均匀火焰包围下液化气容器的瞬态温度场分析

针对均匀火焰包围下的球型液化气容器的热响应问题，根据传热学原理确定了液化气容器的热边界条件，并结合PLGS99对该边界条件进行了计算，根据求得的边界条件运用ANSYS软件计算了该边界条件下的温度场分布并进行了分析．结果表明对于均匀火焰包围下的球形液化气容器，容器的最大温度梯度出现在最高液面附近，液面的波动是导致温度梯度很大的原因．     

应力梯度作用下非均质岩体材料变形参数的研究

针对节理岩体非均质性特征,利用概化模型、变形等效及当量化处理等方法,研究了梯度应力作用下节理岩体的变形参数变化规律.研究表明:构成岩体的成分不均匀性越显著时,等效弹性模量变化越大,计算得到的最大等效弹性模量当量变化达136%;而当岩体均匀性较好时,等效弹模当量变化小于110%.     

轮轨热接触耦合效应的有限元分析

针对制动热应力问题,运用有限元直接耦合法,对车轮热接触工况进行了模拟,采用耦合方程同时求解温度场和位移场,研究了纯机械载荷工况和热接触耦合工况下轮轨应力分布与变化规律,分析了车轮及钢轨表层材料和次表层材料的变形、温度与应力之间的关系.分析结果表明:由于热应力的影响,车轮表面以下0～1 mm的表层区域等效应力最大值增大了...     

热力耦合作用下的滚动轴承寿命分析

针对承受热应力和结构应力共同作用的滚动轴承,推演了其热源产生机理和热应力计算过程,并且利用有限元软件Ansys建立了轴承单元分析模型.通过对热力耦合作用下轴承温度分布、应力分布和疲劳寿命特性进行分析,结果表明轴承内圈受温度变化影响最大,滚道导棱处容易发生应力集中,温度变化比轴承载荷对寿命影响更加显著.     

300MW锅炉汽包的三维瞬态应力有限元分析

采用某电厂300MW锅炉机组多次试验和事故工况下的实测数据作为锅炉汽包三维有限元模型的边界条件,计算并分析比较了该锅炉汽包模型在8种工况下的瞬态热应力、机械应力、总应力和位移,结果表明:壁面温差对汽包总应力的影响不大,汽包内部蒸汽压力是影响汽包总应力的主要因素;当汽包压力较大时,汽包总应力与蒸汽压力成近似定比值关系.     

基于有限元仿真车轮多轴疲劳强度分析

基于UIC510-3规程和热负荷试验,确定了车轮疲劳强度分析的计算载荷工况,采用有限元方法数值模拟了运行状态下车轮的应力变化规律,进行了车轮疲劳强度评定．采用最大主应力方法将多轴应力状态转化为单轴应力,通过Haigh—Goodman疲劳极限方程,得出机械载荷下车轮辐板孔的疲劳强度满足要求;采用Goodman方程,将制动热负荷产生的零．拉脉动循环转化为对称循环,根据辐板材料的S-Ⅳ曲线评价,得出单纯制动热负荷下辐板孔满足疲劳强度要求;提出制动热应力与机械波动应力的叠加方法,采用Miner法则预测机械载荷与制动热负荷组合作用下辐板孔裂纹的形成寿命．由不同载荷下车轮疲劳强度的评价结果,判断出导致辐板孔边裂纹形成的载荷因素是机械载荷与坡道制动的综合作用．     

地温梯度孕育的岩体热应力对岩爆预测的影响

为使在高地温环境下通过水压致裂获得的应力更加真实地预测岩爆，提出在岩爆预测过程中应考虑地温梯度孕育的岩体热应力. 结合弹性理论获得了在高地温环境下水压致裂的理论应力解；基于此理论应力解对圆形隧道进行了岩爆预测；应用岩体热应力公式对桑珠岭隧址区的岩爆进行了预测. 研究结果表明:在高地温环境下，恒定压力和水平主应力会增加约一倍的岩体热应力，裂隙重开压力会增加约两倍的岩体热应力，垂直应力不变；如果在高地温环境下直接采用水压致裂测得的应力进行岩爆预测，当水平原位地应力大于竖向原位地应力时，得到的岩爆等级偏高，当水平原位地应力在重力应力和竖向原位地应力之间时，得到的岩爆预测位置与实际不一致，当水平原位地应力小于重力应力时，得到的岩爆等级偏低；桑珠岭隧址区的岩体热应力约为重力应力的61%，若不考虑此热应力进行岩爆预测会导致严重的错误.      

水冷磁体容器的结构设计与强度分析

为建造稳态强磁场水冷磁体实验装置,对水冷磁体容器进行了结构设计.设计中,容器的封盖采用三层环形钢板叠加焊接而成,采用双层筒体,即内筒体与外筒体,并由上下两部分组成.用三维绘图软件Solidworks设计出容器的结构模型,采用有限元分析方法,将容器的结构模型转入到COSMOSWorks平台,对容器进行应力与位移的分析计算,按照压力容器的设计规范,对容器的各类应力进行了应力强度评定.计算结果显示,容器的最大位移为0.499 mm,容器的强度、位移和安全性满足设计要求.     

钢管混凝土风电塔架球式节点的力学性能分析

为寻找更适合钢管混凝土格构式风电塔架的节点形式，开展了2个法兰盘球型分支节点和2个法兰盘螺栓球节点模型的静力试验，并对其进行有限元分析，以球台高度和厚度为变化参数，分别对比了2种节点的破坏模式、法兰盘等效应力分布、腹杆轴力-变形曲线等.研究结果表明：法兰盘球型分支节点的破坏模式为高强螺栓剪切破坏，法兰盘螺栓球节点的破坏模式为球台焊缝撕裂破坏和屈曲-撕裂破坏；与法兰盘球型分支节点相比，法兰盘螺栓球节点的法兰盘和球台的等效应力分布均匀，材料利用率较高，其最大应力绝对值分别提高了19%、52%，承载能力较强；腹杆轴力-变形曲线的塑性阶段长，延性较好；对球台高度或厚度的变化反映在节点极限承载力上更敏感，有更高的极限承载力；法兰盘螺栓球节点有进一步推广应用的价值.     

基于敏感度的沥青路面结构应力传递行为

针对沥青路面结构层材料设置协调性缺乏评价指标的问题,通过力学计算,提出了采用力学参数敏感度和应力传递路径当量包络面积两个指标,以评价沥青路面结构层材料设置协调性;进一步开发了当量包络面积计算软件,定量评价协调性的同时,将各个结构层材料工作区间及力学传递行为可视化、当量化.结果表明:弯沉敏感度可评价结构整体的刚性,应力敏感度可评价各层材料的应力分布均匀性及利用效率;通过应力传递路径可视化,当量包络面积可定量评价应力传递行为;云罗试验路FWD弯沉测试、反算模量及路面病害调查结果验证了所提指标的合理性.提出的指标及研究思路可弥补现行规范仅通过疲劳寿命来判别路面结构设置合理与否的不足,可为路面结构优化设计提供思路.     

Comparison of Biomechanical Properties and Hemodynamics of Three Different Vena Cava Filters

The interaction mechanism of three types of vena cava filters (VCFs) with blood vessels and their influence on the bloodstream during the process of implantation are investigated by finite element method and computational fluid dynamics. The VCF models are set up with Solidworks software. Using ABAQUS software, we simulate the working conditions of the VCFs in the vessel to analyze the stress distribution and radial support stiffness of the vessel wall and the filter surface. Using FLUENT software, we simulate and analyze the velocity, pressure and shear stress distributions of blood flow when the VCFs are at their working conditions. For the retrievable VCF (R-VCF), the peak stress at the working conditions of the VCF is the highest, the peak stress toward the vessel wall is the lowest, and the support stiffness is the lowest. For the permanent VCF (P-VCF), the peak stress at the working conditions of the VCF is the highest, the peak stress toward the vessel wall is the lowest, and the support stiffness is the highest. Because of the structure of scaffolding support units and the tendency to form intimal hyperplasia on their support units, both the convertible VCF (C-VCF) and the P-VCF can embed their support units in the hyperplasia skin. This effectively prevents them from harming blood veins through filter damage at the pulse load conditions. As the biomechanical property of the C-VCF is between those of the R-VCF and the P-VCF, it has smaller obstacle to blood flow after conversion and has some fragmentation effects on the thrombus. The results show that different types of VCFs differ in their biomechanical and hemodynamic properties after implantation. Therefore, the simulative analysis can provide a reference basis for filter design and clinical decision making.     

三维弹塑性轮轨滑动接触热机耦合分析

为提高轮轨滑动接触热响应分析的准确性,基于Johnson-Cook材料模型,充分考虑含摩擦因数在内多种材料属性的温度相关性、3种热传递方式和轮轨实际廓形,建立了全比例三维弹塑性轮轨滑动接触有限元模型,采用完全耦合法对滑动接触状态下的轮轨进行热机耦合分析;研究了车轮以1 m·s-1速度沿钢轨滑行0.1 s时的轮轨温度场和应力场分布特性,分析了轴重、相对滑动速度对轮轨接触区温度场的影响,得到了热影响层深度、热影响层宽度、轮轨表层温度随轴重、相对滑动速度的变化关系。分析结果表明:轮轨最大等效应力发生在次表层接触斑中心处,车轮表层最高温度发生在接触斑后半部分中心处,车轮表层最高温度为848 ℃,钢轨表层最高温度为768 ℃,钢轨表层最高温度低于车轮表层最高温度;轮轨热影响层很薄,车轮热影响层深度约为4.22 mm,钢轨热影响层深度约为3 mm;轮轨热影响层深度随轴重增大无明显变化,而宽度随轴重的增大而增大,轮轨热影响层深度随相对滑动速度的增大而减小,而宽度随相对滑动速度增大无明显变化,轮轨表层温度随轴重和相对滑动速度的增大而增大,且相对滑动速度对轮轨热响应影响更大。全比例三维弹塑性轮轨滑动接触有限元模型及热机完全耦合法能够更加准确地预测轮轨滑动接触热响应,对合理开展轮轨热损伤和热疲劳研究具有重要意义。      

考虑相变作用的冻土路基应力与变形分析模型

基于冻土路基温度场的控制方程,考虑水分转化为冰的相变作用对土体瞬时变形和蠕变变形的影响,建立路基应力和变形的二维数值方程,并通过1月份的路基冻胀力学模型,分析冻胀带内水分相变引起的路基应力和变形的分布规律.研究发现,在冻胀区域一定的情况下,冻胀率的大小决定了路基表面应力和变形的极值大小;竖向位移的最大值在坡脚处产生,并向路基中部和左侧边界逐渐递减;随着冻胀率的增加,路基表面裂缝有从坡脚向路中发展的趋势;路基表面产生最大拉应力的位置与最大竖向位移的位置基本吻合;路中所承受的拉应力主要发生在水分集聚的相变带范围内.结果表明,相变作用是引起路基发生冻胀病害的直接因素,分析路基应力与变形的分布规律是研究多年冻土路基破坏机理的有效方法.     

复合碾压混凝土路面温度应力分析

采用ANSYS有限元分析软件,建立了弹性地基上由碾压混凝土面层和水泥稳定碎石基层双层板三维路面结构模型;分析了复合碾压混凝土路面在温度曲线分布情况下的温度翘曲应力,包括曲线温度场,不同时刻,层间接触状态,碾压混凝土面层厚度、温度膨胀系数、模量和板平面尺寸等影响因素。分析结果表明:曲线温度场下的温度应力明显低于折线性温度场下的温度应力;随着板厚的增加,出现最大温度应力的时间推迟;层间接触状态对温度应力的影响不显著;面层厚度、温度膨胀系数及模量对温度应力的影响较显著。     

三维活塞环热机耦合有限元分析

本文以16V240ZJD型机车柴油机活塞环顶环为研究对象，运用有限元分析ANSYS软件建立活塞环三维几何模型。采用该模型对活塞环在最大气体爆发压力工况下进行了三维热机耦合有限元计算。分析了活塞环的应力，抗弯强度以及变形情况，并分析比较了热载荷和弹力作用对活塞环应力的贡献。得出的结论是弹力作用对活塞环应力贡献最大，热载荷作用不可忽视，防止热变形使开口咬合。为改进活塞环的结构设计和提高其工作可靠性提供了理论依据。     

锂离子电池温升特性分析及液冷结构设计

针对电动汽车动力电池的温升发热导致温度分布不均及过热现象，根据电池的热物性参数及不同环境温度下的内阻，建立电池包生热分析模型；测试采集并拟合电动汽车的母线电流，通过仿真分析得到不同车速下电动汽车电池包的温升情况；进行典型城市工况实车试验，测取不同车速下电池包内温度测点的温升数据并拟合成温升曲线，通过仿真与试验结果对比，验证所建立的热分析模型的准确性；在此基础上，设计双进双出的液冷散热管道结构方案，分析在1C放电倍率下该液冷散热方案的散热效果. 研究结果表明:锂电池在高温（50 ℃）下，内阻仅为13.9 mΩ，而在低温（?30 ℃）时，内阻却达到了21.5 mΩ；电动汽车在新欧洲行驶工况（NEDC工况）和匀速工况（40、50、60、70 km/h）下的最高温升分别为1.8、2.6、3.6、5.3、8.0 ℃；所设计的U型结构液冷管道可以有效地降低电池包温升，提高电池包的温度均匀度.      

小半径曲线刚构箱梁桥日照时变温度场与温度效应

应用太阳物理学理论确定了太阳的实时位置, 结合光线跟踪算法实时选取了结构的时变迎光面, 得到了结构的时变热边界条件; 以永顺—吉首高速公路石家寨立交中的一座小半径曲线刚构箱梁桥为工程背景, 参考当地历史气象数据, 以气温最高的某夏日为例, 在考虑太阳辐射、长波辐射、对流换热和风速等环境条件下, 实现了小半径曲线刚构箱梁桥三维瞬态日照时变温度场的有限元仿真, 通过热-结构耦合分析得到了小半径曲线刚构箱梁桥的日照时变温度效应。研究结果表明: 在日照时变辐射作用下, 由于小半径曲线刚构箱梁桥翼缘板的遮盖作用, 箱梁腹板受太阳直射的时间不同, 箱梁各断面腹板处最大温差为1.3℃; 小半径曲线刚构箱梁桥顶板竖向温度梯度变化规律与《公路桥涵设计通用规范》 (JTG D60—2015) 中相似, 顶板上下表面间最大温差为14.3℃, 且箱梁顶板下表面温度变化滞后箱梁顶板上表面约3 h; 小半径曲线刚构箱梁桥顶板下表面会出现最大为3.13 MPa的横向拉应力, 顶板上表面、腹板外表面也均会出现超过2 MPa的横向拉应力; 小半径曲线刚构箱梁桥梁端与跨中位移变化趋势相反, 初步揭示了日照时变辐射作用下小半径曲线刚构箱梁桥的蛇形运动规律。      

热反射涂层路面温度场模型建立与分析

基于传热学及气象学原理,采用有限元软件ANSYS CFX建模分析热反射涂层路面、普通沥青路面、水泥路面等3种路面的温度场,表明反射率越高,路面表面温度越低;反射率为51%的热反射涂层路面较沥青路面和水泥路面最大降温值分别为9℃和3℃。同时对这3种路面温度进行了实测验证,理论分析与实测结果基本一致。     

双金属板材的性能失配效应问题分析

采用理论分析对双金属板材的性能失配效应问题进行了定性分析，并以四种双金属板材的轧压成形为例，进行了弹塑性有限元分析，由分析结果可知：两金属组元材料性能差异在其结合界面处引起应力集中，其弹性模量差异对界面的最大接触应力的影响比较明显，泊松比差异对界面最大等效应力的影响比较明显，屈服极限和塑性硬化切向模量差异将在界面处产生附加拉应力，当附加拉应力超过界面结合强度时，结合界面上会出现裂纹．这些规律为解决双金属板材性能失配效应问题提供了分析数据和方法．     

Finite Element Method Analysis of Stress Field Considering Thermal Coupled Force During Laser Process

IntroductionLaserphasetransformationhardeningisanewtechnologyduringwhichlaserheatresourceactsdirectlyonsurfaceofmaterialandcompositionscharacteristicofmaterialischanged.Thetechnologyproce8sesacharacterofrapidheatvelocity,highheattempelatureandquickcoolingspeed(l0'col0'aC/s).Thecompositionandcharacteristicofmaterialvariedwithvariousinnertemperaturewillleadtothermalresidualstress.Itiswellknownthattheresidualstressaffectssignificantlyoncharacteristicofmaterial,suchasimProvingstrengthoffatigUere…