热-结构耦合

摘要： 以液氢温区下的单温区低温双管道为研究对象,对其进行了热流分析,建立了数学模型及几何模型,采用有限元方法进行了热-结构耦合分析求解,分析了不同壁厚下漏热、应力及形变的变化规律,和不同隔热孔径下的漏热、应力及形变的变化规律。研究结果表明:壁厚减小,漏热值减少,绝热支撑总体应力增加,支撑形变增大;相同壁厚下,隔热孔孔径增大,漏热值减小,支撑应力减小,形变增大。最终,针对某工程使用的单温区双低温管道,拟合出了壁厚与各个参数量的曲线、方程及漏热值与最大应力的函数方程式,得出最薄壁厚可取为0.638 mm。针对隔热孔孔径的优化,拟合出了孔径与漏热及最大形变的曲线、函数,确定了支撑的最优孔径为82.9 mm。

摘要： 针对矿用车辆在紧急制动工况下高强度制动会引起的制动失效问题,使用Ansysworkbech软件对摩擦盘在紧急制动工况下的温度变化进行分析,并通过台架试验验证仿真分析的有效性。考虑材料因素对制动器温升特性的影响,利用正交试验和交互作用分析确定影响摩擦盘温升最显著的材料因素以及各因素之间的交互作用对温升的影响。结果表明:摩擦盘温升随热膨胀系数和弹性模量的增加而增加,而随着导热系数的增加有所下降;影响摩擦盘温升的最显著因素为热膨胀系数,其次为导热系数,最后为弹性模量;在多因素交互分析中,弹性模量与热膨胀系数的交互作用以及导热系数与热膨胀系数的交互作用显著,而弹性模量与导热系数具有交互作用,但对温升影响较小。

摘要： 分析了当前国内企业在钛合金热成形成产线中使用的螺栓压板连接机构的优缺点。根据钛合金热成形成产时的模具安装要求,设计了一种耐高温圆偏心夹紧机构。通过计算,获得了偏心轮的尺寸参数和能提供夹紧力的范围。通过Ansys workbench模块对夹具臂进行热-结构耦合分析,根据结果对夹具臂结构薄弱的部位进行了改进。对改进后的夹具臂再次进行热结构耦合分析的结果表明:夹具臂在高温工作状态下最大应力小于400MPa,最大变形为1.0945mm,可以满足高温下的工作要求。

摘要： 运用有限元软件,对LNG联运罐箱的低温安全阀进行温度场和热结构耦合应力场的计算,分析阀门温度场、耦合应力场的变化规律并进行应力校核。结合研制样机的实际低温实验测试数据,验证了数值模拟方法的合理性和有效性,并得出了相关结论,可为低温安全阀的结构优化、产品研制提供一定的数据参考。

摘要： 为研究高强埋弧焊接圆钢管纵向残余应力分布规律及影响因素,考虑了高强钢材非线性物理材料属性和焊接过程中的相变潜热,以均匀热源模型模拟第一道次熔化极气体保护焊(GMAW)热源,以双椭球热源模型模拟第二、三道次埋弧焊(SAW)热源,通过单元生死功能模拟焊缝生长过程,并在焊接荷载步间不断修正钢管与空气热传递的表面积,对3道次焊接工艺进行了热-结构耦合瞬态分析并根据拓展的有限元模型研究了焊接方向、道间温度、焊接速度对纵向残余应力分布的影响。与试验对比表明:有限元模型可对焊接纵向残余应力进行预测并为焊接工艺提供建议。高强埋弧焊接圆钢管纵向残余应力分布形式为:焊缝附近残余拉应力接近钢管屈服,随着距焊缝距离增大转变为残余压应力最大值后再次变为残余拉应力。焊接工艺建议:第一和第三道次焊接方向相同而第二道次反向,GMAW焊接速度为4 mm/s,SAW焊接速度为6 mm/s,在冷却时间成本可控范围内道间温度应控制在最低。

摘要： 结合同步器实际结构和工作条件,运用AMESim、Matlab以及Abaqus软件建立同步器换挡动力学模型、摩擦副摩擦接触机理模型以及有限元分析模型,采用热结构耦合法对同步器同步过程中的温度特性进行仿真研究。从同步器力学响应出发,结合同步器摩擦接触机理与热分析理论,对同步器同步阶段摩擦接触区域的热学特性进行建模、仿真与分析,结论表明模型最高温度位置处于在整个摩擦区域中间部位,同步锁环摩擦衬片摩擦面的最高温度为106.0°C,啮合齿圈摩擦锥面的最高温度为78.3°C。通过对同步器摩擦接触面温度场的分析为后续对其摩擦接触面热失效形式与机理的分析奠定了基础。

摘要： 对不同材料参数下盘式制动器热应力与结构应力的耦合场进行仿真分析,得出了各组不同材料参数对应的制动器制动过程的温度场云图和耦合应力云图。对比发现:增大制动盘的弹性模量会导致制动温升减小、应力集中现象加重、制动盘的刚度变大、制动器各阶固有频率升高、低频稳定性增强;增大导热系数,能让制动温升减小、应力集中现象减弱,对制动器的稳定性起到改善作用;而热膨胀系数的增大会导致制动温升与应力集中现象更加严重,对制动器的稳定性产生不利影响。

摘要： 机械密封广泛用于石化装置旋转设备的轴封,本文对某石化装置中可选的两种密封方案进行对比研究。概述了53B冲洗系统湿密封和74冲洗系统干气密封的特点及适用范围。从操作维护便利性、环境友好性、使用寿命、能耗及造价等方面,对比了某石化装置中两种冲洗方案的使用情况。基于有限元分析软件ANSYS Workbench,充分考虑了动静环对流传热、密封面的黏性剪切热和搅拌热,建立了两种冲洗方案动静环的数值分析模型。稳态热分析得到其温度场,对比两种冲洗方案密封面的温度分布情况;在热分析的基础上,对密封面进行热结构耦合分析,对比密封环的变形。

摘要： 随着近年来轨道交通车辆的轻量化、长寿命的要求不断提高,部分车辆制动盘的材料研究与应用逐渐由铸铁、铸钢转移到陶瓷基复合、铝基复合等材料上。为进一步研究铝合金制动盘的材料性能对设计方案的影响,通过制动盘台架试验结果对热容量分析参数进行修正,完成制动盘热容量分析精确建模,并基于热容量分析对铝合金制动盘进行热-结构耦合分析,实现铝合金制动盘结构设计方案的优化。

摘要： 对后驱动单轮周盘式制动器进行了研究,探究周盘式制动器的生热机理,建立热-结构耦合仿真分析,预测制动器可能出现的失效形式。在试验台架上进行了连续制动实验,为新型制动器提供理论和实践的支撑。通过定时记录不同测量点的温度变化,结合台架实验可以看出,随着循环制动的进行,每次制动周期的最高温度基本上呈梯度式增加,而且实验和仿真结果基本吻合,实验和有限元仿真的最大误差为8.29°C,验证了有限元分析的可靠性,为之后的生产设计和整车实验提供理论依据和实验支撑。

摘要： 目的:皮卫星与其星箭分离机构间采用筒状导轨-间隙配合方式实现星箭连接分离,在发射过程中由于受内外热源影响,其配合间隙将发生变化,可能导致卫星任务失败.对皮卫星与星箭分离机构进行热结构耦合分析,可为合理设计皮卫星与导轨面间配合间隙提供指导,确保皮卫星安全可靠分离.方法:在充分考虑皮卫星发射过程中卫星与地球、卫星与太阳几何关系的基础上,计算了皮卫星及其星箭分离机构在卫星发射过程中所吸收外热流,通过有限元分析求解了卫星发射过程中的温度场和热变形情况.并在此基础上设计了皮卫星与导轨间配合间隙.结果:分析结果显示:受冷黑环境和传导热流影响,卫星与导轨面背阴面变形较大,但皮卫星外壳和导轨面总体并未发生大的扭曲形变,皮卫星与导轨面间的配合间隙最大变化量为62.3μm.结论:皮卫星及其星箭分离机构在高低温试验后能正常分离,在轨星箭分离姿态与仿真结果吻合.上述试验充分验证了卫星与导轨间配合间隙设计的合理性,可用于指导皮卫星星箭分离机构的结构设计和热控制设计.

摘要： 将国内外法兰连接设计常用方法特点进行简要介绍,并利用有限元软件对法兰接头进行稳态温度场分析及热-结构耦合分析,分析法兰接头的温度分布情况,以及螺栓和垫片应力的分布.探讨不同法兰设计方法对法兰接头的应力分布的影响.结果表明,温度分析中法兰、螺栓、垫片沿径向方向有明显的温度梯度;热-结构耦合分析中,与EN法相比,ASME法计算出的螺栓载荷作用下的垫片沿径向应力差值较大,这表明采用ASME计算得到的螺栓预紧力下,法兰密封面压紧不均匀.

摘要： 将国内外法兰连接设计常用方法特点进行简要介绍,并利用有限元软件对法兰接头进行稳态温度场分析及热-结构耦合分析,分析法兰接头的温度分布情况,以及螺栓和垫片应力的分布.探讨不同法兰设计方法对法兰接头的应力分布的影响.结果表明,温度分析中法兰、螺栓、垫片沿径向方向有明显的温度梯度;热-结构耦合分析中,与EN法相比,ASME法计算出的螺栓载荷作用下的垫片沿径向应力差值较大,这表明采用ASME计算得到的螺栓预紧力下,法兰密封面压紧不均匀.

摘要： 将国内外法兰连接设计常用方法特点进行简要介绍,并利用有限元软件对法兰接头进行稳态温度场分析及热-结构耦合分析,分析法兰接头的温度分布情况,以及螺栓和垫片应力的分布.探讨不同法兰设计方法对法兰接头的应力分布的影响.结果表明,温度分析中法兰、螺栓、垫片沿径向方向有明显的温度梯度;热-结构耦合分析中,与EN法相比,ASME法计算出的螺栓载荷作用下的垫片沿径向应力差值较大,这表明采用ASME计算得到的螺栓预紧力下,法兰密封面压紧不均匀.

摘要： 将国内外法兰连接设计常用方法特点进行简要介绍,并利用有限元软件对法兰接头进行稳态温度场分析及热-结构耦合分析,分析法兰接头的温度分布情况,以及螺栓和垫片应力的分布.探讨不同法兰设计方法对法兰接头的应力分布的影响.结果表明,温度分析中法兰、螺栓、垫片沿径向方向有明显的温度梯度;热-结构耦合分析中,与EN法相比,ASME法计算出的螺栓载荷作用下的垫片沿径向应力差值较大,这表明采用ASME计算得到的螺栓预紧力下,法兰密封面压紧不均匀.

摘要： 本文以直径120m全封闭圆形料仓为研究对象,考虑了不均匀贮料堆载、网壳-钢筋混凝土圆仓结构-基础-地基共同作用、以及热-结构耦合影响.根据环形预应力筋的作用机理,采用等效荷载法模拟预应力作用.通过比较预应力对满载和空载两种情况下圆形料仓力学性能的影响来说明预应力作用.

摘要： 本文以直径120m全封闭圆形料仓为研究对象,考虑了不均匀贮料堆载、网壳-钢筋混凝土圆仓结构-基础-地基共同作用、以及热-结构耦合影响.根据环形预应力筋的作用机理,采用等效荷载法模拟预应力作用.通过比较预应力对满载和空载两种情况下圆形料仓力学性能的影响来说明预应力作用.

摘要： 本文以直径120m全封闭圆形料仓为研究对象,考虑了不均匀贮料堆载、网壳-钢筋混凝土圆仓结构-基础-地基共同作用、以及热-结构耦合影响.根据环形预应力筋的作用机理,采用等效荷载法模拟预应力作用.通过比较预应力对满载和空载两种情况下圆形料仓力学性能的影响来说明预应力作用.

摘要： 本文以直径120m全封闭圆形料仓为研究对象,考虑了不均匀贮料堆载、网壳-钢筋混凝土圆仓结构-基础-地基共同作用、以及热-结构耦合影响.根据环形预应力筋的作用机理,采用等效荷载法模拟预应力作用.通过比较预应力对满载和空载两种情况下圆形料仓力学性能的影响来说明预应力作用.

摘要： 电容液位计是目前国内氢氧火箭发动机试验中液氢、液氧液位和流量测量的主要设备.为了保证设计的合理性和测量精度,需要考虑低温热力学对液位计应力、应变的影响.本文基于多物理场耦合有限元分析理论,进行热-结构耦合分析.以液氧贮箱中的电容液位计为分析对象,充分考虑发动机试验供应低温推进剂时,材料低温非线性热物理性能影响、不同气液分界面高度影响、贮箱压力影响、低温流体压力影响、重力影响等共同作用,确定低温贮箱内液位计的温度、应力和应变分布及内在规律.仿真计算结果可以直观、有效地反映实际工况下低温环境对液位计的影响,对工程设计具有积极作用,如应力分布和低温收缩量可以指导液位计的材料选择、连接补偿设计以及精度校准等工作.

摘要： 本发明公开了一种基于ANSYS‑APDL语言开发的复杂热环境下球形光学头罩瞬态热‑结构耦合分析方法，包括以下步骤：一、基于APDL语言的任意球形光学头罩有限元模型的建立；二、基于APDL语言的球形光学头罩计算时间参数以及材料物理参数的确定；三、基于APDL语言的随时间变化的热流密度以及气动压力的换热以及力边界条件的加载；四、基于APDL语言的求解控制以及结果后处理。相比较直接采用用户界面进行分析的过程，本发明避免了同一类问题多次进行加载费事、费力、易错等缺点，而且通过宏的使用成功实现了头罩外表面热流密度和气动压力随时间变化情况下头罩气动热响应的动态计算。

摘要： 本发明公开了一种基于热耦合结构的二维超导纳米线像元阵列结构及成像器。该像元阵列结构包括双层超导纳米线成像器件，上层超导纳米线成像器件和下层超导纳米线成像器件为相互独立工作的两支单光子探测系统，由中间绝缘层隔开，通过单层超导纳米线成像器件响应光子后的热效应传递至另一层超导纳米线成像器件触发该另一层超导纳米线成像器件，实现双层超导纳米线响应输出信号。本发明能有效实现大阵列超导纳米线成像，是一种利用微纳传热物理模型的超导纳米线成像器，本发明拓展了超导纳米线成像器的象素规模，提升了像元占空比，提升了超导纳米线延迟线读出成像器的探测效率，实现了红外波段成像的亚波段像素空间分辨率。

摘要： 本发明公开了一种倾斜工作条件下的主轴系统热‑结构耦合特性模型创建方法，包括如下步骤：1)创建轴倾斜工作条件下主轴系统的热‑结构耦合特性仿真模型，并将倾斜工作条件下的主轴系统的热源和热边界条件应用于所述热‑结构耦合特性仿真模型；2)根据所述热‑结构耦合特性仿真模型对主轴系统进行瞬态分析；3)比较相邻两个迭代子步骤中的主轴的温度，若满足收敛条件，则进入步骤4)；若不满足收敛条件，则进入步骤5)；4)结束分析，保存轴系统中所有温度节点的温度；5)更新主轴系统的热源和热边界条件；6)循环步骤2)和步骤3)，直至满足收敛条件。本发明还公开了一种倾斜工作条件下的主轴系统热误差建模方法。

摘要： 本发明涉及一种烧蚀热防护系统结构气动热/传热耦合分析方法，步骤如下：获得烧蚀热防护区域的气动热环境数据；制备烧蚀材料分层传感器；基于电弧风洞开展带分层温度/烧蚀传感器的平板热考核试验，获得试验条件下材料内部的温度以及热解厚度变化规律；开展考虑烧蚀效应的材料高温热物性参数辨识研究，获得动态气动加热条件下烧蚀材料热导率、比热容等热物性参数随温度的变化关系；根据得到辨识数据和得到的烧蚀热防护区域的气动热环境数据开展烧蚀热防护系统气动热/传热耦合分析。本发明能够有效解决烧蚀热防护系统的结构热响应精确评估难题。

摘要： 一种仿生肺泡布局的多球耦合相变储热材料结构及储热罐，属于相变储热技术领域。解决了现有传统单球形状的相变储热材料存在换热速率和储热密度较低，难以满足对高换热速率和高储热密度需求的问题。技术要点：该结构具有多个相变储热球，多个相变储热球通过仿生不同肺泡数量耦合构成肺泡储热球模型；当相变储热球个数为三时，构成仿生三肺泡储热球模型；当相变储热球个数为四时，仿生四肺泡储热球模型；当相变储热球个数为五时，仿生五肺泡储热球模型。储热罐，包括罐体和填充至其内的仿生肺泡布局的多球耦合相变储热材料。本发明通过仿生肺泡布置，对相变储热材料的形状进行改进，提高储热系统的储热速率和储热密度，具有广阔的应用前景。

摘要： 本发明公开了一种基于ANSYS-APDL语言开发的复杂热环境下球形光学头罩瞬态热-结构耦合分析方法，包括以下步骤：一、基于APDL语言的任意球形光学头罩有限元模型的建立；二、基于APDL语言的球形光学头罩计算时间参数以及材料物理参数的确定；三、基于APDL语言的随时间变化的热流密度以及气动压力的换热以及力边界条件的加载；四、基于APDL语言的求解控制以及结果后处理。相比较直接采用用户界面进行分析的过程，本发明避免了同一类问题多次进行加载费事、费力、易错等缺点，而且通过宏的使用成功实现了头罩外表面热流密度和气动压力随时间变化情况下头罩气动热响应的动态计算。

摘要： 本发明公开了一种基于热耦合结构的二维超导纳米线像元阵列结构及成像器。该像元阵列结构包括双层超导纳米线成像器件，上层超导纳米线成像器件和下层超导纳米线成像器件为相互独立工作的两支单光子探测系统，由中间绝缘层隔开，通过单层超导纳米线成像器件响应光子后的热效应传递至另一层超导纳米线成像器件触发该另一层超导纳米线成像器件，实现双层超导纳米线响应输出信号。本发明能有效实现大阵列超导纳米线成像，是一种利用微纳传热物理模型的超导纳米线成像器，本发明拓展了超导纳米线成像器的象素规模，提升了像元占空比，提升了超导纳米线延迟线读出成像器的探测效率，实现了红外波段成像的亚波段像素空间分辨率。

摘要： 本实用新型提出一种热磁场耦合的3D玻璃热弯机退火结构，该退火结构的传动机构上依次设置有进料口、加热腔室、三个退火工作腔室和出料口，进料口、加热腔室和三个退火工作腔室均设置有温度传感器，三个独立的退火工作腔室的退火设置温度依次递减，加磁组件布置在加热腔室和三个退火工作腔室的外部。解决了传统退火会因玻璃与模具的接触程度以及模具的导热性而导致玻璃散热不均匀，产生温度差进而使玻璃产生残余应力，使玻璃的成型质量降低的问题，提供一种能有效降低玻璃因退火而产生的残余应力，同时改善玻璃的表面质量，延长玻璃使用寿命的热磁场耦合的3D玻璃热弯机退火结构。

摘要： 本发明提供考虑结构间隙的固体火箭发动机喷管热结构耦合分析方法，包括S1:建立喷管内流场模型，确定沿喷管轴向不同位置截面积，通过牛顿迭代方法进行喷管内流场准一维等熵流动分析；S2：采用巴兹公式，确定喷管对流换热系数边界；S3：建立喷管热结构数值分析工程；建立喷管热防护结构的二维轴对称模型；建立喷管热防护结构的材料模型；S4：进行喷管热防护结构传热数值分析，包括模型设置、材料设定、接触设置、网格划分、求解参数设置、边界条件设置和求解及结果后处理；S5：进行喷管热防护结构热应力数值分析，包括求解参数设置、边界条件设置、求解和结果后处理。该方法丰富固体火箭发动机精细化分析方法，提高设计、分析技术水平。

摘要： 本发明提供考虑结构间隙的固体火箭发动机喷管热结构耦合分析方法，包括S1:建立喷管内流场模型，确定沿喷管轴向不同位置截面积，通过牛顿迭代方法进行喷管内流场准一维等熵流动分析；S2：采用巴兹公式，确定喷管对流换热系数边界；S3：建立喷管热结构数值分析工程；建立喷管热防护结构的二维轴对称模型；建立喷管热防护结构的材料模型；S4：进行喷管热防护结构传热数值分析，包括模型设置、材料设定、接触设置、网格划分、求解参数设置、边界条件设置和求解及结果后处理；S5：进行喷管热防护结构热应力数值分析，包括求解参数设置、边界条件设置、求解和结果后处理。该方法丰富固体火箭发动机精细化分析方法，提高设计、分析技术水平。