复杂规则曲面机械零件的热变形理论及应用研究

合肥工业大学博士学位论文复杂规则曲面机械零件的热变形理论及应用研究姓名：李桂华申请学位级别：博士专业：精密仪器及机械指导教师：费业泰20061001复杂规则曲面机械零件的热变形理论及应用研究作者：李桂华学位授予单位：合肥工业大学相似文献(10条)1.期刊论文石磊.孙秦.SHILei.SUNQin复杂热环境下连接接头的温度场和热应力研究-机械设计与制造2009,(8)复杂热环境下结构连接接头起到热连通器的作用,研究接头在复杂温度场条件下的温度场和热应力对于工程设计具有实用意义.利用有限元方法,通过热/力有限元模型的建立以及边界条件的处理,应用数值计算对接头温度、温度梯度和热应力的变化规律进行了分析研究,得出了复杂热环境下接头的稳态温度及热应力分布.计算结果表明,热短路中螺栓根部产生一定量的热应力,设计阶段必须适当其热强度分析问题.2.学位论文韩雄伟铝合金汽车轮毂压铸模具温度场及热应力数值分析研究2008压铸过程模具流场、温度场及热应力场有限元法正在大力推进压铸业的发展，对于优化压铸工艺设计，提高铸件的质量，防止模具表面裂纹、变形，降低残余应力等缺陷都有很重要的作用。本文首先总结了压铸过程中数值模拟发展情况，并对今后的发展趋势加以展望，对模拟软件进行了介绍，建立了铝合金汽车轮毂压铸模具瞬态温度场、热应力弹塑性三维有限元模型；确定了温度场中的初始条件、边界条件、潜热处理等数学模型；对热应力中的流变学模型进行了详细的介绍。在此基础上，模拟和分析了典型压铸模的温度场和热应力场。运用商用软件PROCAST，对本文研究的铝合金汽车轮毂压铸模具的温度场进行了数值模拟，并通过温度场的结果分析得出了铝合金汽车轮毂压铸模具在轮辐连接部位温差达到45℃、温度梯度也达到13.5℃/mm，分析出在此部位容易产生热疲劳现象。本文又进一步模拟了铝合金汽车轮毂压铸模具在压铸过程中的热应力变化情况，论证了温度梯度大的地方热应力也大。在热应力较大的地方选择了典型的C截面进行了模拟结果的分析，并在此截面上选择了表层的A、B(A点距型腔表面0.08mm，B点距型腔表面3.08mm)两点间的区域做了研究分析；绘制出了A、B点区域的热应力变化曲线及A点在x方向的应变幅变化曲线；建立了压铸模具寿命估算模型。根据此模型预测了铝合金汽车轮毂压铸模具在浇注温度分别为650℃，670℃，690℃的情况下C截面A点在X方向的最大应变分别为：0.022mm、0.023mm、0.0242mm，并且预测了在三种不同的浇注温度下模具的寿命分别为：105000、100000、91000模，指出此类压铸件浇注温度选择为650℃较合适。通过此模型我们可以改变不同的工艺参数来预测模具的寿命，从而对此类压铸件的生产工艺参数的制定提供了一定的参考价值。本文对铝合金汽车轮毂压铸模具温度场的数值模拟对改善压铸工艺参数具有重要的指导价值；热应力的数值分析并预测模具的寿命，对如何提高模具寿命做出了指导性意义，以及对企业的生产安排有着重要的指导作用。3.期刊论文王世锋.韦元.WANGShi-feng.WEIYuan汽轮机转子温度场和热应力的动态分析-能源工程2006,(4)将空心的汽轮机转子简化成长圆筒壁模型,在一定的假设条件下得到了描述其导热特性的微分方程.利用复频域分析方法求解了长圆筒壁的一维动态导热特性,并根据热弹性理论得到了转子温度场和热应力的传递函数.进而对内表面绝热、外表面为阶跃温度输入和内、外表面都为阶跃温度输入的两种情况下转子温度场和热应力的变化进行了计算和分析.计算结果表明,采用对转子内、外表面同时加热或冷却的方法,能够在不增加热应力的条件下,加速转子达到温度平衡状态,有利于缩短汽轮机组的开停机时间,并提高跟踪机组负荷变化的灵活性.4.学位论文员冬玲陶瓷水煤浆喷嘴温度场及热应力有限元分析2004喷嘴是水煤浆燃烧器中的关键部件之一,水煤浆喷嘴工作时一方面要承受煤浆中硬质粒子的高速冲击,另一方面又要承受高温环境和温度变化带来的热冲击,这种恶劣的工作环境使得水煤浆喷嘴很容易因磨损或破损而损坏.该文采用有限元法对陶瓷水煤浆喷嘴温度场、温度梯度、热应力及其对陶瓷喷嘴损坏机理进行了系统的研究.根据水煤浆喷嘴的结构和喷嘴工作情况,建立了水煤浆喷嘴三维稳态温度场数学模型及有限元模型,确定了边界条件,分析求解得到水煤浆喷嘴的温度场和温度梯度场.结果表明:在水煤浆喷嘴的出口端面存在较大的温度和温度梯度,而入口端面的温度和温度梯度较小.相同的结构的陶瓷和硬质合金水煤浆喷嘴的温度及温度梯度最大值相比,陶瓷水煤浆喷嘴的更大.改进陶瓷水煤浆喷嘴出口端形状,使其变成喇叭口,其温度和温度梯度的最大值均显著减小.建立了水煤浆喷嘴三维热应力数学模型及有限元模型,求解得到水煤浆喷嘴的热应力及其分布.结果表明:在水煤浆喷嘴的出口端面热应力值较大,入口端面的热应力值较小,这可很好地解释为什么在陶瓷水煤浆喷嘴的出口处容易出现破损和脱落现象.相同的结构的陶瓷和硬质合金水煤浆喷嘴的最大拉应力的值相比,陶瓷水煤浆喷嘴的更大.根据对水煤浆喷嘴使用前、后的磨损形貌、喷嘴温度分布和热应力的分析,得出陶瓷水煤浆喷嘴出口处较大的温度梯度和热应力是导致其出口处出现破损和脱落的主要原因.硬质合金陶瓷水煤浆喷嘴因其强度高,所受的最大热应力小,因此,不会发生陶瓷水煤浆喷嘴那样的破损和脱落.改进陶瓷水煤浆喷嘴出口端形状,使其变成喇叭口,其最大拉应力值小于陶瓷材料的强度极限,而且最大拉应力的位置也发生了变化,由改进前的出口处变为改进后的出口端面的外径处.因此,改进的喇叭口陶瓷水煤浆喷嘴出口处的抗破损能力大大提高.5.会议论文余华金CEFR堆容器温度场和热应力计算分析2002堆容器是中国实验快堆(CEFR)的核心组成部件.按照ASME规范要求,对堆容器的应力强度评定需要计算温度场和热应力.本文利用ANSYS程序的热分析功能.建立堆容器各个部分的分析模型,采用变参数输入,等效热导率等方法计算了堆容器在不同工况下的温度场和热应力,为堆容器的应力强度评定提供各种热应力结果.6.学位论文吕敏BMC模压过程非稳态温度场与热应力数值模拟2003该文在BMC固化反应机理基础上,根据传热学和聚合物固化反应动力学理论,建立BMC模压固化过程非稳态温度场数值模型,运用先进的TMDSC试验测定固化反应动力学参数,利用有限元方法与ANSYS软件成功解决了温度—固化度耦合问题,通过计算机数值模拟得到BMC模压成型固化过程非稳态温度场、固化度动态变化规律,与BMC模压及热电偶试验实测结果基本吻合.并进一步分析了温度制度、升温速率和纤维含量对温度场的影响,得到了几点比较有益的结论.在非稳态温度场分析的基础上,根据聚合物基复合材料复合原理,对BMC模压过程宏观热应力的产生和变化进行了深入分析,认为温度场和固化度不均匀分布是主要原因,并应用ANSYS软件对BMC模压过程中热应力动态变化进行了数值模拟.该文通过数值模拟方法得到了BMC模压过程中非稳态温度场、固化度和热应力动态变化规律,为优化模压工艺制度提供了理论依据.7.会议论文蔡真.罗贵火燃烧室工作温度场对热应力及变形的影响2006通过计算机仿真,计算了航空发动机燃烧室火焰筒在不同工作温度场作用下产生的热应力及其变形,分析其热应力及变形可能对火焰筒带来的影响.火焰筒工作于复杂高温环境下,同时火焰筒属于薄壳结构,抗变形能力相对较差,因此火焰筒在工作温度场的作用下产生较大的热应力及变形;在某些高温开孔区域存在应力集中,且应力水平较高,需要加强冷却.8.学位论文陈彬管壳式换热器管板温度场和热应力的分析方法1999该文主要包括以下几个方面的内容:1.将管板结构温度场和热应力的分析化为对管板单元分析和整体分析两个步骤.无论是温度场还是应力场分析,都采用三维的单元模型与整体结构模型.在计算中都考虑了管子的影响,而子结构的采用使复杂的整体结构分析得以顺利进行;2.在分析温度场时,将管板布管区中心区域化为含对流体热源的横观各向同性等铲板,利用等效热源的概念,通过单元分析,求出等效实心板的等效热参数,有效地解决了管板的整体结构温度场分析问题;3.在分析热应力场时,利用Wilson非协调元求解管板结构的热应力;4.该文的分析结果表明:无论是在单元分析还是总体分析时,管子与管板孔间有、无接触热阻时的温度场分析与热应力场分析的结果都有显著的差异;除管板中以及管子与管板相连接的部分存在着很大的峰值应力以外,管板布管区整体还有不小的二次应力,这种应力不仅在疲劳分析时应当予以考虑,在常规的应力分析时也应考虑.9.期刊论文胡友安.李晓东.陈图钧.HUYouAn.LIXiaoDong.CHENTuJun涡壳温度场和热应力的有限元分析-机械强度2007,29(1)涡壳的热应力是引起涡壳破坏的主要原因.在涡轮增压器新产品开发过程中,必须对涡壳的强度问题进行深入研究.采用有限元方法对涡壳的温度场和热应力进行非线性分析.在CATIA软件中进行几何建模和网格划分,然后在ANSYS中进行分析计算.分析结果表明,涡壳的温度在几秒钟内迅速升至最高温度,在冷却阶段又迅速冷却至350°F.而且涡壳的舌形挡板(Tongue)对温度变化比较敏感.涡壳的最大热应力发生在冷却初始时刻,此时舌形挡板的压应力最大,流道分隔墙(Divider)和V型圈边(V-band)区域受的拉应力也为最大.这些分析结果与涡轮增压器涡壳的实测结果有很好的一致性.10.学位论文李进梅电磁离合器的温度场及热应力有限元分析2007电磁离合器作为应用广泛的自动化执行元件，其正常工作时摩擦片的温度均控制在许用范围内，但当遇到过载、连续打滑等极端工况时，它产生大量的热如不能及时散发会使得摩擦片抱死、烧结及线圈过热烧毁，致使电磁离合器不能正常工作。电磁离合器的摩擦片温度场的分析目前已做了大量研究，但对整个电磁离合器的温度场及热应力分布还没有人系统分析研究过，也没有建立一套完整的研究体系。本文首先从电磁离合器的分类、结构和动作特性出发，分析其热源，应用传热学的知识，建立电磁离合器温度场的热平衡方程及边界条件，其次根据电磁离合器工作原理及其热传递过程对温度场的复杂边界条件，进行了适当的简化，由此建立了一个与实际工况相吻合的数学模型。采用有限元分析和理论计算相结合的手段，对电磁离合器的电磁力、各面换热系数和摩擦片结合产生的摩擦热量进行了分析计算，系统地分析了电磁离合器电磁力、温度场及热应力的大小和分布情况。通过改变电磁离合器工况，对温度场的影响情况进行了比较、分析，得出了有益的结论。本文的研究将为电磁离合器的设计及完善奠定基础，是电磁离合器传动系统生存、设计等所必需的设计基础条件。因此，电磁离合器温度场及热应力分布研究为合理的结构设计和冷却系统布置提供指导，具有重要的理论价值和实践意义。本文链接：：上海海事大学(wflshyxy)，授权号：a105e491-aade-4be3-b464-9e17012c78ec下载时间：2010年10月22日