点焊瞬态热过程的有限元分析

基于ANSYS有限元分析系统,建立了用于点焊瞬态热过程分析的电热耦合有限元模型.分析中考虑了随温度变化的材料特性参数、相变问题以及对流边界条件等,对点焊过程中的接触问题进行了适当简化,以避免耗时的迭代算法.通过对低碳钢薄板的分析,得到了整个焊接过程的热历程以及焊件各部位的温度分布,并且可以求得焊核及热影响区的形状和尺寸,同时本模型也可用于其它材料的点焊过程分析.     

大型空间结构的热-结构动力学分析

空间结构在辐射换热条件下的热诱发振动是导致空间结构失效的一种典型模式。弄清热诱发振动的机理是理解热诱发振动失效的基础。本文针对常见的空间薄壁杆件结构，提出了一种能够对复杂结构及加热条件进行比较准确的温度场和热诱发振动分析的有限元方法。首先利用一种Founer-有限元方法，同时考虑杆截面内平均温度和温差，求解了包含辐射非线性的瞬态热传导问题，并推荐了一种有效降低求解规模的减缩近似方法-Lanczos方法。在此基础上，用有限元法求解了杆件结构的热诱发振动问题，并就杆截面内平均温度和温差对结构振动的影响以及最大动静态响应的比值分别进行了讨论．合理地解释了一类常见的热诱发振动现象，本文的数值算例说明了这点。     

基于相敏瞬态热反射系统的多层热界面材料的拟合研究

厚度微米级热界面材料的热物性参数,可通过相敏瞬态热反射测量法拟合得出。本文对该方法的原理进行了发展研究:基于数据测量过程中,不同调制频率区间对应在样品中的热穿透深度不同(高频区间内热穿透深度小,低频区间内热穿透深度大),提出针对多层材料,分频率段依次对各层热参数拟合的方法。本方法的途径是通过不同频率区间的选择,沿着热穿透方向依次对各层参数进行拟合,从而减少后层材料未知参数对当前层参数拟合的影响,同时减少对已知参数条件的要求,提高了拟合结果的质量。用本文方法对四层材料样品做了测量及拟合数据对比,结果表明拟合结果相对误差保持在±8%之内,同时对界面热导的信号敏感度进行了分析,发现拟合参数的信号敏感度依赖于频率的选择。     

有限元瞬态响应分析软件的一种并行开发方法

瞬态响应分析是有限元动力分析的重要内容之一，而串行计算机上运行的有限元软件在解题规模和速度上都受到很大限制。为此，基于系统集成思想对串行有限元软件进行并行开发。分析得出了瞬态响应分析并行开发的重点——位移方程组的瞬态响应，给出了线性方程组并行求解的思路和实现方法。用一个实例系统的实现验证了上述开发思路，从而也为并行应用软件开发探索了一条新的途径；最后对并行求解程序进行了算例验证。     

瞬态温度场作用下冰载荷计算

给出了关于冰的粘弹性微分本构模型的广义变分原理和冰载荷计算的有限元方法。修正的增量粘弹性矩阵有效地加速了迭代过程，计算了瞬态温度场下冰内压应力分布及对结构物作用力。其结果与实测数据定性吻合。     

单壁碳纳米管在癌症激光热疗中的热分析

为了研究单壁碳纳米管(SWNTs)在癌症热疗中的应用,本文采用ANSYS软件并进行二次开发,建立了表面随机分布SWNTs的癌细胞生物组织的三维有限元模型;对该模型进行了激光作用下的热分析,并将结果与已有的多壁碳纳米管(MWNTs)相关实验进行了对比;通过数值算例研究了SWNTs的数量、形态参数、激光强度等因素对其瞬态温度场的影响。结果表明:溶液温度随MWNTs数量和时间的增加而增加,且两者的变化趋势是一致的;细胞的中心瞬时温度随SWNTs的数量、长度、半径、激光强度的增加而增加,且均表现为线性增长。     

推力轴承瞬态启动油膜热不稳定性的线性分析

以简化推力轴承为对象 ,理论上证明了推力轴承运行时存在热不稳定性 ,采用小扰动分析法得到了油膜温度的扰动方程 ,应用简正模态分析法推导了无量纲热不稳定性准则数以及推力轴承运行的热不稳定性准则 .     

间隙元在钻柱瞬态动力学分析中的应用

为了描述钻柱与井壁的随机碰撞接触状态，本文构造了动力间隙元，并推导了动力间隙元的相对压缩量和迭代求解格式。把动力间隙元与梁单元相结合，采用Newmark直接积分法和冲量定理，进行了钻柱碰撞接触非线性瞬态动力学分析。经工程应用表明，构造的动力间隙元能够描述钻柱的碰撞接触状态，所设计的偏心防斜钻具已在大庆油田得到应用，取得了明显的经济和社会效益。     

瞬态耦合热弹塑性接触有限元分析方法

在弹性接触问题有限元混合法的基础上,把材料非线性和表面非线性两种迭代过程耦合,在瞬态温度场分析中将伽辽金法和向后差分法结合,并用混合法进行热接触迭代,把瞬态温度场分析和弹塑性接触分析耦合。提出了一种瞬态耦合热弹塑性接触有限元分析方法,并已成功地用于核容器的密封分析。     

天线反射面精度和结构体系的可靠性分析

本文对随机风压荷载作用下天线反射面精度和结构体系的可靠性进行了分析，通过构造等价事件，导出了反射面精度可靠性计算公式。利用载荷增量法确定出结构的主要破坏模式，并利用坏阶矩理论和Ditlevsen狭边界法求得结构体系的可靠度，文中给出了一个计算实例。     

基于混合数值法的功能梯度材料板瞬态热响应分析

采用混合数值法分析了功能梯度材料板中瞬态热响应问题.功能梯度材料板的材料特性沿板厚方向连续变化,在梯度板中心作用温度变化的热源,此热源沿板厚方向连续分布.得出了温度变化对梯度板的影响,观测点处的位移响应与应力变化随时间分布的曲线以及瞬态的位移响应.研究表明,温度变化对板的作用效果与外载作用对板的作用效果是相当的.此研究是对混合数值法的在热领域应用的延伸与开拓,对热响应问题的研究具有一定的指导意义.     

基于圆筒模型的热障涂层安定分析

热载荷作用下,由于热障涂层(thermal barrier coatings, TBCs) 各层材料的热不匹配以及材料参数的温度相关等因素,会使热障涂层界面区域存在复杂的应力应变场,影响系统安定性,并导致涂层开裂和剥落. 将热障涂层外凸和内凹微观界面结构简化为多层圆筒模型,借助经典机动安定定理,利用特雷斯卡(Tresca) 屈服准则和增量破坏准则处理对时间的积分问题,避免了常规安定性分析的数学规划问题,建立了热障涂层安定极限分析方法,将材料屈服强度随温度变化关系简化为双线性关系,利用补偿变换的方法简化求解过程,对典型热障涂层安定性进行了研究. 结果表明,利用基于圆筒的安定极限分析方法,能够方便求解安定极限,便于工程应用;热障涂层安定极限值明显高于弹性设计值,且界面外凸区域安定极限高于内凹区域极限值,结构首先在内凹处失效;圆筒模型基体曲率和涂层厚度越大,结构安定极限越高,分析结果与试验结果一致;所建立的热障涂层安定分析方法,对进一步研究考虑蠕变因素影响的热障涂层安定性具有重要意义.      

半无限长压电杆的瞬态热冲击问题

采用具有一个热松弛时间的L-S广义热弹性理论,研究了一维半无限长压电杆在一端受到热冲击时的边值问题.借助拉普拉斯正、反变换技术,在所考虑时间非常短的情况下,对问题进行了求解,得到了压电杆上的位移、压力及温度分布的近似解析解,发现应力及温度分布中分别存在两个阶跃点,并给出了算例.     

爆破等差与等和条纹图分析方法探讨

在一次加载同时得到爆破模型的动态等差线与等和线条纹的基础上，采用部分改变物光光程的方法求得等和条纹的级次，它对今后的爆破条纹判读具有重要意义；并以此为据证实了目前采用的爆破等差条纹判读方法的正确性；发现在两种条纹图上存在着特殊的条纹对应区域，它有益于更方便地进行几种条纹图的判读。     

梯度饱和土瞬态响应分析

基于Biot多孔介质理论,建立了饱和土体在动载荷作用下的一维回传射线矩阵法的计算列式,其中考虑了土体的非均匀性、惯性、黏滞以及固体颗粒和流体的可压缩性.利用计算结果与已有结果相比较,二者相吻合,验证了算法的正确性.作为数值算例,考虑饱和土的物理力学性质沿深度方向按幂函数连续变化,利用数值Laplace逆变换求解了在冲击性载荷作用下的位移,应力和孔隙压力等物理量的瞬态响应,重点分析讨论了材料非均匀性对饱和土介质动力特性的影响.      

求解平面和轴对称热冲击问题的热权函数有限元法

根据三维通用权函数法的普遍表达式,给出了轴对称问题和平面问题热权函数法的基本公式.并利用刚度阵导数法,将热权函数法与有限元法直接耦合,给出了二维问题的热权函数有限元法计算格式.实例计算表明,该文给出的计算方法具有极高的计算效率和满意的工程应用精度.     

天线座驱动系统刚柔耦合动力学分析

为了分析天线座驱动系统的动力学特性,建立了一种新的多级齿轮传动系统动力学模型------刚柔耦合模型,不仅考虑了轴的变形、轴承的支撑作用,而且采用了先进的轮齿接触模型,克服了采用多体动力学方法研究齿轮系统动力学时存在的诸如忽略轴承的支撑作用、轴的变形等缺陷. 动力学分析的计算结果和理论分析结果相一致,较准确地反映了该系统的齿轮动力特性,对工程设计及性能校核具有指导意义.