转炉托圈设计中减少热应力的途径

本文对托圈热应力进行了分析，给出了环状托圈热应力计算的经验公式，并从热应力的角度出发提出了托圈设计减少热应力的途径。     

基于ABAQUS的刹车盘热应力分析

提出了热应力问题中的物理方程以及热应力问题求解的虚功原理。应用ABAQUS动力学显式热应力耦合分析时机动车刹车盘进行热应力仿真,得出刹车盘受到热应力较大影响的结论。得出了相应的仿真结果,对刹车系统的设计具有参考价值。     

C/C复合材料热防护涂层残余应力研究

对在C／C复合材料基体上制备的W-TiC梯度功能涂层过程中的残余热应力进行了计算机有限元模拟；并模拟了单-W和单-TiC涂层下的残余热应力分布情况，模拟结果表明，W-TiC的梯度功能涂层与单一涂层相比，具有更好的热应力缓和特性。在综合考虑热应力最小，应力强度比值最小以及纯TiC侧应力状态等因素的基础上，完成了功能梯度涂层体系的热应力缓和特性设计，得到组成分布指数P=1．5的最佳设计结果。     

扫描方式对激光金属沉积成形过程热应力的影响

为改善金属试样的成形质量,降低沉积过程的热应力,研究不同扫描方式下激光金属沉积成形过程中热应力的动态分布规律具有非常重要的意义。根据有限元中的“单元生死”技术,通过ANSYS参数化设计语言 (ANSYS parametric design language, APDL) 编程研究了沿长边平行往复、沿短边平行往复以及层间正交变向平行往复等填充扫描方式对整个成形过程热应力的影响,详细探讨了各种扫描方式下Von Mises热应力、x方向热应力、y方向热应力以及z方向热应力的动态分布规律,并分析热应力产生和分布的原因。在与模拟过程相同的条件下,实际成形试验所得结果与模拟结果吻合较好。     

热预应力自增强厚壁圆筒研究

厚壁圆筒自增强处理技术的关键在于预应力。传统的自增强处理技术采用的是机械预应力方法,即在圆筒投入使用前,对其施加超过操作压力的自增强压力,使之获得残余预应力。考虑到厚壁圆筒内、外壁存在温差时,筒壁中有热应力产生,因此针对厚壁圆筒自增强问题,提出了以热应力作为预应力的自增强技术。具体研究了圆筒壁厚、温差等对热应力与总应力(热应力与操作应力的叠加)的影响、热应力与总应力的变化趋势、各种参数间的约束条件;在分析热应力与总应力特性的基础上,得出最佳设计条件,提出了基于第四强度理论的热预应力自增强厚壁圆筒的设计方法。结果表明,热预应力能有效地降低和均化厚壁圆筒的操作应力;按照所提出的设计方法,在确保圆筒安全的前提下,可使圆筒获得最大的承载能力和最小的壁厚。     

高温迷宫压缩机进出口管线设计

通过对高温迷宫压缩机气缸进出口管线的热应力计算,设计中采用不锈钢波纹软管对管线进行热应力补偿,并设置适当的刚性支撑。对进出口管线进行了脉动分析和机械振动分析,结果表明设计结构的脉动和振动值符合标准API618要求,现场安装投运也证明管线设计可靠。     

干式膜片弹簧离合器的热应力应变分析

简要介绍热应力理论以及热应力场计算的有限元法基本理论,以干式膜片弹簧离合器为研究对象利用ANSYS进行热应力应变分析。首先建立干式膜片弹簧离合器的三维实体模型,而后在ANSYS软件里建立有限元模型,再确定载荷及边界条件,而后对其进行热应力应变分析,得到短时间内不断的接合与分离,使得摩擦片温度反复升高或降低,这就相当于给摩擦片不断施加交变的热应力和热应变,最终导致摩擦片热疲劳而失效,为进一步研究提供了依据并给设计人员的设计提供一定的指导思路。     

套料钻的热应力分析

本文通过ANSYS对套料钻进行热分析以及热应力分析,在模拟环境下求出最大热应力,为套料钻的设计提供理论依据。     

发动机排气歧管隔热罩的数值分析

在发动机零部件设计开发前期,使用ABAQUS软件对隔热罩件进行模态和热应力分析,预测隔热罩频率、振型和热应力分布及其变形情况,其设计状态满足发动机NVH和耐热性能要求,为隔热罩设计提供参考。     

注塑模充填过程三维热-结构耦合仿真分析

采用有限元法对洗手液瓶注塑模充填过程瞬态温度场和热应力场进行了研究,通过建立三维瞬态温度场以及热应力场的数值模型,运用ANSYS软件对注塑模进行了温度场分析,获得了注塑模在充填过程中温度场分布规律。并在温度场的基础上,采用热-结构耦合分析方法,得到了注塑模内部重要零件的热应力分布和变形情况。结果表明,注塑模在充填过程中温度场呈不均匀分布,型芯和滑块等零件产生了较大的热应力,极大程度地削弱了结构的强度。减小由于温度场分布不均而引起的热变形干涉,降低模具内部热应力,可延长模具使用寿命,为合理设计注塑模冷却系统提供了理论指导。     

涡轮转子起动温升曲线优化及试验研究

涡轮转子在快速起动的过程中会产生较大的热应力,影响转子的热疲劳寿命。结合遗传算法与转子结构热分析,提出发动机起动温升控制曲线非单调参数化,对涡轮转子快速起动过程中的温升控制曲线进行优化设计。优化过程以转子最大热应力为目标函数,计算搜索最优解,并研究温升控制曲线对转子最大热应力的影响。结果显示,优化后的发动机快速起动温升控制曲线可以有效地降低转子的最大热应力和缩短快速起动时间。同时,为了验证提出的涡轮转子快速起动温升曲线优化设计方法的有效性,搭建转子热冲击应力测试试验台,通过对比优化前后温升曲线下的转子最大热应力,验证了理论分析结果。提出的优化设计方法可以为发动机设计初期的快速起动控制方案设计提供一定借鉴。     

深水采油树过油管道热固耦合分析

针对某1500m水深的采油树上的过油管道建立有限元热应力计算模型，进而对采油树过油管道进行由温度到结构的热固耦合有限元分析。分析结果表明，与管道内、外压力差所产生的应力相比，过油管道的热应力是内、外压力所引起应力的92．95倍。因此，采油树上的过油管道必须进行保温设计。通过计算，保温设计后的热应力减小了62．53％，满足了工程设计的需要。     

钛合金热应力矫形实验装置的研制

分析钛合金材料需要在无模条件下进行矫形.这就需求设计一套钛合金热应力矫形实验装置以对钛合金进行无模矫形.详细叙述了钛合金热应力矫形实验装置的研制过程,并用这套矫形装置对钛合金TC4进行成形和矫形试验,取得了满意的结果,钛合金高频感应热应力无模矫形技术必将在板料加工领域显示出很强的生命力和广阔的应用前景.     

热-力载荷作用下的多芯片模块布局优化设计

针对多芯片模块(Multi-Chip Module,MCM)内部裸芯片的布局设计问题,提出了考虑MCM整体散热性能和局部(粘接剂)热应力两个方面的综合优化方法.该方法采用有限元计算获得MCM的温度场与应力场,使用遗传算法进行优化搜索,同时充分考虑了预防芯片几何干涉的设计约束.所提出的方法为权衡MCM温度场与热应力提供了有效的设计工具,以五芯片MCM布局设计为例说明了方法的可行性.     

飞机刹车副的三维瞬态温度场和热应力仿真分析

飞机的刹车装置是利用摩擦产生制动将高速运动的动能转换成热能,产生的高温使摩擦材料的物理、化学性质发生变化,由于较大的温度梯度的出现使刹车盘上存在非常大的热应力,使刹车系统的安全性能受到威胁,所以对刹车盘瞬态温度场和由此产生的热应力进行计算就显得非常必要。针对飞机刹车盘瞬态温度场和热应力仿真建立了有限元模型,有限元网格划分采用六面体结构。对刹车过程进行了理论分析与计算,并运用MSC PATRAN/MARC软件对其进行了仿真计算。刹车副的最高温度为1 020℃,与刹车副温度场的经验值基本吻合,在以温度场和刹车副的位移约束为边界条件计算得到刹车副的热应力。热应力的分布特点和温度梯度是一致的,所以热应力的计算结果是合理可行的,可以应用于飞机刹车盘设计过程中。     

超深井提升机制动盘热应力场数值分析研究

基于顺序耦合法和直接耦合法,对超深矿井提升机制动盘热应力数值计算相关的热载荷计算方法、有限元建模及分析流程进行了研究,并对超深矿井提升机紧急制动过程中制动盘的温度场和热应力场进行了数值模拟,获得了紧急制动工况下制动盘的温度场和热应力场及其变化规律。同时,从有限元建模、计算时间、收敛性及计算结果的准确性等方面对各计算方法进行了对比分析。结果表明:紧急制动工况下目标提升机制动盘的温度和热应力满足设计要求;在提升机制动盘热应力计算方面,直接耦合法优于顺序耦合法。     

核主泵飞轮多环套装重金属结构设计研究

多环套装重金属结构设计是一种有效提高核主泵飞轮转动惯量的结构设计方法之一,为保证其在严苛工作条件下的结构强度安全,采用有限元法,在考虑过盈配合预应力以及离心力的基础上,首次对高温工作环境下的核主泵多环套装重金属钨合金飞轮进行稳态热应力分析,探讨工作环境温度因素对核主泵飞轮结构设计的影响。通过建立由内轮毂、中间层重金属钨合金以及外保持环三层结构组成的核主泵飞轮结构有限元模型,研究其在高温工作环境下的结构热应力;此外将整体式与分块式钨合金层结构飞轮进行比较,研究两种结构形式下的热应力特性;为寻求钨合金层分块设计的最佳分块数,研究了不同分块数下的核主泵飞轮结构热应力。研究表明,在高温工作条件下,核主泵飞轮中间钨合金层会产生很大的热应力,通过钨合金层的分块设计以及采用合适的钨合金分块数可以有效降低这种热应力。     

螺杆压缩机组管道应力和撬体结构设计分析

相对于往复压缩机组设计需要考虑振动控制来保证机组的安全运行,螺杆压缩机组的设计则主要考虑撬内管道的柔性、热应力以及底撬结构设计的合适性,来达到保证机组安全运行的目的。在螺杆式压缩机组设计中,如果管道布置柔性不好或热应力过大,严重时会导致容器、设备管嘴连接部位变形过大甚至破坏管嘴连接;另一方面,即使管道柔性和热应力设计合理,如果压缩机组底撬结构设计不合理,同样会引起底撬梁的过度变形和破坏,降低机组的运行可靠性和使用寿命。本文以某螺杆式压缩机组设计为例,说明如何对压缩机管道进行柔性和热应力分析,以及对机组底撬进行结构分析,达到控制管道和结构变形、降低管嘴载荷和保证机组安全运行的目的。     

钛-钢复合管板应力的有限元分析

建立钛-钢复合管板与普通碳钢管板模型,运用有限元分析软件ANSYS,分别考察两种模型在管壳程设计压力、设计温度和设计压力设计温度共同作用3种工况下,管板的机械应力、热应力和总应力的分布情况,并进一步对比分析得出钛-钢复合管板的应力分布特点。结果显示,与相同管板厚度的普通碳钢管板相比,复合管板机械应力增大、热应力减小、总应力增加。相同基层厚度条件下,增加复层厚度,机械应力下降、热应力增加、总应力减小。3种工况下,复合管板基层与复层结合处均出现应力集中现象,分析结果为复合管板的设计提供了参考。     

换热器焊接处热应力数值模拟

为模拟试验方案,减少试验次数,确保设计方案的可行性以及在实际工程使用中的安全性,利用Pro/E2.0软件建立了简化实体模型,再通过ANSYS10.0中的热-结构耦合场完成了热应力分析的数值模拟,得到了模拟实际工况下的换热器焊接处热应力分析结果,为换热器设计提供了理论依据。