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应用ANSYS软件对低活化马氏体/铁素体钢(RAFMs)中厚板多道焊接过程进行三维有限元模拟,将得到的温度场和应力场分别与实验对比,对焊缝区和热影响区宽度进行预测,并通过焊接实验进行验证,同时对焊后的试件进行了金相分析和硬度测试。结果表明：温度场和应力场模拟结果和实测结果基本一致,焊缝区以及热影响区宽度的模拟结果和实测结果基本吻合;采用316L焊丝填充的焊缝,焊缝与母材熔合较好,焊缝没有明显缺陷;硬度检测呈现：焊缝的硬度大大高于热影响区和母材。     

RAFM钢TIG焊和电子束焊疲劳性能实验和分析模拟

利用ANSYS 对低活化铁素体马氏体(RAFM)钢进行非熔化极气体保护焊(TIG 焊)与电子束焊的抗疲劳模拟分析，再利用SDS200 电液伺服疲劳试验机对TIG 焊和电子束焊的两种RAFM 钢试件进行实验。通过施加相同梯度负荷对TIG 焊和电子束焊试件进行焊缝的疲劳性能实验。与实验结果对比分析，结果显示电子束焊优于 TIG 焊，但在一定负载下可以用TIG 焊代替电子束焊。     

固体热容激光器与热稳态固体激光器温度场和应力场的比较研究

 建立了3维温度场及应力场模型,并采用有限元分析方法对Nd:YAG作为激活介质的固体热容激光器与热稳态固体激光器进行了对比研究。激光二极管阵列距离晶体3.5 mm,阵列功率2×4.2 kW,bar间隔0.4 mm,每bar发光面积为1 μm×5 mm,频率100 Hz,脉宽100 μs,Nd:YAG晶体初始温度20 ℃,冷却水温20 ℃。计算结果表明：热容模式激光介质的表面温度高于中心温度,稳态模式刚好相反, 稳态模式温差极值（19.8 ℃）是热容模式(6.4 ℃)的3.1倍,温度梯度极值(11.9 ℃/mm)是热容模式(2.46 ℃/mm)的4.8倍,热流密度极值(0.136 W/mm²)是热容模式(0.021 W/mm²))的6.4倍;稳态模式激光介质的表面出现张应力,中心出现压应力,热容模式则刚好相反,稳态模式压应力极值(18.27 MPa)是热容模式(12.1 MPa)的1.5倍,张应力极值(38.39 MPa)是热容模式(10.3 MPa)的3.9倍。由于晶体可以承受的压应力的破坏阈值远高于张应力,所以热容模式的固体激光器比稳态模式的固体激光器可以工作在更高的泵浦功率水平上。     

基于标准温度法的脉冲TIG焊电弧温度场计算与分析

脉冲TIG焊由于其优越的特性而广泛应用于工业中,准确测量电弧温度对分析焊接过程有重要意义。论文基于光谱学理论计算了氩元素的粒子数密度与温度之间的关系曲线,计算了794.8 nm氩原子谱线的发射系数与温度之间的关系曲线,利用高速摄影获得了794.8 nm特征谱的电弧图像,根据Abel变换和标准温度法计算了脉冲TIG焊峰值时刻和基值时刻的电弧温度场分布。     

工业化生产CLF-1钢轧板力学性能差异研究

采用成分分析、金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等分析测试方法,综合化学成分、显微组织和析出相等对工业化生产CLF-1钢轧板力学性能差异原因进行分析研究。研究结果表明,两种轧板主要化学元素含量相差较小并符合技术要求值;10mm轧板晶粒尺寸较35mm轧板偏小,两种轧板马氏体板条宽度分别为200~350nm、600~800nm,析出物体积分数分别为2.56%、1.98%。两种轧板原奥氏体晶粒尺寸、马氏体板条宽度、析出物体积分数和尺寸的差异是造成其力学性能差异较大的主要原因,而这些差异可能是由锻压和热轧变形量不同,热处理工艺参数不同所造成的。因此,在CLF-1钢轧板的工业化生产过程中必须保证不同厚度板材锻压和轧制的总变形量一致,并且严格控制热处理工艺参数。     

基于ANSYS的T型焊接接头温度场数值模拟

准确计算瞬时焊接温度场是控制焊接应力及变形的先决条件。本文采用高斯热源模型,基于ANSYS分析软件,通过参数化语言APDL对T型焊接接头温度场进行数值模拟。结果表明,所得焊接温度场的变化过程及分布规律符合焊接工艺实际,这为控制焊接残余应力及变形,进一步优化焊接结构及焊接顺序提供了基础。     

聚变堆用CLF-1 钢与316L 钢TIG 焊接接头组织与性能初步研究

对用W19123L 为焊丝的聚变堆用低活化CLF-1 钢与316L 钢的钨极氩弧焊(TIG)焊接接头金相组织及性能进行了初步研究。结果表明：焊接接头成型良好、无缺陷;金相组织表明焊接接头由CLF-1 侧(母材区、热影响区、熔合区)、过渡层、焊缝区、316L 侧(母材区、热影响区、熔合区)组成;室温拉伸试验结果优于母材的最低要求值;弯曲试验后的焊接接头内外表面完好,无裂纹产生,变形均匀;焊接接头冲击值成凹型分布,焊缝区冲击值最低,焊缝两侧热影响区冲击值次之,母材冲击值最高,316L 侧冲击值略高于CLF-1 侧,均满足焊接接头设计值;焊接接头上表面1.6mm 硬度波动较大,略高于1/2T 和下表面1.6mm 处,焊接接头1/2T 和下表面1.6mm 硬度分布较均匀,从CLF-1 侧到316L 侧有下降趋势。整体焊接性能基本稳定,满足异种钢焊接性能匹配要求。     

汽车盘式制动器温度场的研究

本文阐述了盘式制动器的结构以及热力学分析基础。通过列举了利用ANSYS的两种建模方式以及相应的对比和结论描述了盘式制动器的研究现状,并指出摩擦副材料和散热机构的设计将成为今后发展的重点。     

板状激光振荡介质温度场和应力场的数值模拟

以非均匀内热源模型为基础,并考虑材料的导热系数和热膨胀系数的温度相关性,利用有限元方法,对板状激光振荡介质在不同功率和冷却强度下的温度和热应力分布进行了数值模拟及分析。根据计算结果提出了最大有效换热系数的概念,指出换热系数超过最大有效换热系数后,继续强化传热对减小高功率激光器的热效应已无明显效果。以此得出采用常规冷却技术所允许的最大泵浦加热功率。     

JLF-1钢高温循环变形后硬度与微观结构的数值关系

高温循环变形是结构材料性能降级的主要原因之一.用透射电子显微镜对低活化铁素体/马氏体钢——JLF-1钢低周疲劳样品的微观结构进行了分析,并测试了循环变形前后此钢显微维氏硬度的变化.为了掌握JLF-1钢性能在高温循环变形中的变化机理,依据位错理论,用最小二乘法对高温循环变形后的显微维氏硬度与微观结构进行了回归计算,得到了此钢显微维氏硬度与板条尺寸、位错胞尺寸、位错密度的数值关系. 关键词： 低活化铁素体/马氏体钢 循环变形 微观结构 显微维氏硬度     

W/RAFM 钢偏滤器靶板的结构分析与寿命预测

探究RAFM 钢作为偏滤器靶板热沉的替换材料,验证其在3 种不同工况下的结构强度并预测其在交变载荷下的疲劳寿命。得出3S_m 法则下W/RAFM 钢偏滤器靶板最大可承受热负荷为8MW·m⁻²。结合中国聚变工程实验堆(CFETR)的设计目标,如果以ITER 偏滤器两年运行周期为设计准则,最大承受热负荷为7MW·m⁻²。考虑到偏滤器靶板区域呈现高热负荷低中子辐照、挡板和DOME板区域低热负荷高中子辐照特性,可以采用W/Cu 和W/RAFM 双路偏滤器靶板的结构设计。     

脉冲电流作用下TIG电弧的数值分析

建立了脉冲电流下自由燃烧的TIG电弧的二维轴对称数学模型,利用FLUENT软件,通过选择合适的边界条件和强烈耦合控制方程组对脉冲TIG电弧进行了数值模拟,得到了在焊接电流周期性变化下电弧形态、电弧温度场、电弧轴线方向上的温度和速度及焊接工件表面电弧压力的变化情况;针对电弧压力,得到了不同峰值电流、占空比、脉冲频率作用下的分布情况,并分析了它们在脉冲电流作用下的周期性变化规律.分析结果表明:当脉冲电流发生突变时,它们的变化滞后于脉冲电流的变化,且从基值电流向峰值电流变化时的响应速度更快,并最终达到一个相对稳 关键词： 脉冲TIG焊 电弧 数值模拟 FLUENT     

Laser welding of thin polymer films to container substrates for aseptic packaging

Keyhole laser welding of polymers is a subject well covered and researched, but relatively little information exists regarding the welding of thin polymer films, particularly to a heavier substrate. This paper presents the design of a suitable test apparatus for laser welding thin film to a heavier substrate, and shows the results of an investigation into the feasibility of laser welding multi-layer polymer film lids to tubs for the manufacture of aseptic food containers. A consistent weld, free from defects, is the key to process success. Typical welding defects have been synthesised in order to investigate, and consequently remove, their cause. The result is a reliable welding method based on even film clamping. With careful attention to machine design, a seal of high mechanical strength and chemical integrity is possible.     

热容激光器激光介质的热力学数值模拟

为模拟激光介质的温度、热应力的分布和变化,建立了激光介质热力学计算模型.该模型从激光介质的瞬态导热微分方程出发,得到沿纵向的热沉积功率密度,并将其作为该微元段的热载荷,加载到该微元段的泵浦区.考虑热容值、热导率、热膨胀系数和弹性模量等与温度的关系,得到激光介质的温度分布和变化,以及热应力的分布和变化.为热容激光器的实验和设计提供参考依据.     

高功率薄片激光介质温度与应力数值模拟

NdYAG薄片激光介质采用上表面二极管阵列泵浦,下表面冷却的工作方式,对NdYAG薄片激光介质和Cu冷却器建立了理论计算模型.分别计算了在不同泵浦面积的条件下薄片的温度分布和应力大小,薄片泵浦面积大小与应力的关系,以及在NdYAG薄片与Cu冷却器之间增加与NdYAG热膨胀系数相近的介质层材料对应力影响的关系.计算结果表明在泵浦功率密度、外界温度和冷却条件一致的情况下,泵浦光泵浦整个薄片时总体应力最小,应力主要是由于NdYAG薄片与Cu冷却器热膨胀系数不匹配而产生的,增加介质层能改变应力大小;泵浦光泵浦部分薄片时总体应力较大,应力主要是薄片泵浦区与非泵浦区温差造成的,与介质层无关.     

Numerical simulation of transient temperature field during laser keyhole welding of 304 stainless steel sheet

A three-dimensional transient numerical model was developed to study the temperature field and molten pool shape during continuous laser keyhole welding. The volume-of-fluid (VOF) method was employed to track free surfaces. Melting and evaporation enthalpy, recoil pressure, surface tension, and energy loss due to evaporating materials were considered in this model. The enthalpy-porosity technique was employed to account for the latent heat during melting and solidification. Temperature fields and weld pool shape were calculated using FLUENT software. The calculated weld dimensions agreed reasonable well with the experimental results. The effectiveness of the developed computational procedure had been confirmed.     

Verification of numerical simulation method for entropy generation of radiation heat transfer in semitransparent medium

The numerical simulation method of radiative entropy generation in participating media presented by Caldas and Semiao [Entropy generation through radiative transfer in participating media: analysis and numerical computation. JQSRT 2005;96:423-37] is extended to analyze the radiative entropy generation in the enclosures filled with semitransparent media. A discrete ordinates method is used to solve radiative transfer equation and radiative entropy generation. Two different examples are employed to verify the numerical simulation method of radiative entropy generation in the enclosure. Numerical results of dimensionless radiative entropy generation of enclosure are identical to that of entire thermodynamics analysis for the enclosure system. This numerical simulation method can be used in the entropy generation analysis of high-temperature systems such as boilers and furnaces, in which radiation is the dominant mode of heat transfer.