复合材料层合板结构固化过程数值分析方法研究

为了研究复合材料层板结构在固化过程中的温度场与固化度场分布情况,对ABAQUS子程序进行了二次开发,构建了不同固化动力学方程的子程序模块,实现了层合板固化过程的三维数值模拟。通过算例验证,所建立的数值分析方法能精确求解固化过程中的温度场和固化度场。基于该方法,进一步讨论了层合板边界条件、厚度、升温速率对温度场和固化度场的影响。上述研究方法具有较强的适用性,对改善固化工艺参数,控制结构固化变形具有一定的指导意义。     

激光再制造过程熔池温度场的数值模拟

建立简化二维非稳态温度场数值模型，采用有限元方法及ANSYS软件求解温度场分布，模拟了一个平板试验件激光再制造过程，其计算结果与文献提供数据比较误差较小，可以采用此计算方法提供的初始温度值和非接触测量温度变化量来控制工艺参数．     

土壤源热泵垂直埋管周围温度场数值模拟

针对典型的垂直U型埋管土壤源热泵，笔者建立了埋管周围非稳态温度场的数理模型，并利用有限单元法进行数值模拟，计算值与实测值吻俣的很好。     

带有金属内模的复合材料构件固化模拟研究

为了设计和评价带有金属内模的复合材料构件固化工艺制度,文中采用有限元方法对其进行二维温度场和固化度场的分布模拟.在模型中通过有限差分法考虑了温度与固化度的耦合作用,建立了带有金属内模的复合材料构件固化工艺数学模型.数值计算结果表明:复合材料的厚度可以加剧构件的固化速度及温度梯度;金属内模在固化过程中更像一个吸热器,起到减缓温度梯度和固化速度的作用.计算结果与实验数据符合较好,验证了模型数值结果的可靠性.因此,本文建立的固化工艺模型可以为带有金属内模的复合材料构件固化工艺设计提供参考.     

厚壁钢管热轧材冷却温度场的计算机模拟

通过对非稳态热传导过程的分析,依据传热学原理,建立了长厚壁钢管热轧后非稳态冷却温度场的数学模型,应用有限差分法得到长厚壁钢管节点温度的数值方程组.根据此方程组,用VC编制温度场模拟计算程序,实现计算机模拟,描绘了长厚壁钢管径向各节点冷却过程中的冷却曲线.     

富氧燃气发生器三维燃烧流场的数值模拟

以闲式循环高压补燃液氧／煤油液体火箭发动机的燃气发生器为研究对象，采用了SIMPLEC方法和非结构性网格技术对其燃烧室进行了三维燃烧流场的稳态数值模拟，其中湍流采用RNG κ-ε模型，喷雾模型考虑液滴的升温、蒸发、沸腾等过程，两相流采用拉格朗日随机轨道模型，化学反应模型采用有限反应速率模型与漩涡耗散模型的混合模型。数值计算得到的燃气温度场与试验测试数据进行比较，基本相符。利用计算结果对发生器的结构设计进行了讨论，证明了这类燃气发生器采用液氧二次喷注及结构上设置绕流环是必要的。数值模拟为工程研制提供了理论依据。     

催化剂在固定床中再生过程的数学模型及其求解

建立了结焦催化剂在固定床反应器中再生过程的一维拟均相非稳态数学模型，采用有限差分法求出了其数值解。据此模型得出的产物浓度－ 时间分布曲线与试验结果吻合良好     

SMC模压工艺参数对固化收缩率影响的实验研究

应用回归与方差分析理论,通过SMC模压工艺参数对其固化收缩率影响的实验分析表明,优化模压工艺参数,特别是本文提出的两段式压制制度对降低SMC固化收缩率是有益的。SMC模压试件的固化收缩率随第二阶段模压压力降低和第一阶段保压时间的增长而减小。     

优化SMC模压工艺控制制品收缩率和表面粗糙度

优化SMC模压工艺参数：模压压力分为二阶段，选定最佳压力释放时机和压力；适宜降低模压温度。可显著降低SMC制品的固化收缩率，提高其表观质量、试验表明，同时采用的线收缩率和表面粗糙度两种检测和村定方法具有很好的同一性。     

深海管道稳态流动非均匀温度场研究

为了研究深海管道稳态流动非均匀温度场,利用GAMBIT软件建立了单层管道几何模型并划分网格,利用FLUENT软件对管道在稳态流动时的非均匀温度场进行了数值模拟,对网格独立性进行了分析,确定了合理的网格划分方式,得到了管道沿程温度曲线。通过对比数值模拟与理论公式计算得到的原油温度结果,对FLUENT模型进行了验证,最后进行了管道温度场参数化分析。研究结果表明,稳态流动时管道沿程温度逐渐减小,温度梯度也逐渐减小,原油入口温度、入口流速、保温层厚度及保温层外壁与海水的换热系数均影响管道温度场的分布。研究为管道的非均匀温度效应研究提供参考。     

航空铝合金高速铣削加工的有限元模拟

研究了铣削加工模拟所涉及的切削层的等效简化、工件材料的流动应力模型、刀屑接触面的摩擦模型和热传导控制方程等关键技术，并针对铣削加工的特点，建立了铣削加工模拟的有限元模型，基于此模型对高速铣削加工航空铝合金7050 T7451的切削力、应力和温度进行了有限元模拟.通过铣削力实验测得了同样切削条件下的铣削力值，其值与数值模拟结果比较吻合，证明了所建有限元模型的正确性，从而也表明了采用此模型进行的应力和温度的模拟结果是可信的.铣削加工有限元模拟研究为铝合金切削加工的工艺参数优化、刀具的优选和工艺规划奠定了基础.     

不同固化剂含量改良砂土力学特性数值模拟

对不同固化剂含量条件下的改良砂土进行室内无侧限单轴压缩试验,利用颗粒流数值模拟软件建立对应数值模型并进行数值模拟试验。通过研究不同固化剂含量下试样在不同加载阶段的微观破坏机理,发现固化剂的含量显著影响试样的抗压强度、抵抗变形能力以及试样破坏的宏观模式。随着固化剂含量的增加,试样的峰值强度、弹性模量均增大,而峰值应变减少。根据微观裂隙、接触力链及颗粒位移场的发育演化过程可以看出,随着固化剂含量增多,试样容易出现应力集中现象,发生局部破坏,破坏面由整体贯穿逐渐变为局部压碎破坏,破裂后力链弯曲程度由大逐渐变小,颗粒位移方向由紊乱分散逐渐均匀有序,试样的破坏模式由拉剪复合型破坏为主过渡到剪切破坏为主。     

树脂基复合材料固化过程中的温度和热应力场三维瞬态分析

建立了热固性树脂基复合材料固化过程温度和热应力场分析的数学模型,采用有限元方法,进行了三维非稳态数值求解。通过与已有实验结果的比较,验证了数学模型和计算方法的正确性。获得了3234/T300层合板固化过程中内部温度及热应力分布,分析了保温时间、升温速率、铺层设计等对温度、内部热应力的影响。数值计算结果表明:预固化时间越长,层合板内温度梯度越小,热应力峰值越低;升温速率越大,层合板内温度梯度越大,热应力峰值越大;采用对称铺层可降低层合板内部温度梯度和热应力。     

高层建筑基础大体积砼和土壤耦合温度场计算

根据武汉协和医院外科大楼工程实例，建立了高层建筑基础大体积砼温度场与土壤温度场相互影响的非稳态耦合温度场模型，以精确计算砼的绝热温升。采用一雏非稳定耦合传热方程组来描述基础大体积砼的传热过程。用Laplace变换把耦合方程组化为易解的常微分方程组，用Stehfest算法进行数值反演，编制Matlab程序计算出砼内各点在各时刻的温度。结果表明：由模型所计算出的理论值与现场实测值相当吻合，为高层建筑基础大体积砼绝热温升计算和施工过程中温度控制提供了理论依据。对解决其它一维热传导耦合问题具有一定的参考价值。     

基于ANSYS的汽车制动盘温度场仿真分析

以热分析理论为基础,使用有限元软件ANSYS建立乘用车普遍使用的通风式制动盘模型。在此基础上,模拟分析了紧急制动和持续制动工况下制动盘的瞬态温度场分布,得到了制动盘外部及其内部散热筋板的温度场、温度变化分布以及内外温度梯度的变化,为制动器的设计提供了较好的理论基础,也为判断制动器是否失效提供了依据。     

等离子-MIG枪体内流场、温度场的模拟分析

利用计算流体力学(CFD)和传热学的知识，对等离子MIG枪体内的流场建立了二维不可压缩粘性流体的数学模型，对温度场建立了线性热传导有限元模型，并对枪体内的流场及温度场进行了数值模拟，揭示了等离子MIG枪体内流场与温度场的分布规律.最后根据数值模拟结果比较分析了等离子MIG枪体结构参数、流体运动参数对枪体内流场及温度场的影响，即对不同参数数值重复模拟计算，从而在理论上对等离子 MIG枪的研究和设计具有一定指导作用.     

基于K-R动力学模型的子午线轮胎硫化过程仿真

采用混合定律模型来描述橡胶-钢丝复合材料的比热容、导热系数随温度的变化规律,利用K-R动力学模型来分析硫化反应热,基于非线性有限元软件ABAQUS编制了相应用户子程序,实现了轮胎硫化过程一体化模拟分析。在此基础上,以11.00R22.5型全钢载重子午线轮胎为研究对象进行了硫化过程模拟分析,并与轮胎硫化测温试验以及传统的模拟分析结果进行了对比。结果表明:利用此模拟分析方法可以有效地提高轮胎硫化分析精度。进而分析了硫化过程中轮胎内部温度、焦烧时间和硫化程度的变化情况,确定了轮胎的最难硫化部位,为轮胎硫化工艺设计提供了理论指导。     

煤炭地下气化三维非线性动态温度场数值模拟

介绍了煤炭地下气化模型试验条件,通过对气化炉体内燃烧气化煤层温度场分 分析及对边界条件的概化和处理,建立了三维非线性动态温度场数学模型,阐述了模型参数的选取方法。和有限单元方法进行了求解,并对计算结果进行了分析,计算值和实测值的一致性表明对气化炉的煤层介质动态温度场的数值模拟是正确的。从而为进一步对煤炭地下气化过程进行定量研究,提供了必要的理论依据。     

基于区域叠合有限元技术预测三维编织复合材料弹性性能

本文基于区域叠合有限元技术预测三维四向编织复合材料弹性性能。在该方法中,分别建立相互独立的纤维增强相有限元模型和复合材料整体区域（包括所有增强相和基体相所占几何空间）有限元模型,两相模型在空间叠合组成复合材料模型,运用节点自由度耦合技术使两相模型满足变形协调关系,通过对两相模型赋予适当的材料属性以使所建复合材料模型具有与实际复合材料等效的力学特性。该方法较传统方法显著缩短了建模时间,降低了建模难度。区域叠合法的数值模拟结果与传统方法预测结果一致。本文的研究为进一步研究编织复合材料非线性宏观力学特性和渐进损伤过程模拟奠定基础。