对称型梯度功能材料的瞬态热应力强度因子

采用摄动法推导出无限大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 ,并采用权函数法计算了受热冲击的含双边裂纹的对称型梯度功能材料平板的瞬态热应力强度因子 .通过两种Al2 O3 TiC系梯度功能陶瓷平板表面冷却条件下的计算实例并与均质陶瓷材料对比 ,分析了材料的热 物理性能分布规律对瞬态热应力强度因子的影响 ,并提出高抗热震性梯度功能陶瓷的设计原则     

成分/性能连续变化梯度材料激光成形送粉系统设计

针对成分及性能连续变化功能梯度材料(以及功能零件)激光成形制造工艺对多粉末束流成分及送粉量需实时变化的难点,研制开发粉末输送量连续可变的四路联动送粉系统;阐述了该系统的机械设计及电气控制原理;通过Fe313合金粉末输送工艺试验,实现送粉量的多斜率线性函数连续变化;使用Ni25自熔合金粉末,采用6kW CO₂激光器,进行熔覆工艺试验,获得了厚度连续变化的单道熔覆层.     

库仑材料平面轴对称问题极限分析

根据塑性流动正交法则确定了库仑材料平面轴对称问题上限分析所需的速度场,提出了用体积应变率求解变形区内部能量耗散率的一般方法.对厚壁圆筒的轴对称渗流问题进行了求解,得到了渗透力场.用上限法对渗透力作用下的厚壁圆筒进行了极限分析,发现上限解与精确解相同.     

库仑材料平面轴对称问题极限分析

根据塑性流动正交法则确定了库仑材料平面轴对称问题上限分析所需的速度场，提出了用体积应变率求解变形区内部能量耗散率的一般方法。对厚壁圆筒的轴对称渗流问题进行了求解，得到了渗透力场。用上限法对渗透力作用下的厚壁圆筒进行了极限分析，发现上限解与精确解相同。     

Method of lines for temperature field of functionally graded materials

The finite element method (FEM) and the boundary element method (BEM) are often adopted. However, they are not convenient to spatially vary thermal properties of functionally graded material (FGM). Therefore, the method of lines (MOL) is introduced to solve the temperature field of FGM. The basic idea of the method is to semi-discretize the governing equation into a system of ordinary differential equations (ODEs) defined on discrete lines by means of the finite difference method. The temperature field of FGM can be obtained by solving the ODEs. The functions of thermal properties are directly embodied in these equations and these properties are not discretized in the domain. Thus, difficulty of FEM and BEM is overcome by the method. As a numerical example, the temperature field of a plane problem is analyzed for FGMs through varying thermal conductivity coefficient by the MOL. Foundation item: Project (90305023 and 59731020) supported by the National Natural Science Foundation of China     

Method of lines for temperature field of functionally graded materials

The finite element method (FEM) and the boundary element method (BEM) are often adopted. Howev er, they are not convenient to spatially vary thermal properties of functionally graded material (FGM). Therefore, the method of lines (MOL) is introduced to solve the temperature field of FGM. The basic idea of the method is to semi-discretize the governing equation into a system of ordinary differential equations (ODEs) defined on discrete lines by means of the finite difference method. The temperature field of FGM can be obtained by solving the ODEs. The functions of thermal properties are directly embodied in these equations and these properties are not discretized in the domain. Thus, difficulty of FEM and BEM is overcome by the method. As a numerical example, the temperature field of a plane problem is analyzed for FGMs through varying thermal conductivity coefficient by the MOL.     

功能梯度材料的研究现状及应用

为了对功能梯度材料的发展趋势进行探讨,从功能梯度材料的概念、性质、开发背景、研究现状（包括材料设计、材料制备、材料性能评价）以及在航天、核领域、生物医学、化学、电磁、民用建筑等方面的广泛应用．对功能梯度材料以后的发展趋势进行了简单的预测．同时指出,功能梯度材料的研究应将基础理论研究同工艺制造及性能评价结合起来,以促进梯度材料技术更快发展．     

高强混凝土管柱轴心受力性能试验研究及分析

通过4根高强混凝土管柱长柱的受压全过程试验及2根管柱的受拉全过程试验，研究了高强混凝土受压管柱的正常使用状态及极限状态的受力及变形特征、破坏过程及其承载力。并且研究了高强混凝土受拉管柱在正常使用状态下的变形规律、裂缝开展情况及受拉承载力。通过试验，发现高强混凝土管柱破坏具有突然性。同时用数值积分方法编制了非线性分析程序并分析了9根高强混凝土管柱。结果表明，计算结果与试验数据吻合较好，并且管柱承载力主要取决于混凝土强度及长细比。     

碳化高温后再生混凝土受压声发射特性与损伤演化

为研究再生混凝土在碳化高温下的损伤演化规律,对碳化后不同温度梯度（常温20 ℃、中低温200 ℃及中高温400 ℃）下C30再生混凝土（质量分数取代率0%、50%、100%）进行轴心受压试验并同步采集声发射信号,在分析声发射特征参数的基础上建立再生混凝土的损伤模型。结果表明,通过对声发射损伤定位、累计撞击计数与能量计数分析,可实现再生混凝土轴心受压破坏从初始损伤到微裂缝演变,再到宏观裂缝扩展,最终到试件破坏的全过程动态监测;不同粗骨料取代率再生混凝土试件,加载过程中损伤点的密集集中位置与试件最终破坏位置相符;随着温度梯度增加,3种不同粗骨料取代率的再生混凝土均呈现初始损伤增大、声发射参数增大、应力减小的现象;基于声发射累计撞击计数建立的混凝土损伤模型可用于分析碳化高温后再生混凝土轴心受压损伤演化规律。     

轴载与温度作用下水泥路面板的变形与应力分析

水泥路面板沿厚度存在温度梯度时,水泥路面板将出现翘曲变形(板角翘曲或板中翘曲),由于自重和约束的作用板内将存在温度翘曲应力,目前我国水泥路面设计中主要考虑温度应力和荷载应力的叠加造成的水泥路面板底-板顶产生的横向开裂,计算中并未考虑轴载和温度共同作用下水泥路面的应力和变形。文中通过有限元方法,建立模型,对单自由板在轴载和温度共同作用下的变形和应力进行了计算,计算中考虑了正向和负向温度梯度和轴载作用板不同位置时的工况,计算结果表明不同工况下水泥路面板最大应力将发生变化,将造成板不同的开裂方式。     

乳化液槽内流场和温度场的数值模拟及优化

采用CFD2000对天力带钢厂的乳化液槽内流场和温度场进行了数值模拟,并对该槽的内部结构进行了优化设计。模拟结果表明：槽内左边存在死区,导致乳化液的浓度波动较大,槽的底部乳化液流速较大,沉淀物质容易被抽出;槽内乳化液温差较大,导致乳化液温度波动较大;在乳化液槽底部新添加一高0．7m的挡墙,并且把上部挡墙向左端延长0．8m,减少沉淀物质被抽出;新加一套55kW的电加热器,挡墙右端的乳化液温差不超过0．5℃。模拟结果可以分析槽内流场死区和乳化液温度分布,对于优化槽的内部结构,促进铁粉沉降和浮油上浮,提高乳化液的使用效果具有重要意义。     

火灾作用下钢筋混凝土框架节点温度场分析

基于ABAQUS软件平台并结合足尺钢筋混凝土框架节点试件的耐火性能试验结果,分析了钢筋混凝土框架节点在ISO834标准升温曲线下的温度场分布,探讨了使用ABAQUS分析软件进行钢筋混凝土框架梁柱节点组合件温度场分析的方法、参数取值以及精度等问题。分析结果与试验结果吻合较好,表明本文基于ABAQUS软件和相应的参数选择进行钢筋混凝土框架结构温度场分析的方法是合理可行的。另外,本文还分析了框架节点在三面受火与四面受火情形下的温度场分布特点,比较了两种受火情形的温度场分布规律。     

基于CA的复杂槽形铣刀片规则梯度热源温度场分析

根据铣刀片的边界条件,结合元胞自动机理论、传热学理论、切削理论,建立铣刀片前刀面规则梯度热源的元胞自动机模型。采用VC＋＋与MATLAB混合编程对算法进行可视化仿真,得到基于元胞自动机算法的铣刀片温度场。为直接重构铣刀片三维槽形打下基础。     

一种应用于结构抗火模拟的新型板单元

局部火灾下,钢框架结构中直接受火的楼板在辐射和对流换热作用下产生的热变形是值得关注的。为了准确地预测这种变形,推导了一种能同时考虑板厚平均温度和温度梯度的板单元有限元格式,用以分析受火楼板的热力学响应。假设该种板单元温度沿厚度方向呈线性分布,把辐射和对流换热条件以热量的形式代入传热学场方程,并假设热量沿厚度方向也呈线性分布。对该种板单元瞬态温度场和热变形的实例计算表明,数值解和理论解符合得较好,同时发现是否考虑板厚温差导致的热弯曲对该种板单元的热变形分析影响很大。     

威布尔分布风速下基于遗传算法的风力机叶片优化设计

考虑了风速的威布尔(Weibull)分布,以年发电量最大为目标函数,运用遗传算法对某1.5 MW风力发电机叶片的气动性能进行了优化设计:将叶片沿展向分为13段,以每段的功率作为遗传算法的适应度函数.优化所得的气动外形参数体现了比Wilson方法和额定风速下的遗传算法更为合理的结果,弦长和扭角更趋于流线型分布,且扭角整体呈减小的趋势.     

纵向磁场作用下MIG焊电弧数值模拟

为了提高焊接质量,建立了纵向磁场作用下MIG电弧的三维有限元数学模型,利用ANSYS有限元分析软件对纵向磁场作用下的电弧进行模拟,得到了纵向磁场作用下电弧的物理特性,并与无外加纵向磁场时进行了对比.结果表明,焊接过程引入纵向磁场后,电弧温度和电弧压力显著降低,电弧温度梯度减小;当焊接电流为120A,励磁线圈安匝数为1000时,电弧中心最高温度由16.950 K降到13.700 K,最大电弧压力由91 Pa降到57 Pa;在阳极表面,电弧压力峰值从 53 Pa降到20 Pa,并偏离电弧轴线.可以得出结论,在纵向磁场作用下电弧的物理特性发生较大变化,电弧扩张,电弧温度和电弧压力减小,电弧中心形成空心弧.     

高温作用下预应力混凝土梁热力学性能的数值模拟与分析

根据热力学理论及有限元分析方法,对高温作用下9根无粘结预应力混凝土扁梁的热力学性能进行了数值模拟。将模拟结果与试验数据进行对比得出ANSYS软件在建筑结构的抗火分析方面具有一定的可行性,可为结构的抗火设计提供参考。利用同样的方法对实际工程中24米大跨度预应力混凝土梁进行数值模拟,得出了预应力梁在二维温度场中温度变化规律及跨中挠度随受火时间的变化。     

基于AMS结构分析的串接链可达集求解与优化设计

串接链分配法将包含推力矢量操纵面在内的所有舵面按照优先级分为若干组,对于期望的转矩指令,如果优先级高的一组无法有效分配则启用次级操纵面,如何使基于串接链设计的分配系统根据期望转矩的大小对各组舵面进行自动调用与分配是一个难点。文章对串接链的可达转矩集进行了求解,将各组舵面所能有效分配的最大转矩值作为分配系统实施舵面调用与管理的阈值。串接链的转矩可达集是复杂的非凸几何体,解析方法无法求解,文中通过对分配系统AMS的几何构造分析,提出了一种基于微元的串接链可达集数值求解算法。将串接链的分配效率作为适应度函数,通过遗传算法选择具有最大可达集的广义逆阵,提高了算法的分配效率。     

油池火下横隔梁对多肋钢筋混凝土T梁桥温度场的影响

基于油池火焰蔓延特性,探究了火灾下横隔梁对多肋钢筋混凝土T梁桥温度场的影响。理论分析了T梁底火焰蔓延总长度与热释放速率间的无量纲关系,用FDS建立4种火灾场景的流体计算模型,分析T梁边界温度时空分布规律,将FDS计算结果加载到T梁桥有限元模型上,计算截面内部温度场。结果表明：在开放空间,T梁底火蔓延与无量纲热功率之间的线性比值大于封闭空间的2.58;横隔梁有效降低了火焰邻近区域的温度,在顺桥向将T梁边界温度场分成4个区域,各分区间温度比无横隔梁时分别降低9.7%、41%、56.8%。说明横隔梁限制了热传递,使火源直接作用的梁构件温度梯度梁肋中部提高33%,梁底提高13.3%,翼板底提高5%。     

低碳钢激光束电阻缝焊复合焊接中电阻缝焊温度场的数值模拟

使用ANSYS软件对"激光束-电阻缝焊"(LB-RSW)中电阻缝焊过程的热结构和热电进行了耦合分析,研究了缝焊电流、焊接速度和滚盘间距对低碳钢板RSW温度场的影响。结果表明,滚盘电极压力可以有效控制板间间隙;增大缝焊电流、降低焊速和增大滚盘电极间距都可以提高钢板表面温度、温度梯度和升降温速度。模拟结果与热成像测量结果吻合良好。