基于ANSYS的火管锅炉管板应力分析

在利用有限元对火管锅炉管板进行热应力分析时,若将浇注料和防磨套管建入整体实体模型中,则建模和边界十分复杂,计算难度很大。通过采用局部分析和整体分析相结合的方法,首先对管板上两个局部结构进行温度场分析,将得到的温度场以节点温度的方式加载到整体模型上,再进行热应力分析,最终得到整体结构的温度场和应力场。这样处理使火管锅炉管板有限元分析方法和过程大大简化,该方法对同类设备的分析有一定的参考价值。     

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。     

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。     

某型靶机头罩结构热应力分析

基于有限元方法,对头罩结构进行传热计算分析,得到其温度载荷分布;将温度载荷施加于头罩结构分析模型,进行结构热应力计算和分析。热应力分析结果为某型靶机方案论证提供了一定的数据支撑,也为后续设计阶段奠定了一定基础。     

高功率电源模块封装的热应力分析

针对常用高功率电源模块的封装形式和热载荷分布,通过有限元方法先得到模块封装内部的温度场分布形式;然后,根据温度场的分布结果计算出模块内部热应力场的分布状态。由对温度场和热应力的分析,可得到高功率电源模块因热应力循环所产生的疲劳失效结果。仿真结果与分析对优化电源模块封装技术、提高模块的使用寿命,具有一定的指导意义。     

基于热机耦合的机体主轴承壁性能数值模拟与实验研究

针对一款2.7 L高增压柴油机,采用有限元方法计算了机体的结构强度,分析了热载荷与机械载荷对机体主轴承壁区域的应变分布影响。设计了发动机台架实验,测取机体主轴承壁面的温度与动态应变,对计算结果进行验证并分析了产生误差的原因。研究结果表明:机体主轴承壁的工作应力由热应力与动载应力两部分组成,在额定工况下,热应力占主导地位。通过对比模拟与实验结果可以发现,基于第3类热载荷边界条件计算得到的壁面温度精度较高,但是该方法精度强烈依赖输入的换热系数精度。基于有限元方法获得的应变模拟值表现出良好的跟随性。有限元方法对最大动载荷模拟精度较高。最大工作应变计算误差主要来自于最大热应力的计算误差。计算模型的拓扑网格结构、测点当地材料属性与换热条件是造成计算误差的3个主要因素。     

布管方式对管板热应力的影响

以某高参数换热器为例,采用有限元热-结构耦合的方式,对管板的热应力进行了分析,对比研究了两种布管方式对管板热应力的影响。结果表明,管板采用异形布管方式,其热应力约为标准布管方式的57%,最高金属温度约为介质进出口温度的平均值,而标准布管方式中管板最高金属温度为进出口介质最高温度。采用异形布管方式降低了管板的金属温度,等于提高了管板材料的许用应力,降低了管板中的热应力水平,既提高了设备的可靠性,又可减少材料消耗,具有一定的经济效益。     

齿轮初期啮合瞬态热胶合研究

针对传统热胶合计算闪温法和积分温度法的不足,在考虑齿轮初期啮合和实际工况的条件下,运用有限元方法和传热学理论建立直齿圆柱齿轮模型、加载边界条件并对其瞬态温度场进行仿真,得到了轮齿瞬态温度场的分布云图,研究了温度场的分布规律,得到了轮齿瞬态温度,最后对比了轮齿瞬态温度与闪温理论值。结果表明:闪温法偏于保守,考虑初期啮合的瞬态热胶合分析结果更符合实际工况,为指导齿轮靠性设计热胶合、热应力、热变形等提供了重要依据。     

浮头换热器管板热应力分析

浮头换热器是工程上应用极广的管壳式换热器,由于浮头端管板与壳体不相连,一般浮头换热器管板设计不考虑温差应力作用。建立了某循环油浆蒸汽发生器管板有限元分析模型,分别计算了在管程压力、壳程压力和温差3种载荷作用下管板中的应力,并考察了管板厚度的影响,结果发现,对于厚管板,由温度载荷引起的管板中的应力甚至大于由压力载荷所引起的应力。因此,虽然是浮头换热器,当管板厚度较厚时,不能忽略温度载荷的作用。     

排气歧管总成热应力分析及温度场试验验证

采用了流固耦合的方法分析排气歧管总成的温度场和热应力。首先计算排气歧管总成的稳态内流场,得到了耦合面的温度分布,以此为边界条件计算了排气歧管总成的温度场,同时采用试验验证了排气歧管总成温度场计算结果的准确性。再以计算出的温度场为依据进一步算出了排气歧管总成的热应力,结果表明热应力的集中处位于排气歧管入口位置,排气歧管总成结合处在实际工作中不会因为较大的热应力而造成开裂,这为发动机的开发提供了参考。     

甲醇合成塔管板结构改进设计

甲醇合成塔管板结构设计是合成塔设计的关键。对某甲醇合成塔管板采用挠性过渡圆角结构,进行改进设计,以增加管板的挠性,同时应用有限元法对管板应力强度和换热管轴向稳定性进行分析。结果表明改进设计的管板过渡圆角处应力强度大大降低,换热管轴向压应力有所减小,提高了其抗压稳定性。研究结果为高温高压换热器管板结构优化设计提供了依据。     

双相不锈钢管与管板液压胀接技术

主要介绍换热器双相不锈钢换热管与管板之间的胀管工艺,采用液袋式超高压液压胀管机进行胀管试验,通过胀管后管外径与管板孔径之间的间隙值、胀管后检查以及拉脱力试验,从而确定最佳的胀接工艺参数。     

温度对机械密封金属波纹管力学性能的影响

为了研究温度对机械密封金属波纹管力学性能的影响,建立高温泵用机械密封焊接金属波纹管计算模型,利用ANSYS软件计算波片的温度场,并通过间接耦合法计算不同介质温度下的热应力与热应变场,得到温度对波纹管力学性能的影响规律.计算结果表明:在高温工况下波纹管波片内产生了较大的热应力和热应变,增大了波纹管断裂、失弹等形式的失效的危险,在设计和使用过程中必须对此引起足够重视;在高温工况下波纹管波片等效热应力、热应变的最大值均出现在波片波谷处.     

梯度功能材料非定常热传导的形状效应

采用分离变量法和变量代换法,推导出无限大平板、无限长圆柱体和圆球体3种形状的梯度功能材料构件在第三类边界条件下的量纲一非定常温度场的解析解。3种形状的梯度功能材料构件的组分和热－物理性能分别服从平面对称、轴对称和球对称分布规律。通过数值计算并与无限大平板、无限长圆柱体和圆球体3种形状的均质构件对比,研究梯度功能材料构件形状以及热－物理性能分布对非定常热传导的影响。计算结果表明,梯度功能材料构件的非定常热传导具有与均质构件相似的形状效应,即圆球体的温度传播速度最快,而无限大平板的温度传播速度最慢。由表及里增大梯度功能材料构件的热导率和热扩散率,可提高温度传播速度。     

预应力换热器性能的数值分析与实验研究

通过对某折流杆预应力换热器模型样机的传热工艺数值计算和进一步的结构数值计算,结合模型样机的预变形实施、控制以及实验检测技术研究,实现了一种预应力换热器设计、制造及其专利技术实施。在对折流杆换热器中变形相互约束的构件之间所产生的温差应力进行数值分析的基础上,研究了预变形量对有效缓解和协调固定管板换热器在运行中各构件（管板、壳体、管束）之间的变形约束所产生的作用。研究结果表明,合理施加的预变形量可以显著地降低管板、管子和壳体上承受的温差变形约束,预变形量可以有效地控制这类换热器的运行工况下产生的温差热应力,对于防止管子与管板连接区域的破坏,避免管子压缩失稳破坏和提高换热器壳体的承载能力都有极大的益处,从而为这类换热器的设计制造以及使用和维护,延寿技术研究开辟了一条新的途径。     

热仿真技术在笔记本电脑测试中的应用探讨

以一个笔记本为原型,通过实验测温与红外成像技术的应用相结合,得出笔记本各关键点,包括各种芯片,笔记本表面温度的第一原始资料,再利用Flomefics公司最新的Flotherm V4．1中的热分析模块,进行相应的建模,计算分析及后处理,将得到的模拟温度与实际测试温度进行了对比,为今后热仿真技术在笔记本设计中的应用。提供了经验。     

模糊人工神经网络在真空管太阳能热水器热效率预测中的应用

热效率是设计真空管太阳能热水器时的重要参数。本文综合应用模糊数学和神经网络的知识构建了一个模糊神经网络模型。根据真空管太阳能热水器的真空管支数、真空管长度、集热面积、容水量等物性参数和初始水温、平均环境温度、辐照量和风速等环境参数，预测太阳能热水器的热效率。结果表明，该方法速度快，结果较准确，为真空管太阳能热水器的设计提供了一个新的辅助手段。     

Tooling design in sheet metal forming using springback calculations

A method to design tooling in sheet metal forming using springback calculations is presented. The designed tooling produces a part which matches the desired shape, thereby compensating for springback. To design the appropriate tooling, traction distributions on the sheet in the fully loaded deformed state are computed using the finite element method. The calculated tractions are then used to numerically reproduce springback of the desired part shape by elastic unloading of the part in a reverse manner. The method is examined for materials covering a range of steel strength and hardening, and is found to produce parts with negligible shape error. The success of the tooling design algorithm leads to a proposal for an experimental method to design tooling based on traction distribution measurements.     

真空管雷达发射机热控技术研究

介绍了真空管雷达发射机未来发展趋势.针对真空管雷达发射机发热器件的特点,提出了解决真空管雷达发射机散热问题的热控方案,着重阐述了主要发热器件散热设计和热控系统设计方法;提供了主要发热器件的热设计标准,以及水套的计算流体力学仿真计算结果和油箱、冷板等图片;展望了热控技术的未来挑战以及新型热控技术;提出了热控系统"绿色设计"的环保概念;为雷达热控技术研究提供了一些解决方法,以供实际应用借鉴.     

对称型梯度功能陶瓷材料的非定常热应力

采用摄动法推导出对称型梯度功能材料平板的一维非定常温度场及非定常热应力场的解析表达式，对Ａｌ２Ｏ３／（Ｗ，Ｔｉ）Ｃ系对称型梯度功能陶瓷平板表面冷却及加热过程中的非定常温度场及非定常热应力场进行了计算。讨论了提高陶瓷刀具材料抗热震性的方法即采用梯度功能陶瓷刀具材料，并结合断续车削试验进行了验证。