周期性复合材料热力耦合性能的多尺度方法

基于多尺度方法预报了周期性复合材料的热传导系数、弹性模量和热膨胀系数.针对复合材料热力耦合问题,分别引入了细观和宏观两种尺度坐标描述细观单胞的非均匀化构造和宏观均匀化结构,利用小参数摄动展开技术,建立了复合材料内部温度场和位移场的多尺度表达式,给出了复合材料有效热传导系数、有效刚度系数和有效热膨胀系数的均匀化方程.利用有限元数值模拟分析了夹杂百分含量、形状、排列方式以及间距的变化对复合材料有效性能的影响.     

钛合金筒形件温热强旋热力耦合有限元模拟

针对BT20钛合金筒形件建立了三维热力耦合有限元模型,在有限元模拟过程中叠加了火焰加热边界条件.计算了成形过程中工件上温度场的分布情况以及旋压力的变化.所建立的有限元模型更加符合实际工况,模拟结果更加真实可靠.     

边界和杆件倾角对沙漏点阵结构振动特性的影响

为设计兼具优异承载与减振功能的先进轻质多功能结构材料,本文通过试验结合数值的方法研究和对比了新型金属沙漏型点阵结构和传统金字塔型点阵结构的固有振动和谐响应特性。基于模态有限元法和模态叠加法,研究了不同边界条件和芯子杆件倾斜角度的沙漏和金字塔型点阵结构固有振动和谐响应特性,阐述了不同边界条件和杆件倾斜角度对结构加速度频响曲线和幅值的影响规律。结果表明:芯子相对密度相同时,沙漏型点阵结构具有较高的固有频率,且对边界条件和杆件倾斜角度变化更敏感。通过优化设计杆件倾斜角度可实现结构加速度频响幅值的调控,为下一步工程应用提供理论依据和技术储备。     

320mm×480mm断面矩形坯连铸轻压下过程热力耦合分析

针对断面为320 mm×480 mm矩形连铸坯存在的中心偏析和中心疏松等缺陷,结合某厂矩形坯连铸工艺条件,建立矩形坯连铸轻压下过程热力耦合三维数学模型,模拟分析连铸压下量和压下区间对矩形坯压下效果的影响规律,据此提出优化轻压下工艺建议。结果表明：铸坯的塑性应变主要分布在纵向心部±30 mm位置,与压下时刻的固相率关系较大;其他条件一定时,压下量越大心部的等效塑性应变越大,压下量为11 mm时等效塑性应变为0.035;压下量越大,铸坯中心纵向位移越大,铸坯心部变形量越大;压下区间固相率为0.3～0.9和0.7～1.0时铸坯心部等效塑性应变为0.024～0.026,压下区间固相率为0.1～0.8时铸坯心部等效塑性应变几乎为零,因此压下区间固相率不能小于0.1～0.8。建议在铸坯轻压下过程中,除考虑压下量及压下区间等工艺参数对铸坯应变及位移的影响外,还应考虑过热度、拉速等生产过程参数对铸坯质量的影响,多角度优化轻压下工艺。     

蝶类纳米点阵复眼结构超黑材料探索研究

自然界生物体所利用的纳米尺度结构被证明是一种较为理想的增黑结构。为了进一步提高普通碳材料的光捕获效率,采用最高温度为550℃ 的真空烧结工艺复制了蝶类复眼的纳米点阵结构,并与碳材料本身物性相耦合,从而得到了具有高效减反结构的新型超黑碳材料。对样品碳化前后的微观结构进行了表征,并测试了碳化样品的超黑性能。结果表明,复制体很好地保留了原始蝶类复眼的两级微观结构的几何学特征;并且与无结构焙烧的碳相比较,具有纳米点阵结构的碳材料对整体光的反射损失明显减少,在近紫外和可见光波段的超黑度提高明显,能够更好地减少反射以及改善光子收集效率。     

增压锅炉经济器结构与热力计算研究

经济器是舰用增压锅炉的重要组成部分,经济器的结构和热力计算是我国舰用增压锅炉国产化的关键技术之一.为获得适合于增压锅炉对流管束的热力计算公式,通过分析某型增压锅炉经济器的结构,应用热工基本理论探讨烟气压力升高带来的相关参数变化,结合现有非增压锅炉经济器热力计算标准,得出增压锅炉热力计算公式,应用公式对现运行的改型增压锅炉经济器进行热力计算.理论分析和计算结果表明:通过压力修正得到的热力计算公式适用于增压锅炉.     

煤矿环境下钢筋混凝土结构破裂机理研究

通过对徐州地区煤矿环境的现场监测,定量分析了煤矿环境中对钢筋混凝土结构的有害介质含量,主要包括大气介质中的Cl2、HCl、NO2、H2S、SO2,水介质中的SO4^2-、Cl^-、Mg^2＋、NH4^＋、Na^＋、K^＋等有害物质．结合已有的关于钢筋混凝土结构破裂机理研究成果,对煤矿环境下钢筋混凝土结构破裂的主要原因和机理进行了探讨．     

门式刚架在高温（火灾）下的塑性铰分析

门式刚架(PF)结构因其优异性能和安装简单方便而广泛用于工业厂房中.迄今为止,对于PF结构在高温(火灾)下的塑性特征力学的分析较少.本文以PF结构为研究对象,分析PF结构在高温(火灾)下的塑性力学特征.通过理论计算,得到PF结构在热-力耦合作用下的临界荷载与塑性铰出铰顺序以及发展情况,并同有限元数值分析结果进行分析对比.分析表明,有限元数值分析与理论计算所得的结果吻合较好,验证了对PF结构进行有限元分析结论的准确性,为今后进一步研究高温(火灾)下的PF结构的力学特性提供一定参考.     

夏季极端环境下住宅墙体EPS保温体系热结构耦合分析

以居住建筑保温工程中一个典型开间的外墙为研究对象,采用有限元数值模拟方法,分析了EPS板薄抹灰外墙外保温复合墙体在夏季极端高温、骤降暴雨环境下的热结构耦合反应,结果表明:外界不利环境是引起裂缝或脱落的主要因素之一;聚苯板具有良好的隔热效果;窗洞四角变形较大,是容易出现问题的地方,应当引起重视;由于砂浆与EPS板的交界处变形不协调,裂缝会首先出现在砂浆层或者与EPS板的交界处.     

工程结构优化的神经网络模型与数值计算

应用人工神经网络理论,构造了工程结构优化的人工神经网络模型,分析了神经优化计算的主要过程,编制了工程结构优化的神经计算程序,最后,对十杆桁架结构的神经优化计算进行了数值仿真.     

多级丁坝影响下弯道水流运动三维数值模拟研究

多级丁坝在航道整治工程中应用广泛,为了研究其水流结构,在U形弯道内布设多级丁坝进行系列水槽试验,采用粒子图像测速（PIV）仪和超声波水位计测量了多级丁坝附近的流速及水位,同时利用商用软件Fluent,基于有限体积法,采用RNG k-ε湍流模型,对丁坝附近水流的流态进行三维数值模拟,并将水槽试验结果与数值模拟结果进行了对比分析。结果表明,两者吻合较好。模拟结果表明：相同过流面积下,丁坝级数增加,丁坝下游回流范围增大,坝头处高流速区流速值减小;在水流近底处和中截面处,紊动能k最大值随着丁坝级数的增加逐渐减小,在自由水面处则先增大后减小。     

高温磁流体动密封结构散热特性分析与优化

针对某型高温磁流体动密封结构在工作时磁流体温度过高的问题，提出了在原有结构上增加冷却水道和隔热气孔的结构优化方案，以降低高温工作环境中的磁流体工作温度，使其工作温度在要求的工作范围内。通过对比该密封装置在结构优化前后两种热源温度下的温度场、压力场和速度场，进而分析该密封结构的散热特性及优化的可行性。分析结果表明，温度和结构的变化对压力场和速度场并无明显影响；增加散热水道和隔热气孔能有效降低整体结构温度。优化后，在热源温度为700 ℃或500 ℃时，磁流体域最高温度分别降低了173 ℃和95 ℃，均极大地降低了磁流体在工作时的温度。该结构优化方案可将磁流体的温度降低至正常工作范围，提高结构的使用寿命，并为磁流体密封结构的优化提供了一定的参考。     

新型空腔结构下的橡胶高温磨耗测试温度场的仿真研究

基于内部生热理论及阿克隆磨耗机的结构,从热分析的角度改进橡胶磨耗测试方法,设计了一种新型空腔试验结构。新型结构采用强化传热界面下的内流体热输运方式,将轮辋空腔内高温流体作为热源,实现对试验胶轮内部加热。通过计算机仿真选取试验胶轮表层作为研究重点,将模拟结果与实际实验所得轮胎表层温度分布对比,验证了所设计结构的合理性和可行性。进一步探究不同模型入口结构以及部件材质对实验结果的影响,并对模型的稳态、瞬态温度场进行仿真分析,观察不同结构时胶轮温度分布特点。仿真测试结果表明,该新型空腔试验结构设计合理,且不同结构模型的胶轮试样内部的温度分布不同,为橡胶磨耗测试设备的设计提供依据。     

高温作用下结构预应力损失的灰色预测

简述了灰色理论的特点和建模过程,以钢绞线为例用不同的高温进行预应力损失的试验,由获得的试验数据建立了灰色预测模型.并用后验差比值的方法,检验了预应力预测模型的精度.检验结果表明,该模型预测效果较好,达到精度要求.     

在静载和疲劳载荷作用下结构系统失效机理与可靠性分析

在结构系统使用过程中,将可能出现多种失效形式,例如静载失效或疲劳失效.根据疲劳载荷造成的累积损伤对结构极限应力的影响,给出了结构构件在基于累积损伤下的构件剩余抗力的表达式,分析了结构系统中每一个单元在静载和疲劳载荷作用下的失效形式,并考虑了该两失效模式之间的相关性对该单元可靠性的影响,具体分析了结构系统在静载和疲劳载荷作用下的失效机理,给出了在静载和疲劳载荷作用下结构系统的可靠性分析方法.数值算例表明,在不同的使用年限内,静载和疲劳载荷对结构系统可靠性的影响是不同的.在结构系统主要失效路径中,既有单元静强度失效又有单元疲劳失效,这是符合结构系统使用真实情况的.     

织物结构对织物透气性能影响的研究

设定织物结构中影响织物透气性的５个因素,分别为平均浮长、浮长方差、总紧度、经纬紧度比、纱线号数,运用正交试验对各因素对织物透气性的影响进行探讨．文中得出各因素对织物透气性的影响规律     

功率VDMOS 器件高温直流应力下退化及失效机理研究

研究了垂直双扩散金属氧化物半导体(VDMOS)功率器件在高温和直流应力下的退化和失效过程及机理。测量了栅极阈值电压[U_(GS(th))]、栅极-源极漏电流(I_(GSS))、静态漏极-源极通态电阻[R_(DS(on))]、漏极-源极击穿电压(U_(DSS)),发现R_(DS(on))在应力时间672～864 h范围内开始变大直至测试结束,其他各项电学参数总体保持稳定。测量了器件结到热沉的热阻(R_(TH)), R_(TH)保持稳定。研究表明器件的栅极、漏极、器件内部结构和焊料、管壳基本不受应力影响。对烧毁的器件进行微区分析,扫描电镜图片表明损坏区域在源极上表层和源极引线位置,和电学参数、R_(TH)值的分析相一致。R_(DS(on))的增加是由包括引线在内的源极封装和源极欧姆接触电阻增大导致,超过阈值时将导致器件烧毁。研究结果有助于提高恶劣工况下的VDMOS功率器件可靠性。     

基于单元质心对应法花岗岩热开裂及变形模拟研究

基于SEM所获取的岩石非均质数字图像,提出了一种既能考虑预制和原生缺陷,又能近似反映材料非均匀性的三维细观结构有限元模型的方法,即单元质心对应法.应用该方法进行了热力耦合下岩石的热开裂及变形破坏数值模拟.结果表明,北山花岗岩热开裂临界温度大约为82℃,与实验值68～88℃基本吻合.低温时北山花岗岩热开裂以沿颗粒热开裂为主;而高温后既有沿颗粒热开裂,又有穿颗粒热开裂.温度的升高导致花岗岩由脆性向延性转变,破坏将由低温下以载荷裂纹为主的裂纹模式转为高温下以热裂纹为主的裂纹模式.对比实验结果发现,数值模拟得到的拉伸强度在低温下高于实验测试值,而中高温度下基本与实验结果吻合.     

基于环境激励的混凝土梁式结构模态参数识别

本文针对时域方法只需实测响应信号的特点,对基于环境激励下模态参数识别的时域方法自然激励技术(NExT)、特征系统实现算法(ERA)进行详细讨论,并针对两种算法的特点,将其结合形成NExT/ERA时域联合算法,使之有效识别环境激励下结构模态参数,并建立混凝土连续梁结构数值模型进行仿真模拟,验证了算法的可行性,为工程实践提...     

同步器同步机理建模与结构影响因素分析

针对同步器结合过程,利用平均雷诺方程和微凸体摩擦原理,建立了油膜压力、微凸体接触力、同步环轴向力、同步力矩4个数学模型,运用4-Runge-Kutta法对油膜厚度和转速差进行耦合数值求解,分析了同步器结合过程油膜厚度、转速差、粘性剪切转矩、粗糙摩擦转矩以及总转矩的变化规律.对同步器结合过程数学模型进行试验验证后,利用所建模型研究了同步环宽度、同步环半径、摩擦锥角以及摩擦材料厚度等因素对同步器结合过程的影响规律.结果表明:同步环宽度增大,粘性转矩和粗糙接触转矩增大,油膜厚度下降速率减缓,粗糙接触转矩响应延迟,同步时间增加;同步环半径增大,粘性转矩和粗糙接触转矩增大,油膜厚度下降速率加快,同步时间缩短;同步环摩擦锥角增大,粘性转矩增大,粗糙接触转矩减小,转速差下降速率变缓,同步时间增加;摩擦材料厚度增大,粗糙接触转矩相应加快,油膜厚度下降速率增大,最小油膜厚度减小,同步时间缩短.