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热-力耦合作用下乏燃料剪切机运动副干摩擦行为研究
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作者 杨贺 董建鹏 +2 位作者 高峰 高山 谭傲霜 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第2期503-512,共10页
极端工况下乏燃料剪切机不锈钢滚轮运动副会出现卡死现象,滚动摩擦变为滑动摩擦,加之高辐照工况下难以润滑,导致轮轨运动副磨损严重。本文通过对经典Archard模型进行修正,建立了不锈钢干摩擦磨损的热-力耦合模型。对比试验表明,磨损预... 极端工况下乏燃料剪切机不锈钢滚轮运动副会出现卡死现象,滚动摩擦变为滑动摩擦,加之高辐照工况下难以润滑,导致轮轨运动副磨损严重。本文通过对经典Archard模型进行修正,建立了不锈钢干摩擦磨损的热-力耦合模型。对比试验表明,磨损预测的最大相对误差为9.34%,验证了所建立模型的有效性。利用本文所建模型研究了极限滑动工况下剪切滑车滚轮的摩擦行为。结果表明,随着滑动距离的增加,温度和Mises应力都呈先下降后上升的趋势,且对接触区域的影响范围逐渐扩大。本研究得到了滚轮磨损深度与滑动距离之间的定量映射规律,为提高乏燃料剪切机的可靠性提供理论依据。 展开更多
关键词 不锈钢运动副 干摩擦 Archard模型 热-力-磨损完全耦合
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热-水-力耦合作用下裂隙砂岩渗流和破坏特性研究 被引量:1
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作者 刘新荣 张馨元 +2 位作者 周小涵 张吉禄 王䶮 《重庆大学学报》 北大核心 2025年第3期66-80,共15页
研究热-水-力耦合作用下粗糙裂隙岩体渗流和破坏特性对探究水热型高地温隧道施工期温度场分布具有重要意义。通过室内热-水-力耦合三轴加荷试验和多物理场耦合数值模拟,分析不同初始岩温(25、50、75℃)和裂隙粗糙度(JRC)影响下砂岩的破... 研究热-水-力耦合作用下粗糙裂隙岩体渗流和破坏特性对探究水热型高地温隧道施工期温度场分布具有重要意义。通过室内热-水-力耦合三轴加荷试验和多物理场耦合数值模拟,分析不同初始岩温(25、50、75℃)和裂隙粗糙度(JRC)影响下砂岩的破坏模式及渗流传热特征。结果表明,1)在热-水-力耦合作用下,完整和裂隙砂岩的应力-应变曲线变化规律和破坏模式基本相同,应力-应变曲线经历初始压密阶段、弹性变形阶段、裂纹稳定扩展阶段、裂纹迅速扩展阶段以及峰后应力5个阶段,且渗透率-应变曲线变化规律与应力-应变曲线规律相呼应。2)预制裂隙的存在使砂岩的峰值强度降低了约7%,峰后应力阶段随JRC值的增加而减小,岩样由延性破坏转变为脆性破坏,而破裂面角度随JRC值的增加而增加,且粗糙裂隙试样从正弦曲线极值点产生剪切破坏。3)裂隙试样的渗透率在加载初期先降低到最小值,经历2阶段增长后渗透率达到最大值,前增长阶段主要渗流路径为岩石基质及预制裂隙,后增长阶段预制裂隙及衍生的细-宏观裂纹进一步拓宽了渗流通道,后阶段渗透率增速是前阶段的3倍。4)在此温况下,温度升高对渗透率初始值和最小值影响显著,对试样强度特性影响较小。 展开更多
关键词 --耦合 裂隙粗糙度 单裂隙砂岩 渗透率 破坏特征
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锂离子电池电化学-热-力多物理场耦合建模综述
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作者 杨凯 杨晓光 +2 位作者 王文伟 姜久春 南金瑞 《电源技术》 北大核心 2025年第5期887-897,共11页
建立模型预测锂离子电池在不同工况下的性能以及寿命的发挥,有助于缩短电池的设计和验证周期,实现电池全生命周期高可靠运维。锂离子电池在实际使用过程中需要受到外力的约束,力对电池的性能和寿命有着不可忽视的影响,在建模过程中同时... 建立模型预测锂离子电池在不同工况下的性能以及寿命的发挥,有助于缩短电池的设计和验证周期,实现电池全生命周期高可靠运维。锂离子电池在实际使用过程中需要受到外力的约束,力对电池的性能和寿命有着不可忽视的影响,在建模过程中同时考虑电化学、温度、力场及其之间的耦合成为了近年来的研究热点。针对锂离子电池电化学-热-力耦合建模的研究现状进行分析,介绍了电化学-热、电化学-热-力耦合性能模型以及老化模型的建模方法,综述了现阶段电化学-热-力耦合模型的研究进展,并展望了未来模型发展所亟需解决的关键技术挑战。 展开更多
关键词 锂离子电池 电化学--耦合建模 性能预测 寿命预测
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热-力耦合对HTCC气渗性能及孔结构的影响
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作者 张登祥 曾喆 蒋中明 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第6期177-184,218,共9页
为探究高韧性水泥基复合材料(HTCC)在热-力耦合作用下的气渗特性,试验制备HTCC并测试其轴向拉伸力学性能,根据CAES运行工况在压强10 MPa、温度150℃以内选取9个试验方案,对10组HTCC试件做温压同步循环加载后进行高压气体渗透及微结构试... 为探究高韧性水泥基复合材料(HTCC)在热-力耦合作用下的气渗特性,试验制备HTCC并测试其轴向拉伸力学性能,根据CAES运行工况在压强10 MPa、温度150℃以内选取9个试验方案,对10组HTCC试件做温压同步循环加载后进行高压气体渗透及微结构试验,测试热-力耦合作用对HTCC气渗性能及孔结构的影响。试验结果表明:HTCC拉压比可以达到0.16以上,峰值拉伸应变为0.7%以上,平均裂缝宽度为41~49μm,具有很好的抗拉韧性与裂缝控制能力;HTCC气体渗透率为10-18 m^(2)数量级,温压同步循环加载后渗透率均有明显增长,且温度与压强对渗透率的影响效果不同,渗透率对压强的变化更加敏感;气体渗透率随进气口压力的增加而逐渐减小,但当进气口压力超过3 MPa后,渗透率基本趋于稳定;当压强<7.5 MPa、且温度<100℃时,温压循环后HTCC渗透率能保持在10-18 m^(2)数量级以内,可以满足CAES抗渗性能要求。当压强达到10 MPa时,HTCC临界孔径增大,孔径粗化,抗渗性能迅速劣化。 展开更多
关键词 高韧性水泥基复合材料 -耦合 气渗性能 渗透率 孔结构
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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 塑性复合材料 --耦合仿真 温度场 磁场 感应焊接
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热-水-力多场耦合下高放废物处置库核心处置单元间距设计研究
6
作者 张奇 王驹 +3 位作者 刘江峰 曹胜飞 谢敬礼 成建峰 《岩土力学》 北大核心 2025年第8期2626-2638,共13页
高放废物核心处置单元在热-水-力耦合条件下的长期性能对于现场试验及处置库概念设计具有重要意义。以核心处置单元为研究对象,构建了相应热-水-力多场耦合模型,借助有限元数值模拟软件COMSOL Multiphysics,开展了不同处置方式下高放废... 高放废物核心处置单元在热-水-力耦合条件下的长期性能对于现场试验及处置库概念设计具有重要意义。以核心处置单元为研究对象,构建了相应热-水-力多场耦合模型,借助有限元数值模拟软件COMSOL Multiphysics,开展了不同处置方式下高放废物核心处置单元三维数值模拟研究。模拟结果表明,当竖直处置1个、2个和3个废物罐时,单场传热模拟下处置单元最小处置间距比热-水-力耦合下更大,这是因为单场传热模拟,不考虑缓冲材料吸水饱和度升高,缓冲材料热传导系数偏小所致,但单场传热模拟得出的处置间距,对于处置单元是偏安全的。随着处置坑内废物罐个数的增加,废物罐的平均处置面积略有增加,热场分析结果表明,一个处置坑处置一个废物罐时最能节省处置面积。当采用水平处置时,处置单元内热量向外传输比竖直处置时要慢,热场分析结果表明,竖直处置更能节省处置面积。 展开更多
关键词 高放废物地质处置 处置库概念设计 --耦合 数值模拟
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正交各向异性岩体热-力耦合行为的半解析解
7
作者 赵勇智 石振明 +1 位作者 彭铭 周洁 《同济大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第10期1518-1526,共9页
针对能源桩、地热发电等工程中普遍存在的岩体热-力耦合行为,引入涵盖模量各向异性、线性热膨胀系数各向异性及导热各向异性的控制方程;再根据变换微分求积法(TDQM)离散规则,在深度方向和时间维度上离散偏微分方程;考虑多种力荷载、热... 针对能源桩、地热发电等工程中普遍存在的岩体热-力耦合行为,引入涵盖模量各向异性、线性热膨胀系数各向异性及导热各向异性的控制方程;再根据变换微分求积法(TDQM)离散规则,在深度方向和时间维度上离散偏微分方程;考虑多种力荷载、热源及温度荷载形式,并引入内部连续条件和边界条件,得到层状正交各向异性岩体的热-力耦合解;通过算例验证理论正确性,并进行参数敏感性分析,为层状正交各向异性岩体热-力耦合行为分析提供依据。 展开更多
关键词 变换微分求积法 正交各向异性 各向异性 -耦合 敏感性分析
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液压滑阀热-粒耦合摩擦力及形貌特征研究
8
作者 刘欢 冀宏 +2 位作者 陈乾鹏 柴文伟 罗畅敏 《机床与液压》 北大核心 2025年第9期160-167,共8页
针对液压滑阀在高温和污染工况下易发生卡滞失效的问题,设计一种滑阀摩擦力测量装置,以研究热变形与颗粒污染物耦合作用下的摩擦力演化机制及阀芯表面形貌损伤特征。通过控制装置的温度并加入含有污染颗粒的油液,准确测量阀芯摩擦力的... 针对液压滑阀在高温和污染工况下易发生卡滞失效的问题,设计一种滑阀摩擦力测量装置,以研究热变形与颗粒污染物耦合作用下的摩擦力演化机制及阀芯表面形貌损伤特征。通过控制装置的温度并加入含有污染颗粒的油液,准确测量阀芯摩擦力的变化。采用三维表面形貌仪对试验后阀芯表面进行测量和图像采集。结果表明:颗粒单因素下,摩擦力较小且在一定范围内波动,峰值为0.32 N;热形变单因素下,摩擦力曲线相对平滑但是峰值较大,为12.66 N;热-粒耦合作用下,摩擦力具有波动性且峰值更大,为19.83 N;阀芯温度升高会显著增大颗粒的敏感性,导致摩擦力骤增;颗粒对阀芯局部产生显著的“犁削”作用,凹凸不平的表面形貌降低间隙润滑油膜质量,促使摩擦力骤增。 展开更多
关键词 液压滑阀 -耦合 污染颗粒 摩擦 磨损机制
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考虑热-力耦合影响的陶瓷基复合材料涡轮导向叶片热应力分析
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作者 刘晗霄 尤超 +2 位作者 吴奇宇 高希光 宋迎东 《推进技术》 北大核心 2025年第7期313-326,共14页
在陶瓷基复合材料(CMC)涡轮导向叶片的结构设计中,降低热应力水平是重要设计目标,需要开展CMC热、力学性能的综合调控。本文针对2.5D斜纹机织CMC(SiC/SiC),建立了能够反映真实细观结构特征的代表性体积单元(RVE)模型,开展了CMC等效热、... 在陶瓷基复合材料(CMC)涡轮导向叶片的结构设计中,降低热应力水平是重要设计目标,需要开展CMC热、力学性能的综合调控。本文针对2.5D斜纹机织CMC(SiC/SiC),建立了能够反映真实细观结构特征的代表性体积单元(RVE)模型,开展了CMC等效热、力性能(包括各向异性导热系数、线热膨胀系数和弹性模量)预测并加以试验验证。而后,基于参数化代表性体积单元模型开展了CMC热、力性能受编织参数影响的敏感性分析,筛选了影响CMC各向异性热、力性能的敏感设计参数。结果表明,对于2.5D机织CMC,等效热膨胀系数对编织参数的影响较小;而纱线厚度则是影响CMC面内导热系数及弹性模量的主要因素。在此基础上,选取了四组代表性2.5D机织参数,将其分别作为CMC涡轮导向叶片的叶身预制体方案,并分别针对无冷却和采用对流冷却的CMC叶片开展气热耦合与热应力分析,研究CMC各向异性热、力性能参数对叶片温度及热应力水平的耦合影响关系。研究表明,在对流冷却条件下,通过调整编织参数以增大叶身厚度方向导热系数,使叶身内外表面平均温度差降低24%,叶身内外表面平均周向热应力分别降低31%和38%。 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 涡轮导向叶片 代表性体积单元 -耦合
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热-力耦合作用下花岗岩粗糙裂隙渗透率演化规律 被引量:1
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作者 袁益龙 唐佳伟 +3 位作者 李鹏 何瑞敏 郭强 钟承昊 《吉林大学学报(地球科学版)》 北大核心 2025年第1期179-187,共9页
为研究热-力耦合作用对增强型地热系统热储裂隙渗透率演化的影响,利用含粗糙单裂隙的花岗岩试样,分别在加卸载围压为5~30 MPa,室温(25℃)、高温(150和180℃)条件下进行了流动-应力加卸载耦合实验,分析了应力加卸载引起的弹-塑性变形与... 为研究热-力耦合作用对增强型地热系统热储裂隙渗透率演化的影响,利用含粗糙单裂隙的花岗岩试样,分别在加卸载围压为5~30 MPa,室温(25℃)、高温(150和180℃)条件下进行了流动-应力加卸载耦合实验,分析了应力加卸载引起的弹-塑性变形与裂隙渗透率演化规律。结果表明:花岗岩粗糙裂隙渗透率与围压呈对数负相关关系。当温度分别为25、150和180℃时,加载阶段裂隙渗透率分别减小78%、90%和92%,卸载阶段裂隙渗透率仅分别恢复63%、26%和19%;这表明加卸载过程粗糙裂隙面在应力作用下发生了塑性变形,导致裂隙渗透率出现永久性衰减。当温度由25℃增加到150℃和180℃时,加卸载过程塑性变形导致粗糙裂隙的渗透率衰减率由15%分别上升至64%和73%;这表明塑性变形与裂隙表面接触微凸体发生的矿物颗粒破碎有关,高温条件下其影响更为显著。 展开更多
关键词 增强型地系统 裂隙 -耦合作用 流动实验 裂隙渗透率
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弥散型核燃料的辐照-热-力耦合断裂相场法
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作者 尹耀得 于红军 《力学学报》 北大核心 2025年第1期173-182,共10页
弥散型核燃料作为第4代核电技术的重要组成部分,以其反应均匀、温度梯度小及高燃耗等显著优势,在核电领域展现出重要应用前景.随着核电站设计服役年限的延长,为防止核裂变产物的泄露,弥散型核燃料元件断裂和失效行为的预测更加重要.断... 弥散型核燃料作为第4代核电技术的重要组成部分,以其反应均匀、温度梯度小及高燃耗等显著优势,在核电领域展现出重要应用前景.随着核电站设计服役年限的延长,为防止核裂变产物的泄露,弥散型核燃料元件断裂和失效行为的预测更加重要.断裂相场法是近年发展起来的计算断裂力学方法,并在多物理场作用下的复杂介质断裂行为预测上取得了成功.首先基于连续介质热力学建立了辐照-热-力耦合断裂相场方法用以预测弥散型核燃料在辐照、热应力和机械载荷共同作用下的断裂及传热行为.随后,分别对压水堆坏境下的弥散型核燃料代表性单元及整板的断裂行为进行了数值仿真计算,获得了弥散型核燃料内部的温度场、裂纹相场和静水压力场.结果显示:均匀颗粒分布的弥散型核燃料具有较小的温度梯度;基体中未发现裂纹,结构损伤形式以燃料颗粒断裂为主,裂纹在燃料颗粒边缘萌生并向内部扩展.本研究可为弥散型核燃料元件的断裂行为预测提供有效的计算模拟方法和数值分析依据. 展开更多
关键词 断裂相场法 辐照--耦合 弥散型核燃料 有限元模拟
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土石坝护坡冻胀破坏水-热-力耦合数值模拟研究 被引量:3
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作者 李卓 姜鑫 +3 位作者 张继勋 赵昱 王虞清 方艺翔 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期136-145,共10页
针对寒区土石坝护坡普遍存在的冻胀破坏问题,选取寒区某土石坝工程为研究对象,结合土石坝工程特点,建立考虑水-热-力耦合作用的有限元计算模型。研究护坡在库水位和坝体填土水分迁移作用下冻胀破坏全过程,分析土石坝温度场、水分场和位... 针对寒区土石坝护坡普遍存在的冻胀破坏问题,选取寒区某土石坝工程为研究对象,结合土石坝工程特点,建立考虑水-热-力耦合作用的有限元计算模型。研究护坡在库水位和坝体填土水分迁移作用下冻胀破坏全过程,分析土石坝温度场、水分场和位移场的变化规律,并将位移场有限元计算结果与实测冻胀变形资料进行对比,验证有限元计算结果。研究结果表明:冻胀作用对坝坡影响深度约为2 m,坝坡浅层0~2 m范围的温度变化受外界气温影响较大,坝体内部温度相对坝坡浅层变幅小,且有一定的滞后性;负温使坝坡浅层孔隙水相变成冰,宏观上表现为未冻水体积分数的降低,坝坡浅层土石混合体孔隙水相变、坝体填土内水分向坝坡迁移和冻结峰面向坝体内部移动是护坡冻胀破坏的主要因素;大坝坝坡计算冻胀量为20~30 cm,最大值为36 cm,计算结果与实测冻胀变形资料吻合;护坡冻胀破坏主要由砂砾料垫层、坝体填土等土石混合体冻胀及冰推力共同作用引起。研究结果可为寒区土石坝护坡设计提供参考。 展开更多
关键词 土石坝 护坡 冻胀破坏 --耦合 寒区
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基于电化学-热-力耦合模型的锂离子电池热失控研究 被引量:4
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作者 张赛 汪振毅 胡世旺 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期551-559,共9页
为提升锂离子电池的安全性能,减少由热失控导致的安全事故,分析电池温升的原因并有效降低其温度,依据电化学反应中浓度、电势与热模型中温度的相互影响关系,建立电化学-热-力耦合模型。通过模拟单电池和电池组温度分布的实时情况,分析... 为提升锂离子电池的安全性能,减少由热失控导致的安全事故,分析电池温升的原因并有效降低其温度,依据电化学反应中浓度、电势与热模型中温度的相互影响关系,建立电化学-热-力耦合模型。通过模拟单电池和电池组温度分布的实时情况,分析单电池温度不均匀分布和电池组温度正态分布情况的原因,探讨换热面积和流通量对散热量的影响,研究电池组中单体电池的位置分布及不同传热介质的散热情况。研究结果显示:低温和相对高温环境下,欧姆热、极化热及电化学反应热产热占比不同,但产热最高温度未达到电极材料与电解液分解反应的临界温度420 K;高温环境下,电池温度持续升高接近临界温度,出现热失控趋势,对流换热系数对电池影响较大。电池组间隙为10 mm和20 mm时,整体温度比间隙为0时分别降低了1.1%和1.8%;与无间隙电池组相比,以铜板和铝板为传热介质的电池组温度分别降低了2.0%和1.6%。 展开更多
关键词 安全工程 电化学--耦合 间隙电池组 对流换系数 失控
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BMS电路板多模块协同热-力耦合建模及仿真分析 被引量:1
14
作者 何莉萍 原江鑫 李耀东 《湖南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期135-144,共10页
针对现有电动汽车电池管理系统(BMS)电路板研究仅仅考虑单一功能模块的温度场及其散热效果,缺乏考虑BMS多个功能模块在温度场和力场下的相互影响及协同效应的研究的情况,以某商用BMS电路板为研究对象,采用ANSYS构建了表征BMS多模块协同... 针对现有电动汽车电池管理系统(BMS)电路板研究仅仅考虑单一功能模块的温度场及其散热效果,缺乏考虑BMS多个功能模块在温度场和力场下的相互影响及协同效应的研究的情况,以某商用BMS电路板为研究对象,采用ANSYS构建了表征BMS多模块协同作用下的热-力耦合数值仿真分析模型并验证了其有效性.在此基础上,针对BMS电路板各功能模块温度场及热变形行为开展了数值仿真研究.结果表明:BMS电路板温度分布不均,最大温差达20.5℃.均衡模块存在积热,温度高达54.4℃.高温导致电路板组件发生热膨胀变形,同时电路板约束诱发均衡模块及供电模块边缘的贴片电阻出现热应力集中,两者共同作用致使BMS均衡模块、供电模块产生凸起翘曲变形,且Z轴热变形量随着温度升高而增大,最大变形量达9.5μm,应针对BMS电路板上积热模块开展散热优化设计. 展开更多
关键词 电动汽车 BMS 多模块 温度场 变形 -耦合 仿真分析
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磨床整机热-力耦合特性建模方法与实验研究
15
作者 任利娟 闫伟健 +3 位作者 陈恪 李堃 王琦 张广鹏 《机床与液压》 北大核心 2024年第18期62-67,共6页
针对数控外圆磨床提出一种机床热-机械耦合的整机变形建模仿真方法,以实现磨床整机从加工至达到热平衡过程的热力耦合仿真分析。通过磨床加工中的热载荷和力载荷计算方法分析了力负荷与热负荷的耦合影响规律;对考虑强迫对流和自然对流... 针对数控外圆磨床提出一种机床热-机械耦合的整机变形建模仿真方法,以实现磨床整机从加工至达到热平衡过程的热力耦合仿真分析。通过磨床加工中的热载荷和力载荷计算方法分析了力负荷与热负荷的耦合影响规律;对考虑强迫对流和自然对流的各部件在不同边界条件下进行了分析计算,采用有限元分析了冷却液温度和环境温度对热力耦合变形的影响规律,通过实验测量磨床关键部件在误差敏感方向的温度分布和变形量,测量结果与仿真结果的变形方向一致,且幅值误差小于10%,验证了所建立的整机热-力耦合建模方法的有效性,为加工误差补偿提供理论和技术支持。 展开更多
关键词 数控外圆磨床 整机特性 -耦合建模 温升 变形
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力-热耦合作用下煤岩动力学特性和破碎机理研究 被引量:2
16
作者 李鹏龙 罗宁 +2 位作者 索云琛 柴亚博 孙锐 《爆破》 CSCD 北大核心 2024年第4期8-17,60,共11页
为了安全高效地进军深部煤炭资源开采,开展深地“三高一扰动”环境下煤岩的动态力学特性和破碎机理研究,采用自主改进的∅50 mm高温同步分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统,对25~200℃温度下煤岩进行动态冲击试验研究,并改进ZWT粘弹性本... 为了安全高效地进军深部煤炭资源开采,开展深地“三高一扰动”环境下煤岩的动态力学特性和破碎机理研究,采用自主改进的∅50 mm高温同步分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统,对25~200℃温度下煤岩进行动态冲击试验研究,并改进ZWT粘弹性本构模型建立考虑温度效应的煤岩动态本构方程,基于有限差分-离散元数值模拟研究高温效应对煤岩裂纹发育规律及其动态强度的影响。研究表明:高温冲击作用下煤岩的动态应力应变曲线可划分为四个阶段:压密阶段、弹性阶段、裂纹增长阶段和软化失效阶段;随着温度的增加,煤岩的动态抗压强度和动态弹性模量劣化明显,失效应变呈现增加趋势,吸收能则呈现W型波动趋势;破碎粒径减小,分形维数则呈现明显的线性增加,抗压强度越低,破碎程度越高,破碎模式更为复杂;基于ZWT改进后的动态本构模型良好地表达高温冲击后的应力应变关系,但对压密阶段的表达不甚理想;模拟和试验结果显示煤岩在150℃高温后水成分和吸附气体活跃析出,煤基质受热膨胀破裂,出现明显细观裂纹,并逐渐发育为贯通裂纹,其中以剪切裂纹为主。煤岩在100℃下动态压缩的裂纹发育从受撞击面发育贯通,高温劣化煤岩强度。研究结论为“三高一扰动”深部复杂地况下煤炭资源安全高效开采提供基础理论支持。 展开更多
关键词 深部煤岩 -耦合 分离式霍普金森压杆 动态本构模型 有限差分-离散元
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炸药热-力耦合响应机制研究进展
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作者 周静静 李子涵 +3 位作者 黄蒙 祝艳龙 丁黎 常海 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期446-455,共10页
炸药一般会在热-力耦合刺激下经历能量吸收和累积,易引起分解甚至燃烧爆炸。此过程较复杂,为深入探究炸药的热-力耦合响应机制,围绕炸药产品和炸药晶体,通过实验分析、有限元模拟、分子动力学模拟等多种研究手段,综述了热-力耦合响应机... 炸药一般会在热-力耦合刺激下经历能量吸收和累积,易引起分解甚至燃烧爆炸。此过程较复杂,为深入探究炸药的热-力耦合响应机制,围绕炸药产品和炸药晶体,通过实验分析、有限元模拟、分子动力学模拟等多种研究手段,综述了热-力耦合响应机制的相关进展。目前,聚焦炸药产品应用的研究工作,多通过实验分析、有限元模拟以及二者结合的方法展开;针对炸药晶体,围绕高温-高压耦合条件,进行热-力耦合响应机制研究工作,但与实际生产条件仍存在一定差距。在未来工作中,随着实验分析技术和各类模拟手段的持续发展,有望对炸药产品及晶体在热-力耦合刺激下,不同时间尺度、不同空间尺度的物理变化过程、化学反应过程开展更为详尽的探究,推动炸药热-力耦合响应机制的进一步深入,为实现炸药从安全性科学研究向实际应用奠定扎实的理论基础。 展开更多
关键词 -耦合 炸药 响应机制 晶体 安全性
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脑组织热-力耦合行为综述 被引量:1
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作者 秦璇 苏丽君 +3 位作者 万秀伟 陶泽 孙学超 卢天健 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2024年第6期670-690,共21页
脑组织是由固相与液相组成的饱和含液多孔材料,固、液、生理环境(尤其温度)之间相互作用,具体表现为脑组织内部温度场、渗流场、应力场相互影响的热-力耦合行为,故阐明脑组织的热-力耦合行为是理解大脑功能和疾病病理的关键.该文首先介... 脑组织是由固相与液相组成的饱和含液多孔材料,固、液、生理环境(尤其温度)之间相互作用,具体表现为脑组织内部温度场、渗流场、应力场相互影响的热-力耦合行为,故阐明脑组织的热-力耦合行为是理解大脑功能和疾病病理的关键.该文首先介绍了脑组织的传热学和力学性质,重点关注实验测量及应变率和温度的影响;其次,总结了描述脑组织热-力耦合行为的数理模型,包括力学模型、传热学模型和热-力耦合模型;最后,对该重要学科交叉领域进行了总结和展望. 展开更多
关键词 脑组织 学性质 物性 -耦合
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随机复合材料结构非线性热-力耦合模拟的统计高阶多尺度方法
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作者 董灏 崔俊芝 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期153-166,共14页
对于具有复杂随机细观构造的复合材料结构的非线性热-力耦合问题的随机多尺度建模和计算仍是一个具有挑战性的问题。本文发展了一个新的统计高阶多尺度方法,克服了随机多尺度问题直接模拟时巨大的计算量,实现了具有随机复合材料结构非... 对于具有复杂随机细观构造的复合材料结构的非线性热-力耦合问题的随机多尺度建模和计算仍是一个具有挑战性的问题。本文发展了一个新的统计高阶多尺度方法,克服了随机多尺度问题直接模拟时巨大的计算量,实现了具有随机复合材料结构非线性热-力耦合问题的数值模拟。借助统计多尺度渐近分析和泰勒级数方法,本文严格推导了可以精确分析随机复合材料结构宏-细观尺度非线性热-力耦合响应的统计高阶多尺度计算模型。然后,通过局部误差分析证明了统计高阶多尺度计算模型中高阶校正项在保持计算模型局部能量和动量守恒的重要意义。进一步,建立了可以高效模拟随机复合材料结构非线性热-力耦合行为的具有离线和在线两阶段的时空多尺度算法。最后,通过数值实验验证了统计高阶多尺度方法的计算高效率和高精度。 展开更多
关键词 随机复合材料结构 非线性-耦合模拟 统计高阶多尺度计算模型 时空多尺度算法 局部误差分析
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高温高压深井磨损套管应力热-结构耦合场分析 被引量:6
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作者 姜学海 王耀峰 窦益华 《石油机械》 北大核心 2009年第6期19-23,共5页
建立了含磨损缺陷套管-水泥环-地层有限元计算模型,采用ANSYS软件的间接法实现热应力和外载荷的热-结构耦合场分析,研究了高温高压深井中温度对含磨损缺陷套管强度的影响规律,为高温高压深井井下套管强度计算和安全性分析提供了理论依... 建立了含磨损缺陷套管-水泥环-地层有限元计算模型,采用ANSYS软件的间接法实现热应力和外载荷的热-结构耦合场分析,研究了高温高压深井中温度对含磨损缺陷套管强度的影响规律,为高温高压深井井下套管强度计算和安全性分析提供了理论依据。实例分析表明,磨损明显改变了套管应力分布的非均匀性,套管内最大等效应力随着温度的增加而增加;常温下套管可承受40%的磨损而不至损坏;当井下温度超过250℃时,即使套管完整没有含磨损缺陷,此时套管内的最大应力已经超过套管的最小屈服强度;在正常的温度梯度下,位于井下5080 m处的Φ139.7 mm(5(1/2)英寸)套管所能承受的最大磨损程度为10%。 展开更多
关键词 高温高压 深井 磨损套管 分布 -结构耦合
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