闸片材料参数与制动盘温度关系

闸片材料参数不仅关系到摩擦副的摩擦磨损性能,也是影响制动盘温度分布的一个重要因素。采用ADINA软件,建立列车制动盘和闸片的三维热机耦合有限元模型,在制动速度100 km/h、压力0.538 MPa和惯量23 kg·m²条件下,研究闸片材料热膨胀系数、弹性模量、热传导系数对制动盘温度和接触压力的影响。结果表明:当闸片热膨胀系数从0.5×10^-5 K^-1增大到2.5×10^-5 K^-1时,制动盘峰值温度升高8.4%,最大接触压力增大47%,闸片热膨胀系数的增大加剧接触压力分布不均匀程度而使制动盘温度变化明显;弹性模量增大9倍,接触压力的分布对弹性模量不敏感,弹性模量对盘面温度影响不明显。闸片热传导系数增大7倍,制动盘峰值温度下降4.3%,热传导系数增大,加快热量的扩散速度使制动盘峰值温度降低,该研究结论可为高速列车闸片材料的开发提供参考。     

预热对激光束钎熔焊温度场和应力场的影响

研究预热对铍环激光束钎熔焊过程温度场和应力场分布的影响。采用轴对称模型和热力解耦有限元方法，假定沉积到钎缝表面的激光束能量为Gauss分布，通过在焊接前添加一个能量密度低，但有效加热半径大的工况分析预热温度。研究表明，预热使铍环钎缝外表面的焊接最高温度增加，温度梯度减小，熔深增加；采用预热工况焊接后，钎缝附近塑性变形区残余应力明显减小，而热影响区残余应力增大。从整体分布来看，预热使铍环外表面焊接残余应力分布均匀化。对铍环外表面钎缝附近焊接残余应力进行X射线应力测试，并与有限元分析结果对比，表明二者应力变化趋势基本一致。     

304不锈钢热处理过程温度场和应力场数值模拟

以304不锈钢为研究对象,分别测量了304不锈钢试样经淬火和空冷后的残余应力场。建立有限元模型,模拟了上述试样的温度场和应力场,并将模拟的残余应力场和测量结果进行了比较,二者吻合较好,证明所建立的模型是有效的。在此基础上,分析了淬火和空冷过程中温度场和应力场的变化规律。     

连铸结晶器温度场和应力场的有限元分析

在高效连铸过程中,结晶器的传热效率起着至关重要的作用。根据小方坯结晶器的传热特点,利用六面体八节点单元,建立了三维非稳态有限元传热数学模型,并用FORTRAN开发了相应的程序,对小方坯结晶器在浇注过程中的温度进行了模拟,获得结晶器温度场分布及变化情况;同时建立结晶器相应的三维应力模型,利用小方坯结晶器温度场的计算结果,模拟了不同结晶器铜板厚度的应力和铜板的变形。结果表明,结晶器壁越薄,变形越严重,应力越大;多锥度结晶器更适合结晶器的变形特点。     

基于ADINA软件的焊接结构应力场与温度场研究

应用有限元分析软件ADINA，对摩托车车架前叉与主梁加强板中心处短焊缝建模，模拟该处温度场和应力场的动态变化过程。对温度场及残余应力的分析表明，经短暂的焊接热循环作用，以短焊缝为中心，在前叉管的轴向和周向均存在应力；摩托车正常使用时，车架前叉与主梁加强板中心处有一定的冲压力存在，短焊缝的存在使得车架上的应力较为集中，易造成车架短焊缝处断裂，引发事故。所以车架前叉与主梁加强板中心处应该不要焊上。ADINA软件在焊接上的应用为预测焊接结构的残余应力以及分析焊接事故原因提供了一种方法。     

散热器电子束钎焊温度场和应力场的有限元分析

针对航空飞机上应用的具有管板接头结构的散热器,利用ANSYS软件,建立二维模型,对1Cr18Ni9Ti不锈钢散热器分别按"直接加热"和"分阶段加热"两种电子束钎焊工艺钎焊的温度场和应力场进行了有限元分析。结果表明,采用分阶段加热钎焊工艺时,获得了均匀的钎焊面温度分布,钎焊面大部分区域的温度在1042～1051℃之间,且在钎焊温度范围之内;对于径向残余应力,采用直接加热钎焊时,钎焊面上出现明显的应力集中区域,而采用分阶段加热钎焊,钎焊面上没有应力集中区出现;对于周向残余应力,分阶段加热钎焊的拉应力峰值较直接加热钎焊减小了11.2%;两种钎焊工艺的周向残余应力的拉应力峰值都大于径向残余应力的拉应力峰值,说明钎焊面的危险部位沿圆周方向。     

碳陶曲面盘式制动器的制动效能和瞬态温度场分析

盘式制动器在制动过程中涉及到接触应力场、摩擦温度场以及盘体转动角速度和能量等的急剧变化。对列车制动器进行曲面构型设计,并改进制动器结构使它适用于碳陶摩擦材料。基于直接热力耦合的有限元方法,对比平面和曲面两种制动器结构的仿真结果,得到二者在相同工况下的温度场分布、接触应力分布以及角速度和能量的时间历程曲线。结果表明：曲面盘式制动器的制动效率明显高于平面制动器,但其温度场和接触应力分布状态不是十分理想。     

高温装炉加热时钢锭温度场和应力场分布规律研究

根据钢锭表面的温升情况确定了高温装炉下的保温时间,利用Deform-3D软件对钢锭高温装炉时的加热过程进行模拟,得到了钢锭在加热时的温度场和应力场分布情况。结果表明,高温装炉能有效减少钢锭的加热时间;高温装炉时因钢锭初期升温速度较快,钢锭心部的三向拉应力增加,表心温差也随之增加,但温差减小较快。实验结果与模拟结果吻合良好,从而验证了模拟模型的可靠性。     

AP1000核电主管道加热过程温度场、应力场数值模拟

建立了主管道三维有限元模型,借助ANSYS软件对其加热过程进行温度场、应力场的计算。采用分段加热,第一阶段初始温度为20℃,加热速度范围为1.5℃/min到24℃/min。加热至600℃保温0~5 h。第二阶段加热速度范围为2.5℃/min到24℃/min,加热至1100℃保温0~3 h。研究了不同加热速度及均热时间对管道温度场、应力场的影响。分析结果表明,以1.5℃/min加热到600℃保温5 h然后再以2.5℃/min加热到1100℃,保温3 h,在该工艺下主管道不会发生塑形畸变,且比实际加热工艺时间更短,可为今后制定主管道加热工艺提供参考。     

铍材切削加工温度场和应力场的数值模拟

采用MSC.Marc软件对铍材切削加工温度场和应力场进行热力耦合有限元分析,铍材本构关系采用Johnson-Cook模型,编写子程序模拟铍材切削断裂分离现象.结果表明:铍材切削加工过程温升不明显,最高温度约45 ℃,切削后工件表面平行和垂直于走刀方向残余应力分量均为拉应力;采用工艺获得铍材切削稳定状态下切削力和进给力分别为280和–250 N/mm.此研究有助于加深铍材切削应力形成规律认识以及切削工艺参数优化.     

形状因子对应力场及温度场的影响分析

刀具钝化非对称刃口形状因子是影响温度场与应力场的重要因素之一,而形状因子会改变刃口处的分流点高度、剪切角以及实际切削负前角,在彼此相互作用下使温度场与应力场发生变化。采用三维软件SolidWorks建立不同形状因子的硬质合金刀具模型,通过有限元软件AdvantEdge建立刀具非对称刃口钝化铣削45钢的仿真模型,研究不同形状因子对温度场与应力场的影响规律。结果表明:随着形状因子的增大,最高切削温度增加,而最高应力区域面积呈现先增大后减小的趋势。     

铸件三维温度场及热应力场数值计算及实验研究

铸造系统凝固过程温度场、热应力场数值计算正在推动铸造业的发展。对铸件三维温度场、热应力场有限元模型进行分析,建立了基于ANSYS软件的铸件三维温度场及热应力场分析程序,并对应力框进行模拟,计算结果与实测值吻合。表明用数值计算法分析铸件凝固过程的温度场、热应力场是行之有效的。     

基于制动性能的盘式磁流变制动器磁场结构设计及优化

目前常见提升MRB制动力矩的思路主要有提高磁流变液性能、改进制动器结构和增大磁场强度3个方面。目前制备的MRB样机虽然通过改变制动器结构提高了制动力矩,但还存在磁场未能充分利用的情况。通过理论分析、数值模拟和实验验证相结合的手法对线圈外置式和线圈旁置式MRB的制动性能进行对比分析,总结出线圈放置方式对MRB性能的影响规律,为MRB的发展提供参考。     

扫描路径对激光烧结温度场的影响

在综合考虑材料热物性参数随温度变化以及相变潜热的情况下,建立选择性激光烧结的三维有限元模型,利用APDL语言实现激光热源的移动,分析分形路径和S形路径两种情况下温度场和熔池的分布情况。模拟结果表明:分形扫描的激光烧结温度场比S形扫描的温度场分布均匀,温度梯度小,结合牢固,烧结质量高。此结论与先前的实验结果相吻合。     

下运带式输送机盘式制动器液压系统设计与分析

通过分析下运带式输送机制动工况的特点以及盘式制动器的优点,设计出适合各制动工况要求的新型盘式制动器液压系统。该液压系统具有松闸、保压、正常停车制动、超速制动、紧急制动和系统突然断电制动等功能。建立了系统的数学模型,将数学模型线性化后推导出了系统传递函数,分析了各元件参数对系统响应性的影响,为设计压力精细调节的制动器提供了理论基础。     

刹车过程中制动鼓基体组织的变化初探

从模拟试验的角度出发,分析了制动鼓在循环刹车、受热冷却过程中基体组织的变化情况,说明了裂纹位置处的铁素体超标和石墨粗大产生的原因,得出了长时间使用的制动鼓基体组织转变的一般规律,指出制动鼓基体组织的变化是导致其力学性能下降、产生裂纹、引起失效现象的根本原因.     

磁流变减振器的温度场分析

针对目前磁流变减振器的温度场研究较少且现有技术手段无法监测到减振器内部的温度分布,考虑温度对减振器性能的影响,对温度场的分析十分必要。理论分析得到温度对减振器阻尼力及可调系数的影响;考虑到流固传热及流场的相互耦合作用,分别建立流场及流固传热数学模型。在仿真软件中对减振器进行多物理场耦合建模,分析磁流变减振器的温度变化,得到其内部磁流变液的流动状态及变化规律。通过改变活塞头冲程和参数化扫描改变其阻尼间隙,获得不同条件下的温度场、流场分布状态。     

大钢锭凝固过程的数值模拟研究

运用大型商业软件MARC的有限元分析法,对85 t S34MnV大型钢锭凝固过程的温度场分布进行了数值模拟计算分析,基于模拟结果进行了工业试验.模拟结果表明,钢锭的凝固趋势在轴向上由钢锭底部向钢锭顶部逐步推进,径向上由四周向中心慢慢延伸.通过对不同浇注温度下的钢锭凝固过程进行数值模拟,得出适当提高钢锭的浇注温度可以延长凝固时间,这有利于夹杂物的上浮.工业试验结果表明,提高钢锭模初始温度50℃后,冒口夹杂物总量与钢锭底部夹杂物总量的比值提高了约0.63％,验证了模拟结果.     

铸造过程中的应力场数值模拟

铸造过程中的应力数值模拟在生产中有重要的作用，同时也是一个难点。本文介绍了铸造过程中的应力场数值模拟的一些基本问题，并指出了今后应力场数值模拟研究的重点与发展方向。