瞬态热传导温度场不确定性区间数值分析

针对具有区间参数的瞬态热传导问题,建立了一种瞬态热传导温度场不确定性分析的求解模式。在空间上,采用八节点等参元技术进行离散,并且考虑了非均质和参数分布的影响。利用基于单元分析的区间有限元法和矩阵摄动理论,将不确定性系统进行分离,分别建立确定性部分和不确定性部分的有限元模型。时间域上,引入时域精细算法进行离散求解,进而得到瞬态温度场响应的区间范围。数值算例取得了满意的结果,结果表明所提求解模式的可行性和有效性。     

一个瞬态温度场区间上下界估计的数值方法

提出一种求解带有区间不确定性参数的瞬态热传导问题的数值方法。利用Taylor展开和区间分析技术,建立温度区间量与不确定参数区间量的确定性关系,然后采用时域分段自适应算法和有限元技术,递推计算温度场的区间半径及区间中值,以估算温度场不确定区间的上下界。自适应计算可根据时间步长的变化,使计算在各离散时段达到给定的计算精度,从而保证整个时域的计算精度。在算例分析中,通过与组合方法、概率方法的比较,说明了所提方法的有效性,并探讨了Taylor展开阶次与计算步长对计算结果的影响。     

非均质材料等效力、热分析综述

实际工程问题中常会涉及非均质材料时间相关的力学、传热分析。这类问题的数值模拟具有重要的工程应用背景与理论探讨价值。一种直接的方式是分别考虑非均质材料组分的物理/几何特性,将问题在空间/时域离散后进行计算,这往往会导致计算量过大,甚至不可行。一个变通的策略是将非均质材料考虑成一种宏观均质材料,进行等效求解,从而大幅降低计算量。分别以粘弹性节理岩体及非均质线性瞬态热传导问题为研究对象,探讨了非均质材料时间相关的等效数值求解方法。     

复合材料夹芯结构非线性热传导分析

针对复合材料夹芯结构温度场分布的特点, 提出一种用于复合材料夹芯结构热传导精细分析的有限单元模型。这种单元模型为三维六面体模型, 单元模型厚度方向的插值函数在芯层和面板交界节点处温度值是连续的, 但温度变化率是不连续的, 而芯层内部节点处沿厚度方向温度值和温度变化率都是连续的。在考虑材料热传导参数随温度变化的情况下, 基于这种有限单元模型建立的复合材料夹芯结构瞬态温度场分析有限元方程为非线性方程。在求解此瞬态热传导非线性有限元方程时, 改进了常用的动力学平衡方程的解法, 改进后的动力学平衡方程解法避免了迭代运算, 提高了求解非线性动态平衡方程的效率。数值算例结果显示了该分析模型的有效性和可靠性。      

蜂窝夹层复合材料结构非线性传热分析

考虑材料热物性随温度变化的影响,针对蜂窝夹层复合材料结构的特点,假定其内部的瞬态温度场的分布状况,并在此假定的基础上基于三维各向异性热传导理论及复合材料层合结构传热分析的热叠层方法,提出一种针对蜂窝夹层复合材料结构的改进的计算方法,并推导出蜂窝夹层复合材料结构瞬态温度场分析的有限元方程。应用这种方法对热物性非线性蜂窝夹层复合材料板的瞬态温度场进行分析,数值算例结果显示了材料特性的非线性对蜂窝夹层复合材料板热传导的影响,只有非线性程度很小时忽略非线性因素导致的误差才可被忽略;当非线性程度较强烈时,考虑非线性因素的计算结果与忽略非线性因素的计算结果就会产生很大偏差。      

二维Al1100/Ti-6Al-4V/SiC FGM板瞬态热传导问题

引入二维Al1100/Ti-6Al-4V/SiC FGM结构进行研究,根据热传导理论,从计算传热学的角度,研究第一类加热边界条件下FGM板瞬态温度场问题的有限元算法。采用变分有限元法和有限差分法推导出瞬态热传导有限元基本方程。应用有限元方法,编写计算程序,通过数值计算和分析,研究采用二维Al1100/Ti-6Al-4V/SiC FGM的热力学物性参数时二维FGM金属/金属/陶瓷平板在第一类加热边界条件下瞬态温度场随mx的变化规律。     

二维A11100／Ti-6Al-4V／SiC FGM板瞬态热传导问题

引入二维A11100／Ti-6A1—4V／SiCFGM结构进行研究,根据热传导理论,从计算传热学的角度,研究第一类加热边界条件下FGM板瞬态温度场问题的有限元算法。采用变分有限元法和有限差分法推导出瞬态热传导有限元基本方程。应用有限元方法,编写计算程序,通过数值计算和分析,研究采用二维Alll00／Ti-6A1-4V／SiCFGM的热力学物性参数时二维FGM金属／金属／陶瓷平板在第一类加热边界条件下瞬态温度场随mx的变化规律．。     

热冲击条件下基于非傅里叶热传导的热涂层单边裂纹问题力学分析

热涂层厚度达到微、纳米尺度,基于傅里叶热传导定律建立的宏观热传导模型不再适用,相应的单边裂纹问题与宏观的有所差异。该文将非傅里叶热传导模型与傅里叶热传导模型相结合所得的温度场作为热载荷,运用有限元方法对单边裂纹驱动力(J积分)进行分析,并与完全按傅里叶热传导模型计算的结果进行比较,同时分析热涂层的热物理性能(如:松弛时间、声速)对J积分的影响。研究表明:基于非傅里叶热传导模型得到J积分比基于傅里叶热传导模型得到的结果小,随着松弛时间减短、声子速度降低,J积分值降低。     

区间参数空间结构的瞬态温度场数值分析

针对含有区间参数的空间薄壁圆管结构,基于区间分析理论,给出其在持续热流作用下瞬态温度场问题的区间分析方法。将结构所有物性参数均视为区间变量,建立了空间结构的瞬态热分析有限元模型,对该模型在空间域上利用有限元离散,在时间域上利用差分递推。基于区间扩张理论和Taylor级数展开,利用矩阵摄动方法求解,获得了区间参数结构的瞬态温度场响应的区间范围。通过算例的计算结果与参考文献结果的对比,显示了文中计算模型的合理性和方法的有效性。     

基于参数变分原理的含夹杂Voronoi单元法及非均质材料弹塑性计算

含夹杂Voronoi单元通过在基体单元中引入一任意夹杂, 可以更好地反映非均质材料中微结构特性。基于参数势能和余能原理, 推导了无夹杂和含夹杂Voronoi单元有限元列式, 并在此基础上形成二次规划求解模型。将含夹杂Voronoi单元应用于非均质材料宏观弹塑性性能预测计算中, 分析了非均质材料中夹杂对其宏观等效弹塑性力学性能的影响。数值结果与其它方法所得结果的比较证明了本文中所给出模型的正确性和工程可适用性。