热流密度/对流换热边界下双向梯度板的瞬态温度场分析

采用有限单元-有限差分法研究了热流密度/对流换热边界条件下双向梯度板的瞬态热传导问题。采用细观力学方法结合混合律准则描述了材料的热物理属性,通过推导一种8节点高阶双向梯度单元建立了结构的连续梯度有限元模型。计算给出了在考虑组份属性的温度效应下,温度场的时间响应历程以及不同时刻温度场的空间分布形式,并与材料属性温度无关时的计算结果进行了比较,最后讨论了相关参数对瞬态温度场的影响规律。结果表明：温度较低时,组份属性的温度效应对瞬态温度场影响很小;在 y 方向热流密度载荷的作用下,温度场沿 x、y 方向均存在明显的梯度;x 方向组份体积分布系数的增大,延长了温度场达到稳态需要的时间,绝对温度梯度沿 x、y 方向均增大,稳态温度场升高;增大 y 方向组份体积分布系数的值,情况相反。     

层合板的非线性有限单元分析

对层合板引入小应变中转动几何非线性假设，位移模式考虑了横向剪切应力及其连续性，有采用罚单元的方式构造了简单，协调的八节点等参单元，并应用于层合板的应力分析，取得了很好的数值结果。     

非线性结构动力学瞬态分析的摄动法

在用直接积分法求解非线性结构的动力响应时,常常需要做迭代运算。本文引入摄动方法后,加快了收敛速度,提高了计算效益。     

太阳辐射作用下拱桥温度场研究

采用ASHRAE晴空模型,利用光线追踪算法编制了基于ANSYS有限元软件的子程序,首次在拱桥温度场计算中实现了太阳辐射、空气对流、长波辐射等环境温度荷载的自动施加。通过与2010年11月7日位于东经108°53′、北纬32°30′的某上承式拱桥现场照片进行对照,验证了该算法可以准确模拟拱上主梁对拱箱的遮盖作用。利用有限元法对该拱桥在当天环境温度荷载作用下,拱上主梁、拱箱的温度场进行了分析。结果表明:在太阳辐射作用下上承式拱桥温度场分布是不均匀的;主梁对拱箱的遮盖作用会导致拱箱温度场分布不均匀,被遮盖位置的温度比太阳直射处温度低;拱桥温度场随太阳辐射强度变化而变化,太阳辐射强度在下午三点时最大,此时刻拱箱顶板上下表面最大温差达到18.5℃。     

基于有限单元柔度法的材料与几何双重非线性空间梁柱单元

从有限单元柔度法的基本思想出发,基于完全拉格朗日格式(TL格式),建立了能考虑材料与几何双重非线性的一般化空间梁柱单元,适用于满足Euler-Bernoulli梁柱二阶分析理论假定的空间杆系结构非线性分析。另外,在梁柱单元截面分析中引入纤维模型,使其适用于解决钢筋混凝土这类复合材料结构的非线性分析问题。对钢筋混凝土双向偏心受压柱试验结果的模拟分析表明,本文所提方法是正确、可靠的,能有效地分析钢筋混凝土框架柱的材料与几何双重非线性问题。     

压电智能结构有限变形下热-机耦合的有限元分析

采用有限元方法研究了结构在热载荷作用下变形与热传导之间的耦合特性.分析表明,结构变形较小,非线性效应很弱时,变形对材料的热传导系数影响很小,对结构的温度分布几乎没有影响;当变形增大,非线性效应增强时,变形对材料的热传导特性影响显著,热载荷作用下结构的温度变化和变形与现行不考虑热-机耦合效应所得结果产生明显差异.因此,为实现压电智能结构形状(振动)的精确控制,分析及实施控制时须考虑热-机耦合及变形对热传导系数的影响.     

飞机结构三维温度场分析程序

介绍了“飞机结构三维温度场分析”程序。该程序具有完整的自动建模体系和云图曲线显示功能。通过试验测定了“热阻”参数,进而在程序中增加了热阻元以处理不同结构件的接触问题,考虑了空气动力加热载荷情形。经过许多工程算例,结果良好。     

平面杆系结构非线性稳定的样条有限元分析法

本文根据ＵＴＬ坐标列式，采用混合样条插值函数，基于虚功原理导出了平面杆系结构非线性稳定的样条有限元分析法。本文方法可以考虑杆件中初始挠度和初始应力的影响，可以计入材料的弹塑性加载卸载效应。算例表明，本文计算结果具有较高的精度。     

Magnetic field effects on the nonlinear vibration of a rotor

The nonlinear vibration of a rotor operated in a magnetic field with geometric and inertia nonlinearity is investigated. An asymmetric magnetic flux density is generated,resulting in the production of a load on the rotor since the air-gap distribution between the rotor and the stator is not uniform. This electromagnetic load is a nonlinear function of the distance between the geometric centers of the rotor and the stator. The nonlinear equation of motion is obtained by the inclusion of the nonli...     

随机温度场的渐近-最大熵分析

针对具有随机参数的稳态温度场分析,利用拉普拉斯多维积分的渐近展开及函数的泰勒级数展开等方法,求得了节点温度响应的原点矩近似解析表达式。在最大熵原理基础上,获得了节点温度响应的概率密度函数。算例将该方法与Monte-Carlo模拟法进行比较,表明该方法具有较好的精度,且在参数变异性较大时也能获得较满意的结果。     

基于遗传算法的混凝土三维非稳态温度场反分析

大体积混凝土结构施工期间的合理温度控制问题非常重要,而精确进行温度计算所需的一些材料参数往往不易直接测得,需要根据一些易测得的量进行反求。本文基于三维瞬态温度场有限元求解理论与反问题理论,建立了混凝土三维瞬态温度场反问题求解数值模型。运用遗传算法寻求非线性反演问题全局最优解,只需要若干点温度实测值便可实现混凝土多个热学参数如绝热温升、导温、导热系数及热交换系鼓等的同时反演,算例对本文反演方法的反演精度及数值稳定性给出了满意的证明。     

Analysis of transient temperature field in coke drums

One of the primary reasons leading to bulging and cracking in a coke drum is the severe temperature gradient due to cyclic temperature variation. Based on the twodimensional heat conduction theory, an analytical solution of the transient temperature field in the coke drum is obtained, which is different from the known FEM results. The length of the coke drum is considered finite. The dynamic boundary conditions caused by fluid uninterrupted rising in oiling and watering stages are simulated with the iteration method. Numerical results show that the present theoretical model can accurately describe basic features of the transient temperature field in the coke drum. Effects of the geometry of the coke drum and the rising velocity of quench water on the axial temperature gradient are also discussed.     

具有半边裂纹导电薄板放电瞬间的温度场数值模拟

采用数值模拟方法 ,模拟计算了具有半边裂纹的导电薄板在放电瞬间的温度场分布。计算结果表明 :在裂纹尖端附近由于电磁热的集中效应 ,可使材料熔化形成焊口 ,裂纹尖端处的曲率半径显著增大 ,并且焊口的温度分布与形状是不完全对称的。裂纹尖端焊口形状的模拟计算结果与试验结果非常吻合。从温度梯度的分布结果可知 ,裂纹前缘附近在放电过程中将产生很大的压应力 ,可显著减少甚至是消除裂纹前缘处的扩展应力数值 ,抑制了裂纹主干线的形成 ,可达到遏制裂纹扩展的目的     

On the simulation of the transient temperature field or some viscoelasticity problems by structural analysis program

An idea is presented to solve the parabolic differential equation by the hyperbolic differential equation. We can simulate and compute the transient temperature field problems by a structural analysis program. Using only a single structural analysis program, the users can compute both temperature and thermal stress distributions on the same finite element mesh. The method thus extends the application of the structural analysis programs which have been implemented widely. As an example, the transient temperature field problem of a square plate is computed. The result is consistent with the theoretical result. A similar method for simulating some viscoelasticity problems of Kelvin model is also presented.     

基于流固耦合理论的长寿命陀螺仪浮子内部流场及温度场分析

为精确计算出陀螺仪内部温度场,有效改善影响陀螺仪精度的温度梯度分布状况,采用了精度更高的流固耦合计算方法,结合FLUENT软件,对卫星等上使用的某型长寿命陀螺仪浮子组件进行了内部流场及温度场计算。结果表明,浮子内部结构形式对高速旋转的电机产生的介质流场有较大影响,合理的结构设计有利于降低电机功耗;陀螺仪浮子表面存在最大温差为0.52℃的温度梯度,其所产生的液流力矩会对陀螺仪精度产生一定影响;浮子表面温度分布表现出一定的对称性和规律性。计算结果为下一步旨在减小温度梯度、提高陀螺仪精度的精密分区温控提供了数据基础。     

光纤陀螺中热电致冷器的热分析

论述了热电致冷器中的热效应，分析了由热效应引起的热流分配，推导了描写热流分配的方程组，建立了管芯与环境温差的数学模型。通过对实际模型的测试并对数据的进行拟合，确定了模型中的待定系数。该模型的建立对温控电路的设计具有重要的指导意义。