度、压力的变化规律,直接由焊件材料的性能参数及设定的焊接规范参数(轴向压力与转速随时间的变化曲线)对焊接全过程的焊接参数(摩擦转矩、轴向缩短量及平均温度)、物理参量场(温度场、应力场、变形场)及焊合区金属晶粒尺寸的变化规律进行了数值模拟,得到了焊接过程中摩擦表面上切应力、加热功率、温度及轴向压应力的分布及变化规律,实现了对焊合区金属晶粒尺寸的数值模拟。     

复合材料定向器热力耦合仿真研究

复合材料热力耦合分析变形形式复杂多样,不易控制,近年来成为研究的热点。针对火箭定向器热力耦合问题,通过施加边界约束和载荷,创建了温度与压力共同作用下的热力耦合有限元模型,并得到了定向器在工作状况下的应力场和温度场的变形仿真结果。与只有压力作用下的模型进行对比,证明了考虑温度场对定向器强度的必要性及该定向器的安全可靠,能够满足该工况下的强度。     

湿式摩擦离合器摩擦片的热力耦合分析

在湿式摩擦离合器动力学研究的基础上,采用摩擦功率法对离合器接合过程的热流密度进行了计算。并讨论了摩擦片的对流换热问题,运用有限元技术建立摩擦片模型,对其温度场和应力场耦合情况进行了分析。研究结果表明,摩擦片径向温度随着半径逐渐增大,厚度方向温度升高主要位于摩擦片表面区域。摩擦片外圈区域出现周向拉应力,内圈区域为周向压应力;而摩擦表面出现径向压应力,摩擦片内部出现径向拉应力。该结论为摩擦离合器热失效分析提供了一定的理论基础。     

编织衬垫关节轴承热力耦合分析

根据关节轴承相关的热传导理论,建立了基于ABAQUS仿真软件的动态热力耦合模型,分析了编织衬垫关节轴承温度、应力、变形的分布规律及摩擦热对轴承力学性能和结构尺寸的影响。运用自制的关节轴承试验机对轴承温度进行实时测量,得到热平衡状态时关节轴承内圈温度场的分布,并与ABAQUS热力耦合模型中关节轴承试验测点所对应的温度场分布进行对比。结果表明:相较于无摩擦热时,有摩擦热时内圈和衬垫的变形量变小;在接触区域衬垫变形呈现波动分布,与内圈的接触面积变大。适当的摩擦温度可以缓解编织衬垫关节轴承的应力变化,改善关节轴承的力学性能,延长使用寿命。试验与仿真结果的一致性验证了仿真模型的准确性。     

摆线轮多齿成形磨削热力耦合仿真分析

摆线轮多齿成形磨削为齿轮精加工工艺,一次可完成3个齿槽的加工。在高速磨削过程中,齿轮表面会产生瞬间高温,高温可能会造成齿面烧伤,磨削温度场产生的温度梯度会使齿面形成残余应力,使摆线轮齿面金相组织出现变化,影响齿轮的磨削加工精度。通过有限元法模拟摆线轮多齿成形磨削温度场,再采用热力耦合分析方法,得到摆线轮成形磨削温度场和热应力的数值仿真云图,通过对磨削区主应力分析可知,应力主要集中在磨削中心靠齿根部,磨削区呈现热压应力,在已磨削区域,热压应力转变为热拉应力,并逐渐形成残余拉应力,且随着磨削工艺参数变化,节点应力也发生相应变化。研究结论对预测多齿成形磨削温度场和热应力场分布情况和合理选择磨齿工艺参数有一定的研究意义。     

板材热轧热力耦合有限元模拟

建立了三维热力耦合问题弹塑性有限变形有限元方法,并对板材热轧过程进行了计算机模拟。材料流动应力模型中考虑了应变历史、应变速率和温度的影响,导出了与其相应的本构关系矩阵。应用该方法可以给出轧件变形过程中诸如温度场、应变场和应变速率场等各种热力结果。算例表明,该方法具有较好的精度。     

线材热轧过程的三维热力耦合有限元模拟

运用有限元软件MSC.MARC及其接触分析技术,准确模拟了高速线材中轧区五道次热连轧过程.采用真实尺寸,计算并分析了轧制过程中的金属流动、轧制力、轧制力矩、应力、应变以及温度场等的变化规律,模拟结果为工艺参数的优化提供了依据,也对实际生产有重要的参考价值.     

基于MARC平台的连续铸轧热力耦合分析

综合考虑辊套与铸轧板的弹塑性变形对温度场和应力场的影响，建立了铝带坯双辊连续铸轧过程的二维动态热力耦合计算模型；通过热模拟试验得出了纯铝高温流变本构关系和接触热阻计算模型；在MARC有限元分析软件平台上开发了粘塑性材料本构用户子程序URPFLO．F和接触表面传热系数用户子程序UHTCON．F；采用更新的拉格朗日方法（UL法）进行分析，得出铝带坯连续铸轧过程温度场和应力场的分布。实例计算表明，所得结果与实测结果相吻合，模型和子程序能够很好地应用于连续铸轧过程的计算与研究。     

环氧树脂灌封结构热力耦合特性研究

对固化温度为60℃的环氧树脂灌封材料在-30～60℃环境温度下的力学和物性参数以及固化残余应变进行测试,并以此为输入条件,采用有限元模型对环氧树脂灌封结构的热应变进行模拟,并与试验结果进行对比,研究了环氧树脂灌封结构的热力耦合特性.结果表明:该环氧树脂灌封结构的仿真热应变和试验热应变的相对误差均在工程允许范围内,有限元...     

楔横轧三维热力耦合非线性有限元模拟

通过模拟线、棒材实际轧制条件下的组织演变过程,并结合控制轧制理论,提出几种不同于原有轧制条件的工艺.模型模拟计算的结果表明,改变初始的轧制条件,如降低轧制过程中各道次的变形温度或降低终轧区的变形温度、增加末道次应变速率等方法均有利于最终轧制道次奥氏体晶粒尺寸的减小.为模拟计算所开发的模型实现了可视化,大大方便了过程模拟,同时也为经济有效地优化加工工艺提供条件.在轧制过程中,合理控制产品的微观晶粒尺寸为后续钢材冷却处理提供组织上的保证,同时也可提高成品的综合力学性能.     

基于力热耦合作用的磨齿残余应力研究

根据磨齿残余应力的产生机理,运用热弹塑性理论,得出了影响螺旋锥齿轮磨齿残余应力的磨齿基本参数、磨削力和磨齿热等特征参量的数学模型。在单齿3D有限元模型基础上,磨削力的处理采用小步距移动法,力热耦合运用间接法,对螺旋锥齿轮进行了磨齿残余应力的有限元模拟与分析。结果表明：磨削后的螺旋锥齿轮齿面呈现残余压应力,里层为残余拉应力,其大小随磨削条件和磨削用量等因素的不同,呈现一定的变化规律;磨齿残余应力随磨削深度和砂轮速度的增大而增大,而随展成速度的增大而减小;湿磨比干磨可明显减小磨齿残余应力。最后,试验验证了力热耦合有限元分析螺旋锥齿轮磨齿残余应力的有效性,并与直齿圆柱齿轮的磨齿残余应力进行了试验对比分析。研究结果为螺旋锥齿轮磨齿质量的控制提供了依据。     

热机耦合作用下缸盖热状态影响因素研究

为研究发动机缸盖在热机耦合作用下的热状态,利用流固耦合方法对缸盖的温度、耦合应力、热疲劳进行分析。然后,基于最优拉丁超立方法以及椭球基(EBF)神经网络模型建立燃烧强度、冷却液流动参数、机械载荷及火力面最高温度、最大耦合应力、低周热疲劳可用因子的近似模型,进行其影响因素的研究。分析结果表明:在燃烧强度的变量中,缸内温度和缸内换热系数对缸盖最大耦合应力以及热疲劳可用因子影响最大;提高冷却液进口温度,虽然降低了缸盖热疲劳可用因子但也升高了火力面最高温度,增大冷却液进口流速虽然降低了火力面最高温度但也升高了缸盖热疲劳可用因子;缸内最大爆发力对缸盖热疲劳可用因子、螺栓预紧力对缸盖最大耦合应力影响效果显著。     

CNG发动机活塞热-机耦合应力分析

随着CNG发动机不断地向着高速化、大功率的方向发展,使得活塞销座由于应力集中而引起疲劳裂纹。为此,设计了一种新型弧面衬套活塞销座,对衬套进行了运动分析和装配条件分析。通过有限元方法分析了活塞在机械载荷、热-机耦合载荷条件下的应力分布状态。研究结果表明:在机械载荷作用下,新型活塞-衬套的Mises应力比原活塞降低了25.3%,新型活塞销座最大Mises应力比原活塞降低了27.9%,新型活塞销座的接触应力比原活塞降低了35.4%。活塞在热-机耦合载荷作用下的应力状态与在机械载荷作用下的结果相似,活塞应力状态都有很大改善。装配有衬套的活塞销座的应力分布更加的均匀,更容易形成润滑油膜。因此,该结构具有降低活塞销座应力、提高润滑能力和提高活塞销座的疲劳寿命的优点。     

制动盘制动过程的热-机耦合仿真

在部分盘和整盘间接耦合模型的基础上,考虑制动盘的结构特点及在应力计算过程中施加的对称性约束,建立制动盘、闸片和盘毂之间的三体接触弹塑性热机耦合模型,使制动盘和闸片的相对运动得以实现。通过该模型的模拟结果和测试结果相比较的方法,证明该耦合模型的计算结果能够较为真实地反映制动过程中制动盘的温度场和应力应变场的分布情况,实现了模拟结果和测试结果相一致,体现温度场和位移场的相互作用,达到温度场和应力场的直接耦合的目的。采用弹塑性热机耦合方法分析制动盘在制动过程中热斑的形成。     

车轮滑动时钢轨热机耦合有限元分析

利用有限元分析软件ABAQUS建立了轮轨接触热机耦合分析的热弹性平面应变有限元模型.模型中考虑温度对材料热物理参数的影响.分析了车轮滑动时不同摩擦因数和轴重对钢轨应力场分布的影响.结果表明,最大Von Mises等效应力发生在接触斑后半轴靠近接触区的边缘处,轮轨摩擦热影响区主要分布在接触表面,并随深度的增加其影响越来越小;当温升较大时,热物理参数随温度变化的影响应予以考虑;钢轨表面应力随摩擦因数和轴重增大而增大.     

铝带坯连续铸轧过程热力耦合有限元分析

根据铝带坯连续铸轧过程瞬态凝固、流变成形的特点,同时考虑影响辊套与铸坯传热界面的接触热导问题,建立了铝带坯连续铸轧过程热力耦合有限元分析模型。在对AN SYS有限元分析软件进行二次开发的基础上,探索了适合于铝带坯连续铸轧这一复杂多重非线性问题热力并存耦合分析的途径,得到了铝带坯连续铸轧过程的温度场及应力-应变场的分布规律。仿真分析结果与实测结果进行了对比分析,二者基本相符。     

Research on Stability Problem of Ultrasonic Inverse Scattering Equation

Russian Journal of Nondestructive Testing - The ill-posed problem of the ultrasonic inverse scattering equation is presented as existence, uniqueness, and stability. Among these three points,...     

光纤器件流变成形中的热力耦合数值分析

基于粘弹性流变理论，利用时温等效原理，以广义Maxwell模型模拟高温下熔融光纤玻璃的粘弹特性，建立了熔融光纤玻璃的热粘弹数值分析模型。通过在拉伸过程中不断调整其刚度矩阵与温度场，实现了耦合器熔融拉锥流变制造过程的数值分析，获得了熔融温度、拉锥速度等工艺参数对光纤器件流变制造过程的影响规律。     

汽车最速操纵问题的逆动力学研究

提出了一种汽车操纵逆动力学仿真研究方法。基于最优控制理论,以驾驶员对汽车施加的转角输入和驱动力/制动力为控制变量,以最短时间完成双移线过程为控制目标,通过改进的直接多重打靶方法将最优控制问题转化为非线性规划问题之后,运用序列二次规划方法求解。仿真结果表明,该方法能够解决汽车的最速操纵问题,可以比较不同汽车以最短时间完成双移线过程的操纵性能,且计算结果与ADAMS/Car虚拟样机试验结果具有良好的一致性。     

大开挖穿越管道热力耦合分析

长输管道穿越河流工程,主要采用大开挖穿越施工方式。正常运行的大开挖穿越河流管道所穿越地形高差较大,所受载荷情况较为复杂,对其进行力学行为研究显得十分必要。通过建立大开挖穿越河流管道力学模型,阐述其力学模型、求解过程以及热应力补偿计算方法。通过ANSYS有限元软件建立大开挖埋地管道热力耦合计算模型,分析管道在保温条件下不同进出口温度对管道应力、应变和位移的影响,为长输埋地管道的保温工艺提供有益参考。