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...     

均匀火焰包围下液化气容器的瞬态应力场分析

针对均匀火焰包围下的球型液化气容器的热响应问题,运用传热学理论和有限元方法计算并分析了均匀火焰包围下的球型液化气容器的瞬态热应力、机械应力和总应力.结果表明对于均匀火焰包围下的球形液化气容器,容器的最大当量热应力远大于最大当量机械应力,最大当量应力位置出现在最高液面附近,液面的波动是产生较高应力的根本原因.应对与液面接触的壁面区域进行重点防护.     

海底隧道大体积混凝土温度场及温度应力有限元分析

大体积混凝土的温度裂缝与混凝土的温度场和温度应力分布关系密切。重点探讨了应用有限元法求解大体积混凝土温度场和温度应力发展过程的模拟方法。以厦门南港海隧道为例,提出了大体积混凝土温度应力方程,编制了大体积混凝土温度场和温度应力计算程序。研究结果表明,采用有限元可以模拟大体积混凝土在温度场作用下的应力发展过程,计算结果符合混凝土浇筑过程中的温度应力分布规律。     

冷板车运输货物时车内温度场数值模拟

采用商用有限软件对冷板车车内温度场分布进行了数值模拟,分析了冷板顶置方式时冷板车车内温度场分布规律.针对不同的用户要求分析了温度场分布.结果表明在不同冷板布置位置和冷却时间条件下所得到的冷却效果完全满足用户要求.     

动车制动盘温度场和热应力场的耦合分析

随着高速列车运行速度的不断提高,紧急制动时制动盘的温度急剧增加,对其性能要求越来越高.根据传热学原理建立了高速列车动车制动盘的热-结构耦合模型,利用ANSYS软件对350 km/h动车组动车制动盘在紧急制动工况下的温度场和热应力场进行耦合仿真分析.结果表明:在57 s左右时,温度达到最大值418℃,满足锻钢对温度性能的...     

北京地铁10号线制动热响应分析与评估

针对城轨列车转向架基础制动方式,对踏面制动热流密度进行推导,建立了车轮制动过程瞬态温度场和应力场三维有限元模型,重点分析了城轨列车在两次紧急制动和全程往返制动两种极端情况下,车轮踏面温度和热应力变化规律.车轮踏面所受的应力是垂直载荷、横向载荷和热应力综合作用的结果,适用于Hertz接触理论,机械载荷对车轮踏面的作用效果采用Hertz接触应力来衡量,根据温度和热应力模拟结果,评估了城轨列车车轮的服役安全性,为发展城轨列车的制动方式和制动技术提供了比较可信的理论分析方法.     

激光熔覆镍基自熔性合金(Ni60A)热循环特性及力学性能

为了确定激光3D打印镍基合金的最优熔覆工艺参数，研究其制备过程中的温度场和应力场.基于ANSYS(采用高斯移动热源),对镍基合金粉末过程进行数值模拟仿真，并对不同激光输出功率下激光制备镍基自熔性合金涂层的温度场(瞬间温度)和应力场进行分析.结果表明，高斯激光中心区域的温度和复合涂层的残余应力都随激光功率的增加而增大，且残余应力是导致激光涂层产生裂纹的主要原因.可以通过调整激光功率到合适的数值来降低热影响区，并制约裂纹、孔洞等缺陷的产生.     

甘肃半刚性沥青路面结构的温度场及温度应力三维有限元分析

基于甘肃地区半刚性基层沥青路面横向裂缝严重的现状,对该地区半刚性基层沥青路面温度场以及温度应力进行分析;借助ANSYS有限元软件,对甘肃地区常见的半刚性基层沥青路面结构建立三维有限元模型,并施加气温和太阳辐射等热荷载,求解得出甘肃半刚性基层沥青路面温度场以及温度应力的变化规律,为甘肃地区半刚性基层沥青路面结构的设计提供一些参考意见。结果表明:沥青面层厚度的变化对沥青路面温度场和温度应力的影响较大;沥青层顶和层底的温度差随着面层厚度增加逐渐增大,而沥青层温度分布梯度随着面层厚度的增加逐渐减小;沥青面层越厚,沥青层上半部分温度应力扩散得越快,沥青层下半部分温度应力扩散得越慢。     

冷板车运输货物时车内温度场数值模拟

采用商用有限软件对冷板车车内温度场分布进行了数值模拟，分析了冷板顶置方式时冷板车车内温度场分布规律．针对不同的用户要求分析了温度场分布．结果表明：在不同冷板布置位置和冷却时间条件下所得到的冷却效果完全满足用户要求．     

考虑瞬态温度场的水平井水力冲砂临界排量

针对目前油气田水平井水力冲砂施工难度大、难以辨识合理的冲砂排量的问题.基于水平井地层-井筒瞬时温度场模型,提出水平井环空临界流速计算模型,考虑瞬时温度场对冲砂液黏度的影响.通过有限体积法求解瞬时温度场,结合冲砂液温度-黏度方程,求取了水平井全井段全过程环空临界流速,在此基础上建立了临界排量计算新方法.通过对4种常用冲砂液进行实例分析表明:与不考虑温度情况相比,考虑温度时全过程最大环空临界流速分别增大了9.20%、17.26%、9.85%和7.64%,临界排量分别增大了8.33%、18.18%、10.00%和11.11%,说明了水平井水力冲砂排量计算考虑温度影响的必要性.      

高岩温隧道初期支护应力场及安全性研究

为评价高岩温隧道施工过程中初期支护的安全性,研究了高岩温隧道初期支护温度场、应力场的施工期特征和演变规律. 首先通过热-应力耦合三维数值模拟和现场测试,研究了不同原始围岩温度场中,高岩温隧道开挖过程中初期支护温度场的变化规律;其次考虑围岩荷载和温度荷载共同作用,分析了高岩温隧道开挖过程中初期支护应力场的变化规律;最后基于初期支护应力值,评价了高岩温隧道初期支护的安全性. 研究结果表明:受施工通风影响,初期支护温度在隧道开挖后急剧降低,约5 d后基本与洞内气温一致;受施工工序影响,初期支护最大拉应力先增后减,最大压应力持续增加;随着围岩初始温度增大,在不同施工步序中,初期支护的最大拉应力和最大压应力均增大;初期支护安全性由喷射混凝土抗拉强度控制,当围岩初始温度大于60℃时,C25喷射混凝土将发生拉裂破坏.      

基于气候条件的半刚性基层沥青路面温度场分析

根据西安地区的气象资料和路面温度的热物理参数,应用传热学的有关理论和假设边界条件,应用ANSYS工程分析软件模拟求解路面温度场,并以此作为温度应力数值计算的温度物理环境,进行了半刚性基层沥青路面结构的应力分析。分析结果表明,路面表面温度同基层顶面最高最低温度的出现存在时间差,同时路面温度应力随时间的变化只发生在路面结构一定深度范围内。     

柴油机整体活塞温度场及热应力的三维有限元分析

本文以16V240ZJ 型柴油机整体薄壁球铁活塞为例,采用两段温度拟合法确定了其热边界条件,进而得到了活塞的三维稳态温度场,并以此温度场为热载荷,计算了其热变形和热应力,得出了一些有意义的结论.     

地铁车辆制动时车轮闸瓦热-机耦合分析

从闸瓦和车轮的三维接触模型入手,建立用于数值分析的有限元模型,通过Marc软件提供的有限元方法,采用直接热-机耦合进行分析不同工况时踏面的温度和应力.结果表明,制动初速度,闸瓦压力,闸瓦材料对踏面的温度和热应力都会有影响.不同计算工况下踏面上温度和应力极值出现的位置一致,在所用车轮模型踏面上距离左边界40~55 mm处.在频繁制动后,该位置受到热损伤积累,将会出现沟槽等异常磨耗.     

钢箱梁桥面沥青混合料燃烧温度荷载与效应分析

为研究在火灾作用下钢箱梁与桥面铺装结构热效应，建立了小尺度钢桥面燃烧试验台，获取了油料火灾作用下沥青铺装层的上表面、中部和下表面温度数据；针对上表面温度数据，拟合得到了一条基于燃烧试验数据的升温曲线，与ISO 834标准升温曲线进行对比，并对小尺度试验的温度场进行了数值模拟验证；建立了11.25 m×3.60 m的钢箱梁桥有限元模型，获取了桥梁在跨中、支座附近和全跨火灾工况下的应力和变形特征。研究结果表明:在试验拟合升温曲线的作用下，二维数值模拟试件的中部温度260.70 ℃和底部温度89.38 ℃与试验数据248.90 ℃和82.59 ℃相近，且升温趋势较一致，说明温度场数值模拟结果可靠；火灾荷载作用区域钢箱梁顶板温度下降最高可达60.91%，表明沥青混合料铺装层能在一定程度上阻挡温度传递；跨中、支座火灾工况下钢箱梁最大Mises应力均出现在火荷载向低温扩散传播的冷热交替区域；跨中火灾工况在火荷载区域出现上挠变形，而支座火灾工况分别在火荷载区域和跨中区域出现上挠和下挠变形；全跨火灾Mises应力分布较均匀，跨中下挠变形严重；3种火灾模式下，基于试验拟合升温曲线的应力和变形数据均滞后且低于ISO 834标准升温曲线。      

大体积承台水化热效应分析与温控措施

大体积混凝土浇筑过程的水化热反应会对结构产生开裂等一系列不利影响,为了探究大体积混凝土水化热效应的温度场分布,以某高铁三线斜拉桥主墩八边形承台为工程实例,采用MIDAS/Civil对大体积承台浇筑后的温度场进行模拟,与实测结果进行对比分析,并据此制定一系列温控和保温措施.研究结果表明:大体积承台在水化热过程中温度变化遵循先急剧上升后缓慢下降规律,在浇筑后2～3d内达到温度峰值;承台温度的实测值与计算值吻合良好,故采用有限元模型可较好模拟水化热温度场;温度变化过程中的温差会使承台内部产生压应力,外部产生拉应力,当应力超过容许应力后会产生裂缝;采取内部降温、表面保温的温控措施可有效降低承台内部最高温度,降低开裂风险.     

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.     

焊接热输入对残余应力影响的盲孔法测试与数值分析

为了分析T型构件多道焊焊接残余应力与焊接热输入间的关系,运用有限元分析软件ANSYS对该焊接工艺进行数值模拟;运用盲孔法检测焊接残余应力,并与数值模拟结果进行对比;基于原有的焊接工艺,对3组焊接热输入值下T型构件多道焊进行数值模拟,分析了焊接热输入值对焊接残余应力的影响规律。研究结果表明:数值模拟结果与实测结果相近;焊接热输入增大,纵向焊接残余应力会增大,横向残余应力会减小。     

施工通风条件下高地温隧道温度场分布规律研究

为了研究施工通风条件下高地温隧道围岩初始温度对隧道内温度的影响规律,采用Fluent软件进行数值模拟,得出了不同岩温条件下隧道内温度场的分布规律.研究结果表明:在不同围岩初始温度下,横纵断面上的降温趋势基本一致,隧道内平均温度随通风时间增加呈双曲线形衰减,围岩调热圈半径几乎相同;通风后隧道内平均气温和壁面平均温度与围岩...     

基于ANSYS对复杂环境下沥青路面破坏研究

在极端温度与重载双重作用下,新疆地区沥青路面的正常运行期严重缩短。基于ANSYS有限元软件对新疆某沥青路面进行了温度场数值模拟,结果表明,沥青路面在极端低温下温度应力会导致路表首先开裂,随着面层厚度增加,面层层底最大温度应力减小趋势较大,而沥青面层表面的最大温度应力变化不大;温度是影响高温剪切变形的关键因素;抗车辙最不利的状况是沥青面层深度9~11cm的范围内,路表面层深度0~1cm位置处是剪应变增加幅度最大的范围。