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Evaluation of properties and thermal stress field for thermal barrier coatings
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作者 王良 齐红宇 +1 位作者 杨晓光 李旭 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2008年第S2期367-371,共5页
In order to get thermal stress field of the hot section with thermal barrier coating (TBCs), the thermal conductivity and elastic modulus of top-coat are the physical key properties. The porosity of top-coat was teste... In order to get thermal stress field of the hot section with thermal barrier coating (TBCs), the thermal conductivity and elastic modulus of top-coat are the physical key properties. The porosity of top-coat was tested and evaluated under different high temperatures. The relationship between the microstructure (porosity of top-coat) and properties of TBCs were analyzed to predict the thermal properties of ceramic top-coat, such as thermal conductivity and elastic modulus. The temperature and stress field of the vane with TBCs were simulated using two sets of thermal conductivity data and elastic modulus, which are from literatures and this work, respectively. The results show that the temperature and stress distributions change with thermal conductivity and elastic modulus. The differences of maximum temperatures and stress are 6.5% and 8.0%, respectively. 展开更多
关键词 THERMAL BARRIER coatings THERMAL CONDUCTIVITY elastic MODULUS temperature field stress field
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基于CEL方法的6005A铝合金搅拌摩擦焊数值模拟研究 被引量:2
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作者 李娅娜 解飞飞 张生芳 《精密成形工程》 北大核心 2025年第1期1-8,共8页
目的研究6005A铝合金搅拌摩擦焊接全过程温度场及焊后残余应力的分布规律。方法基于耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)方法,应用Johnson-Cook本构模型,并采用质量缩放技术,建立搅拌摩擦焊热力耦合仿真模型,模拟分析6005A铝合金搅拌摩擦焊不同阶... 目的研究6005A铝合金搅拌摩擦焊接全过程温度场及焊后残余应力的分布规律。方法基于耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)方法,应用Johnson-Cook本构模型,并采用质量缩放技术,建立搅拌摩擦焊热力耦合仿真模型,模拟分析6005A铝合金搅拌摩擦焊不同阶段的温度场变化和焊后应力分布情况。通过红外热像仪温度场试验、X射线应力场试验和宏观形貌试验,对数值模型进行验证。结果在下压与预热停留阶段,温度快速升高至545℃,且呈对称分布;在焊接阶段,焊缝区域最高温度为546℃,出现在返回侧,返回侧温度略高于前进侧温度,呈不对称分布。焊后残余应力集中在焊缝中心两侧40 mm范围内,垂直于焊缝方向的横向/纵向残余应力分布曲线呈“M”形;残余应力在焊缝两侧呈不对称分布,表现为返回侧残余应力高于前进侧残余应力,其中最大纵向残余应力为−174 MPa,最大横向残余应力为206 MPa,应力最大点均出现在返回侧。待测点实测温度与模拟温度误差不超过5%;待测点实测残余应力与仿真值吻合较好,横/纵向残余应力误差分别为16.3%、16.45%;模拟焊缝与实际焊缝宏观形貌吻合较好。结论在搅拌摩擦焊过程中,材料流动不充分使返回侧温度略高于前进侧温度,而焊接过程中不均匀的热分布导致焊后残余应力也呈返回侧数值略高于前进侧数值的不对称分布;通过将试验和模拟得出的温度场、应力场、宏观形貌进行对比分析,可知试验与仿真误差较小,数值模型能够反映真实的焊接过程,从而验证了6005A铝合金CEL数值模型的正确性。 展开更多
关键词 搅拌摩擦焊 6005A铝合金 CEL方法 温度场 残余应力
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深沟球轴承摩擦热温度场仿真分析 被引量:1
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作者 高淑芝 王雅杰 +1 位作者 张义民 余成华 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第2期1-4,共4页
以深沟球轴承6306为研究对象,采用摩擦热流量公式计算了轴承的发热量。通过ANSYS软件对深沟球轴承摩擦热温度场进行仿真分析,运用Hertz接触理论得到轴承最大接触应力,计算结果与ANSYS仿真结果进行对比,两者一致。基于最大接触应力产生... 以深沟球轴承6306为研究对象,采用摩擦热流量公式计算了轴承的发热量。通过ANSYS软件对深沟球轴承摩擦热温度场进行仿真分析,运用Hertz接触理论得到轴承最大接触应力,计算结果与ANSYS仿真结果进行对比,两者一致。基于最大接触应力产生的摩擦热流量作为轴承的生热条件施加轴承上,加载得出的轴承温度结果又与Palmgren经验公式计算出来的轴承温度进行对比,两者有良好的一致性。从而验证了方法的可靠性。该方法为计算轴承接触应力对轴承温度的影响提供了参考,具有一定的工程参考价值。 展开更多
关键词 深沟球轴承 接触应力 温度场 有限元分析
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隔热涂层对高温隧洞支护结构温度应力的影响
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作者 黄灵芝 张朝森 +2 位作者 杨砾 付登辉 司政 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第9期185-191,共7页
为解决高地温引水隧洞支护结构在运行过程中因拉应力过大导致的开裂问题,以某高地温引水隧洞为例,采用三维有限元仿真技术,模拟了不同隔热涂层厚度条件下隧洞全生命周期的温度与应力变化,并评估了其对抗裂安全性的提升作用。研究发现,... 为解决高地温引水隧洞支护结构在运行过程中因拉应力过大导致的开裂问题,以某高地温引水隧洞为例,采用三维有限元仿真技术,模拟了不同隔热涂层厚度条件下隧洞全生命周期的温度与应力变化,并评估了其对抗裂安全性的提升作用。研究发现,随着隔热涂层厚度的增加,二次衬砌内外温差显著减小,同时,在过水前施加隔热涂层能够有效降低运行期二次衬砌所受拉应力,且涂层厚度与拉应力降幅之间呈正相关关系,不满足抗裂安全标准的区域面积也相应减少。当隔热涂层厚度为2 mm时,二次衬砌各部位拉应力均保持在材料极限抗拉强度之下,且大部分部位能满足抗裂安全度≥1.6的要求。研究成果可为类似高地温隧洞支护结构温控防裂提供参考。 展开更多
关键词 高地温引水隧洞 有限元仿真 温度场 应力场 抗裂安全度
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节能燃气加热器中折流板的应力分析与优化
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作者 杜敏 张帅平 +2 位作者 张永春 王跃成 张嘉迪 《江苏大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2025年第1期43-49,共7页
为了研究加热器中暴露在高温环境下折流板的应力分布规律与安全可靠性,基于有限元分析方法对其进行应力分析,选取危险截面路径进行应力线性化分析,并根据安全评定结果对折流板结构进行优化.结果表明:尖角造成的应力集中对折流板的应力... 为了研究加热器中暴露在高温环境下折流板的应力分布规律与安全可靠性,基于有限元分析方法对其进行应力分析,选取危险截面路径进行应力线性化分析,并根据安全评定结果对折流板结构进行优化.结果表明:尖角造成的应力集中对折流板的应力分布影响较大,其薄膜应力P L过高是导致应力评定危险的主要原因;折流板整体应力大小随着燃料进口速度的增大而增高,温度与热应力大小呈正相关,在不同速度下应力变化趋势相似,换热管束与折流板连接处的结构不连续会造成应力升高;优化方案中,当钝化尖角后,折流板最大热应力降低16.7%,再覆盖热障涂层时的最大热应力较钝化尖角时降低44.5%,较原始结构降低53.7%,且整体热应力下降,优化后折流板强度评定为合格. 展开更多
关键词 折流板 温度场 热流固耦合 热应力 应力评定 热障涂层
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煤炭地下气化应力场及其诱导裂隙演化模拟——以准噶尔盆地百口泉地区西山窑组煤层为例
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作者 屈怀林 李道清 +1 位作者 姚新阳 李鑫 《天然气工业》 北大核心 2025年第3期179-188,共10页
煤炭地下气化(Underground Coal Gasification,简称UCG)成功运行的核心影响因素是气化炉能否安全平稳运行,研究气化炉上覆岩层的应力场分布及其诱导裂隙扩展演化规律,对于UCG技术的大规模推广应用具有重要意义。为此,以准噶尔盆地百口... 煤炭地下气化(Underground Coal Gasification,简称UCG)成功运行的核心影响因素是气化炉能否安全平稳运行,研究气化炉上覆岩层的应力场分布及其诱导裂隙扩展演化规律,对于UCG技术的大规模推广应用具有重要意义。为此,以准噶尔盆地百口泉地区侏罗系西山窑组煤层为研究对象,基于ABAQUS有限元分析软件,建立了原位UCG地质模型,研究了在不同气化工作面推进速率和不同天然裂隙发育程度下,气化炉应力场及其诱导裂隙的分布演化规律。研究结果表明:(1) UCG会影响上覆岩层的应力分布,引起应力集中并产生诱导裂隙,使气化通道上覆岩层下沉;(2)气化通道200 m、气化工作面推进速率0.5 m/d时,温度场扩散半径最大可达15 m,顶板最大下沉位移量、底板最大上升位移量分别为3.880 m、0.097 m;(3)各工况条件下裂隙扩展高度最高达67.5 m,平均为57.5 m,上覆岩层最大下沉位移量为14.38 m;(4)过慢或过快的气化工作面推进速率均会导致上覆岩层应力过度集中,顶板岩石天然裂隙发育程度越高,虽削弱了上覆岩层整体强度,但邻近裂隙相互影响会制约裂隙的扩展。结论认为:(1)在UCG气化过程中,需要密切监测岩层的应力变化和裂隙发育情况,采取相应的预防措施来确保气化炉的安全运行;(2)为气化炉选址是UCG工程至关重要的一环,需确保顶板及上覆岩层具有一定强度以抵抗地层压力,并避免上方存在地下强含水层,导致地下水涌入气化通道,影响气化炉的安全平稳运行。 展开更多
关键词 准噶尔盆地 煤炭地下气化 数值模拟 天然裂隙 裂隙扩展 应力场 温度场 位移场
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杭州湾跨海铁路大桥引桥80 m预制混凝土箱梁水化热分析及裂缝控制研究
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作者 贾卫中 蔡金标 +1 位作者 王天羽 贺拥超 《桥梁建设》 北大核心 2025年第3期1-10,共10页
杭州湾跨海铁路大桥引桥为(60+n×80+60)m长联预应力混凝土等高连续梁桥,全桥共10联,最长联3080 m,混凝土箱梁采用整孔预制架设、先简支后连续的方法施工。为分析大跨箱梁预制阶段混凝土水化热特性,降低混凝土开裂风险,在首片80 m... 杭州湾跨海铁路大桥引桥为(60+n×80+60)m长联预应力混凝土等高连续梁桥,全桥共10联,最长联3080 m,混凝土箱梁采用整孔预制架设、先简支后连续的方法施工。为分析大跨箱梁预制阶段混凝土水化热特性,降低混凝土开裂风险,在首片80 m混凝土箱梁预制阶段,对其端部、跨中截面混凝土温度和应变进行连续监测,采用MIDAS FEA软件模拟箱梁施工过程,进行水化热数值分析,并从混凝土入模温度、养护措施和预应力初张拉方面进行水化热温度裂缝控制研究。结果表明:截面局部尺寸越大,水化热峰值温度越高,混凝土表面应力越大;端部节段高温区域主要集中在腹板芯部,跨中附近节段高温区域主要集中在腹板和顶板交界处;端部节段在混凝土浇筑后30~70 h时段存在开裂风险;提高混凝土入模温度,混凝土表面应力峰值减小,可降低混凝土开裂风险,建议混凝土入模温度满足规范要求的小于30℃即可;提高箱梁内腔风速,可加快降温速率,对尽早拆除芯模、提前进行预应力初张拉有利,建议箱梁内腔风速为1~4 m/s;预应力初张拉可提高箱梁混凝土早期抗裂性能,有效降低箱梁混凝土开裂风险。 展开更多
关键词 高速铁路桥 连续梁桥 预制混凝土箱梁 水化热 温度裂缝 温度场 应力场 有限元法
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1060-H24纯铝无轴肩微型搅拌摩擦焊的数值模拟分析
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作者 张昌青 马东东 +3 位作者 谷怀壮 王栋 刘恩荣 张鹏省 《材料导报》 北大核心 2025年第5期217-222,共6页
使用ABAQUS有限元软件建立了顺序热力耦合数值模型,对常规与无轴肩两种搅拌工具下的微型搅拌摩擦焊焊接过程的温度场、应力及接头残余变形分布进行对比分析,并采用实验热电偶测温对热源模型的边界条件进行了校核。结果表明:两种搅拌工... 使用ABAQUS有限元软件建立了顺序热力耦合数值模型,对常规与无轴肩两种搅拌工具下的微型搅拌摩擦焊焊接过程的温度场、应力及接头残余变形分布进行对比分析,并采用实验热电偶测温对热源模型的边界条件进行了校核。结果表明:两种搅拌工具下的焊接接头经历不同的加热和冷却焊接热循环,实测常规工具焊接接头的峰值温度约为362℃,而无轴肩工具焊接接头的峰值温度仅为143℃;焊件表面的残余应力均以焊缝中心对称分布,常规工具残余应力主要分布在轴肩区域,最大残余应力为116 MPa。无轴肩工具残余应力呈现以搅拌针为中心的尖峰分布,最大残余应力为34 MPa;残余应力反映了焊后变形,常规工具焊接的薄板沿焊缝方向向上凸起,最大挠度为2.817 mm。无轴肩工具焊接的薄板没有可视变形,最大挠度仅0.0081 mm。无轴肩微型搅拌摩擦焊热输入低,能有效减小薄壁焊件的残余变形,提高焊件的尺寸精度和装配质量。 展开更多
关键词 微型搅拌摩擦焊 有限元模拟 温度场 应力应变 残余变形
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航空发动机镍基高温合金激光沉积过程中扫描策略的影响
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作者 张莹 梁帅 罗睿敏 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第14期5806-5814,共9页
为了研究不同的扫描策略对激光沉积镍基合金基体的影响,使用ABAQUS软件对4种不同扫描策略下IN718合金基体沉积IN718合金粉末过程进行了数值模拟,并在相同条件下进行了试验验证。热源验证的结果表明热源模型准确有效,数值模拟过程符合实... 为了研究不同的扫描策略对激光沉积镍基合金基体的影响,使用ABAQUS软件对4种不同扫描策略下IN718合金基体沉积IN718合金粉末过程进行了数值模拟,并在相同条件下进行了试验验证。热源验证的结果表明热源模型准确有效,数值模拟过程符合实际沉积过程;温度场、应力场、变形场分析结果表明异侧扫描相较同侧扫描、往复扫描相较单向扫描对基体的热影响较小,峰值温度更低,进而产生的残余应力更低,且可以有效减小基体的变形程度;试验验证结果表明数值模拟过程准确有效。最终得出结论:采取异侧往复扫描方式可以有效降低残余应力值,并减小变形。 展开更多
关键词 IN718合金 扫描策略 数值模拟 温度场 残余应力场 变形模拟
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矿用车辆湿式多盘制动器热流固耦合特性研究
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作者 张传伟 赵大卫 刘劲鹏 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第3期152-158,共7页
针对湿式制动器在制动时温度急剧上升,导致翘曲变形、热失效等不良现象,建立湿式多盘制动器热流固耦合有限元模型,分析湿式制动器在紧急制动工况下动摩擦盘温度和应力在周向及径向上的分布规律。结果表明:在制动过程中动摩擦盘上出现了... 针对湿式制动器在制动时温度急剧上升,导致翘曲变形、热失效等不良现象,建立湿式多盘制动器热流固耦合有限元模型,分析湿式制动器在紧急制动工况下动摩擦盘温度和应力在周向及径向上的分布规律。结果表明:在制动过程中动摩擦盘上出现了较大温度梯度,最高温度出现在中径处呈现环状分布,等效应力的分布与温度分布保持一致。径向路径上温度和应力呈现“低高低”山峰状,周向路径上温度和应力呈现振荡分布。研究结果可为湿式多盘制动器的设计提供理论基础。 展开更多
关键词 湿式多盘制动器 热流固耦合 温度场 应力场
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CFRTP蒙皮桁条构件感应焊接磁-热-力耦合仿真
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作者 占小红 卜珩倡 +1 位作者 罗杰帮 李晓东 《航空材料学报》 北大核心 2025年第3期61-74,共14页
碳纤维增强热塑性复合材料(carbon fiber reinforced thermoplastic composite,CFRTP)凭借其比强度高、韧性强、可焊接,被广泛应用于航空航天领域;感应焊接是其构件制造的关键工艺,然而,感应焊接过程中多场高度复杂耦合,其演化及分布特... 碳纤维增强热塑性复合材料(carbon fiber reinforced thermoplastic composite,CFRTP)凭借其比强度高、韧性强、可焊接,被广泛应用于航空航天领域;感应焊接是其构件制造的关键工艺,然而,感应焊接过程中多场高度复杂耦合,其演化及分布特征尚不明晰,制约了构件的高效高质量生产。本研究通过耦合求解麦克斯韦方程组、傅里叶传热方程及弹塑性本构方程,构建CFRTP蒙皮桁条构件感应焊接过程磁-热-力耦合仿真模型,研究焊接过程磁、热及力的分布与演化特征。结果表明:在交变电磁场作用下,构件边缘区域磁场强度达1.45mT,模拟所得磁场、温度场与应力场均存在显著边缘效应,焊接过程界面温度可超500℃,该现象与高频涡流引起的趋肤效应密切相关;焊接过程中蒙皮底部两侧存在非对称、近半椭圆状的高温区域,且靠近立桁区域的温度显著高于远离立桁区域的温度;当电流频率从150 kHz增加至250 kHz,焊件上应力最大值从637 MPa增加至778 MPa,焊接界面处的非对称应力集中区域不断扩大;焊接过程温度场及焊后应力测量结果与模拟结果高度吻合,这有效验证所构建模型的准确性和适用性,本研究为CFRTP复杂构件感应焊接的工艺优化与质量控制提供了理论支撑。 展开更多
关键词 热塑性复合材料 磁-热-力耦合仿真 温度场 应力场 磁场 感应焊接
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TU2无氧铜的真空电子束焊接性能的有限元数值模拟分析
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作者 尹中会 王慧纯 +2 位作者 王少秋 马建国 刘振飞 《矿冶工程》 北大核心 2025年第4期180-185,共6页
为了在保证焊接接头质量的同时降低焊接能量消耗,通过SYSWELD仿真软件对TU2无氧铜电子束焊接时的焊接工艺参数进行优化。建立了30 mm厚TU2无氧铜板焊接模型与边界条件,根据电子束焊接的实际情况确定热源模型,改变焊接过程中能量消耗数... 为了在保证焊接接头质量的同时降低焊接能量消耗,通过SYSWELD仿真软件对TU2无氧铜电子束焊接时的焊接工艺参数进行优化。建立了30 mm厚TU2无氧铜板焊接模型与边界条件,根据电子束焊接的实际情况确定热源模型,改变焊接过程中能量消耗数值进行焊接仿真分析,并与实际焊接结果进行对比验证。结果表明,当双椭球热源能量输入为1260 J/mm、3D高斯热源能量输入为5000 J/mm时,不仅能保证铜板焊透,而且焊接消耗能量低,仿真得到的焊接熔池形貌和实际焊接结果基本一致,证明仿真设定的焊接参数在TU2焊接中的可行性,可为TU2焊接工艺参数优化提供依据。 展开更多
关键词 TU2 无氧铜 焊接 电子束焊接 焊接熔池 温度场 应力场 仿真分析
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太阳能热发电站高温熔盐罐基础设计关键参数研究 被引量:1
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作者 易自砚 李红星 +2 位作者 何邵华 赵晴 姜东 《太阳能学报》 北大核心 2025年第2期464-469,共6页
为实现高温熔盐罐基础在多场耦合作用下的结构设计,通过有限元对熔盐罐基础的温度场和应力场分布规律及关键参数敏感性进行分析。结果表明:初始环境温度与钢环板应力成反比;昼夜温差对基础影响较小,季节温差对基础影响较大;自重荷载作... 为实现高温熔盐罐基础在多场耦合作用下的结构设计,通过有限元对熔盐罐基础的温度场和应力场分布规律及关键参数敏感性进行分析。结果表明:初始环境温度与钢环板应力成反比;昼夜温差对基础影响较小,季节温差对基础影响较大;自重荷载作用下钢环板应力为温度作用下钢环板应力的3%,温度应力是熔盐罐基础结构设计的关键。 展开更多
关键词 太阳能热发电站 温度场 应力场 敏感性分析 熔盐罐基础
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高等级混凝土路面切缝时机的预测预警方法 被引量:1
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作者 柯劲波 杨碧宇 +1 位作者 郭为强 魏亚 《混凝土》 北大核心 2025年第1期187-192,共6页
基于有限差分法对混凝土路面的温度场、临界拉应力、早期强度性能等进行预测计算,以此提出一种实用的路面切缝时机的预测预警方法,并在我国当前唯一的一条采用机制砂配制的滑模摊铺混凝土路面高速公路上进行了验证。结果表明:通过数值... 基于有限差分法对混凝土路面的温度场、临界拉应力、早期强度性能等进行预测计算,以此提出一种实用的路面切缝时机的预测预警方法,并在我国当前唯一的一条采用机制砂配制的滑模摊铺混凝土路面高速公路上进行了验证。结果表明:通过数值模型预测的最早切缝时间与采用回弹强度法确定的切缝时间一致,表明该模型预测的强度结果与真实(回弹)强度接近。通过数值模型预测路面板内的最大拉应力,从而对最晚切缝时间做出预警,可以保障实际的断板率非常低(<2‰)。基于大量模型计算结果和实际工程数据,表明上午铺筑的路面应当天切缝,下午铺筑的路面应次日清晨以后切缝。当混凝土摊铺时的温度低于气温,且保温条件良好时,模型结果表明切缝时间窗口总体上延长2~4 h;当混凝土摊铺时的温度高于气温,或者寒潮来临、保温条件差时,切缝时间窗口应提前2 h。 展开更多
关键词 混凝土路面 应力预测 切缝时机 温度场 有限差分法
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热-结构耦合作用下压电式力传感器热应力分析
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作者 周远琴 李映君 +1 位作者 李宏宇 王桂从 《西安交通大学学报》 EI CAS 北大核心 2025年第1期194-205,共12页
针对极端环境下高温传感器的可靠性受限于热应力,导致传感器零漂和温漂甚至失效的问题,提出了一种基于热-结构耦合的高温压电式力传感器热应力计算方法及其有限元模型。基于平衡方程和热-弹性理论,建立了传感器热弹性力学物理方程,分析... 针对极端环境下高温传感器的可靠性受限于热应力,导致传感器零漂和温漂甚至失效的问题,提出了一种基于热-结构耦合的高温压电式力传感器热应力计算方法及其有限元模型。基于平衡方程和热-弹性理论,建立了传感器热弹性力学物理方程,分析了封装材料和温度对压电式力传感器热应力的影响规律。通过分析高温环境下压电式力传感器的热应力分布,确定传感器应力集中位置。对传感器热应力进行溯源,得到封装材料和晶组材料的热膨胀系数不一致导致热失配应力产生。将随机振动功率谱密度转换为加速度时域信号,利用多物理场耦合方法,分析得到传感器的最大热应力为134.61 MPa,小于材料的屈服强度300 MPa,验证了传感器在高温、高压和随机振动综合环境下具有良好的可靠性。通过研究氧化铝和氧化锆绝缘层对传感器最大热应力的影响,研究结果表明,温度为420℃时氧化铝绝缘层传感器的最大热应力比无绝缘层传感器的最大热应力小9.18 MPa,比氧化锆绝缘层传感器最大热应力小79.31 MPa,该工作可为高温环境下减小传感器热应力措施提供一定的参考。 展开更多
关键词 高温传感器 热应力 多物理场 压电
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钢轨砂带磨削温度场建模与有限元仿真
16
作者 王海鹏 李建勇 +1 位作者 赵超越 刘月明 《金刚石与磨料磨具工程》 北大核心 2025年第3期385-395,共11页
使用砂带磨削钢轨表层材料可去除钢轨病害、延长钢轨服役寿命,但磨削过程中砂带与钢轨的接触区域内会产生高温,磨削后钢轨表面的热塑性变形使钢轨表层和内部分别产生残余拉应力和残余压应力,加快钢轨损伤,准确掌握钢轨磨削过程中磨削参... 使用砂带磨削钢轨表层材料可去除钢轨病害、延长钢轨服役寿命,但磨削过程中砂带与钢轨的接触区域内会产生高温,磨削后钢轨表面的热塑性变形使钢轨表层和内部分别产生残余拉应力和残余压应力,加快钢轨损伤,准确掌握钢轨磨削过程中磨削参数对磨削温度的影响规律,可进一步提高钢轨磨削质量并延长钢轨服役寿命。为此,基于弹性接触理论和内凹接触轮驱动的钢轨砂带磨削过程,建立钢轨表面接触压力分布区域模型;根据磨削热产生和传导原理构建钢轨砂带磨削表面温度分布模型,且采用仿真分析法,分析磨削温度在磨削功率、进给速度、砂带速度和钢轨磨削深度影响下的变化规律,并对钢轨亚表层的磨削温度分布进行研究,验证温度场模型的正确性。结果表明:磨削区最高温度与磨削功率和砂带速度呈正相关,与进给速度和钢轨磨削深度呈负相关,且进给速度对温度的影响最显著。 展开更多
关键词 接触压力 磨削热 温升模型 磨削温度场
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湿式摩擦副接合过程热力学特性研究
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作者 张毅 王其良 +2 位作者 张兴波 王建梅 王效岗 《润滑与密封》 北大核心 2025年第4期65-72,88,共9页
温度对湿式摩擦副接合可靠性和热磨损失效具有重要影响。为研究湿式摩擦副接合过程中的热力学特性,以湿式离合器摩擦副为研究对象,建立承载力模型和摩擦转矩模型,利用Runge-Kutta数值积分法求解不同工况下湿式摩擦副接合特性。基于传热... 温度对湿式摩擦副接合可靠性和热磨损失效具有重要影响。为研究湿式摩擦副接合过程中的热力学特性,以湿式离合器摩擦副为研究对象,建立承载力模型和摩擦转矩模型,利用Runge-Kutta数值积分法求解不同工况下湿式摩擦副接合特性。基于传热理论,采用Abaqus分析软件建立湿式摩擦副热机耦合模型,采用直接耦合法分析摩擦副接合过程的温度场和应力场分布规律,研究相对转速、接合压力对对偶钢片热特性的影响。结果表明:摩擦界面温度场沿径向呈梯度分布,在靠外径处出现高温区,对偶钢片在接合开始和结束时刻出现高温热点,应力场分布规律同温度场分布规律一致;摩擦片油槽非接触区域存在强制对流换热,温度低于非油槽区;相对转速、接合压力对湿式摩擦副接合特性影响显著,相对转速越大,接合压力越小,湿式摩擦副接合时间越长,温度随转速的增加而增加,随接合压力的增大略有下降。分析结果为湿式离合器摩擦副热致磨损机制研究提供了参考。 展开更多
关键词 湿式摩擦副 温度场 应力场 接合特性 热机耦合
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层间搅拌摩擦加工对电弧增材制造铝合金温度场与应力场影响研究
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作者 刘莉 徐望辉 +3 位作者 刘锐哲 徐虎 黄永宪 董春林 《精密成形工程》 北大核心 2025年第6期177-186,共10页
目的针对电弧增材制造铝合金缺陷多、晶粒粗大、力学性能低的难题,采用电弧-搅拌摩擦加工复合增材制造的新工艺,研究层间搅拌摩擦加工对电弧增材制造铝合金温度场与应力场的影响。方法通过建立铝合金电弧(Wire and Arc Additive Manufac... 目的针对电弧增材制造铝合金缺陷多、晶粒粗大、力学性能低的难题,采用电弧-搅拌摩擦加工复合增材制造的新工艺,研究层间搅拌摩擦加工对电弧增材制造铝合金温度场与应力场的影响。方法通过建立铝合金电弧(Wire and Arc Additive Manufacturing,WAAM)-搅拌摩擦加工(Friction Stir Processing,FSP)复合增材的热力耦合模型,对单独电弧增材制造和WAAM-FSP复合增材过程中的温度场和应力场进行对比,分析层间FSP对电弧增材制造铝合金温度场和应力场的影响。结果在WAAM过程中,2319铝合金最高温度达到1575℃;在堆积下一道次时,前一道增材层峰值温度超过2319铝合金的液相线,使增材层发生部分重熔。层间FSP使增材试样峰值温度由1575℃升高至1619℃,在第一层增材时,层间FSP使工件的温度升高至约395℃。后续电弧增材及层间FSP对已增材层产生的温升影响随层数的增加而降低。此外,引入层间FSP后,增材构件起弧端、基板与堆积层交界处的应力集中面积减小,使熔敷层内峰值应力值降低约20 MPa。结论层间搅拌摩擦加工可降低增材工件的冷却速度以及温度梯度,同时层间FSP过程中产生的热力耦合作用使增材构件中的应力分布更均匀,解决了增材件中应力集中的问题。 展开更多
关键词 铝合金 电弧-搅拌摩擦加工复合增材 数值模拟 温度场 应力场
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煤炭地下气化关键特性多尺度研究进展
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作者 胡卓成 姚军 +4 位作者 孙海 李龙龙 安国强 武召辉 闫霞 《煤炭学报》 北大核心 2025年第8期3774-3796,共23页
煤炭地下气化(Underground Coal Gasification,UCG)作为一种清洁高效的煤炭开发利用技术,具有广阔的应用前景。从多尺度视角出发,系统探讨了UCG技术的“五多”特性(多相、多组分、多物理场耦合、多尺度、多流动模态)及其研究进展。在分... 煤炭地下气化(Underground Coal Gasification,UCG)作为一种清洁高效的煤炭开发利用技术,具有广阔的应用前景。从多尺度视角出发,系统探讨了UCG技术的“五多”特性(多相、多组分、多物理场耦合、多尺度、多流动模态)及其研究进展。在分子(纳米级)尺度上,通过试验和分子动力学模拟方法,揭示了煤炭热解和气化过程中的反应路径及机理,明确了气化剂类型、煤阶、灰分等因素对反应速率和产物组成的影响。在孔隙(微米~厘米级)尺度下,研究了高温和气化反应对煤体孔隙结构和物性演化的影响,在煤炭被加热的过程中,骨架逐渐软化,裂缝不断发育,孔隙相互连接,挥发分和焦油逐渐析出,强度持续降低。实验室(米级)尺度的研究通过构建与原位UCG相似的物理化学环境,开展物理模拟试验,重现了气化过程中的关键现象,如温度场、压力场变化、气化腔结构和气体产物生成,研究表明运行压力、气化剂注入方式、煤阶等因素对合成气热值和组分有显著影响。在矿场(百米~千米级)尺度下,数值模拟方法成为优化UCG方案的重要工具,热-力耦合和热-流-固-化耦合的数值模拟研究揭示了气化过程中气化腔体的稳定性、岩层变形、特征场发展、气化腔拓展以及合成气生成与运移规律,为优化UCG工艺参数、提高气化效率和安全性提供了理论支持。然而,UCG技术仍面临诸多挑战,包括“多相”“多组分”反应和赋存机理复杂、“多物理场”耦合特征的演化规律不清晰以及“多尺度效应”和“多流动模态”的综合影响。未来的研究应进一步加强多尺度下的基础研究,加强对超高温、高压、高应力环境下的多相多组分流体生成与运移过程探索,发展跨尺度关联方法,完善多物理场耦合机制,充分考虑多流动模态影响,综合考虑气化期高效生产与闭井期污染防控全周期协同影响,以推动UCG技术的工业化应用和可持续发展。 展开更多
关键词 煤炭地下气化 多尺度 关键物性 多物理场耦合 超高温高压高应力
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柔性电子器件元件阵列的热脉冲响应分析
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作者 卞纯燕 杨文成 缪馥星 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第5期676-686,共11页
柔性电子器件在工作时产生的热量,导致元件发生变形,极易影响其功能性.本研究建立了柔性电子器件元件阵列热脉冲响应的有限元分析模型,探讨了柔性电子器件元件封装层与基底层的层厚比对整体结构热稳定性的影响,以及柔性电子器件元件的... 柔性电子器件在工作时产生的热量,导致元件发生变形,极易影响其功能性.本研究建立了柔性电子器件元件阵列热脉冲响应的有限元分析模型,探讨了柔性电子器件元件封装层与基底层的层厚比对整体结构热稳定性的影响,以及柔性电子器件元件的热脉冲响应.初步得到:当热脉冲载荷从50 W/m~2增大至150 W/m~2时,功能层中心单元温度上升约0.47%,热应力增大约25.87%;若封装层与基底层的层厚比从0.2增大到5.0,功能层中心单元的热应力降低约92%,热应变降低约99%,沿层厚方向的位移降低约86%.初步结果可为柔性电子器件元件热脉冲载荷的优化设计和防护提供基础数据. 展开更多
关键词 柔性电子器件元件阵列 热脉冲响应 温度场 热应力 有限元分析
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