全焊接球阀焊接残余应力及变形数值模拟

焊接残余应力特性对球阀安全运行及结构改进具有重要意义.基于有限元软件ABAQUS,以T形接头焊、平板对接焊、圆管对接焊3种模型为例,模拟了全焊接球阀的温度场、应力场、位移场.结果表明:非生死单元法相较于生死单元法的计算误差高约10％,但耗时缩短41％～57％;球阀焊接残余应力集中分布于焊缝与母材的结合位置,焊缝影响区外...     

残余应力对焊接中厚板频率的影响分析

通过大型有限元分析软件ANSYS,在2边简支和4边简支边界条件下,分别得出其前10阶频率,对比分析焊接残余应力对中厚板频率的影响。结果表明,在2边简支和4边筒支边界条件下,有残余应力比无残余应力的中厚板的频率小,但是相差不大;相同规格中厚板、4边简支边界条件下频率值较2边简支边界条件下各阶相应频率值大;在相同边界条件下,无残余应力和有残余应力中厚板随着板厚的增加其频率均相应增大,而频率差率却逐渐减小,当板厚增加到一定厚度时,可不计焊接残余应力对中厚板频率的影响。     

基于高斯热源的T型接头焊接数值模拟

针对重要焊接构件T型接头的焊接问题,讨论了焊接热源应用情况。采用高斯热源模型,建模并划分网格,确定相应的焊接工艺参数并选用合理的材料热物理性能条件,利用有限元法模拟焊接过程,分析了s355j2g3钢T型接头的焊接温度场、应力场,探讨了温度场的变化规律。高斯热源模型模拟等离子弧焊较为合理,焊后应力最大值未出现在焊缝上,而是出现在横板和立板贴近焊缝的热影响区部位,焊接应力的最大值处于焊件的表面,由外到内逐渐衰减,焊后残余应力主要为拉应力,数值较大,作用范围很小且衰减迅速,结合焊缝末端节点以及整个焊缝的温度循环曲线,分析了晶相转变及焊缝组织,发现其主要金相组织为贝氏体及马氏体,其他相较少。该研究为T型焊接接头的性能研究提供了有力的帮助。     

淬火圆锯片回火残余应力的研究

该文利用X射线衍射法对淬火圆锯基片不同回火工艺下的残余应力进行了测试分析，同时还测试了基片的洛氏和显微硬度，以研究残余应力在回火过程中的衰减规律.结果表明:①回火早期时，圆锯片硬度降低最快，淬火残余应力的衰减也最快，并很快能达到残余应力消除的水平；而且回火温度越高，圆锯片残余应力降得越快，一定时间后变得比较缓慢，长时间保温则并无作用.②采用均匀的回火冷却方式时，冷却介质对圆锯片残余应力的松弛影响不显著，也不会产生新的热应力.      

大型浮顶油罐应力测试及数值模拟

10×10^4m^3浮顶油罐是我国目前广泛采用的大型储油设施,为获得关键部位的应力分布情况,并检验设计的合理性和运行的安全性,对其进行现场充水应力测试并进行有限元模拟计算。采用电测法,将振弦式应变计与电阻应变片结合使用。测试结果表明：罐体在水深为20．2m工况下达到最大工作应力,最大环向应力出现在罐壁3^#板上部和4^#板下部,测试值与模拟计算值基本一致。按分析设计标准对油罐进行评定,结果表明：该油罐设计合理,在正常操作条件下应力水平完全满足强度要求。测试方法及结果可为今后10×10^4m^3及更大体积油罐的设计和测试提供参考。（表3,图6,参13）     

异型蝶阀的数值模拟分析与设计

采用有限元方法对异型阀板进行模拟分析与计算，讨论了它的建模方法，对其受力状况进行了简化。     

V形件自由弯曲回弹的数值模拟影响因素分析

回弹是板料弯曲成形过程中不可避免的现象,通过采用动静态联合算法的求解功能对V形件弯曲成形和回弹进行模拟,分析了材料性能,凸、凹模圆角半径,模具间隙,摩擦系数等因素对回弹值的影响。     

甲烷-空气湍流预混V形火焰特性的数值模拟

应用RNG K-ε湍流模型和EBU-Arrhenius燃烧速率模型,模拟了湍流预混V形火焰的起燃过程。数值模拟首先得出了圆柱形稳定杆后的卡门涡街,并进一步给出了火焰锋面在传播中的特征。在火焰点燃的初期,火焰的形状受到稳定杆尾流的卡门涡街的很大影响。随着火焰向前传播,涡街渐渐消失。火焰锋面的传播过程与差分干涉方法得到的实验测量值吻合较好。     

X射线衍射法测定圆锯片的适张残余应力

该文应用X射线衍射应力测定仪对不同状态的圆锯片进行了残余应力分布的实验测定，并对实验方法和最终得出的应力分布进行了详细的分析讨论.结果表明，对于未适张锯片，辊压带内外锯片上切向和径向应力均为压应力；对于正常适张的锯片，其切向应力在辊压带外为拉应力，辊压带内侧为压应力，径向应力在辊压带内外均为压应力；对于已使用多年，适张失效锯片，其切向和径向应力均为压应力. 实验中还发现入射的X射线除了沿半径方向外，沿其他方向入射，在其表层都呈φ角分离现象，在经电解研磨去除20～30 μm锯片表层后此现象消失.      

Al_2O_3陶瓷与45钢扩散焊接参数对残余应力分布的影响

以Al_2O_3陶瓷/45钢陶瓷传感器为研究对象,采用有限元方法分析计算了Al_2O_3陶瓷与45钢扩散焊接残余应力的分布,研究了扩散焊接工艺参数焊接温度、冷却速度、焊接压力等对残余应力分布的影响,并得出了最优的工艺方案。研究结果表明,在焊接压力、冷却速度等工艺条件不变的情况下,改变焊接温度对残余应力的影响不明显;改变冷却速度对于残余应力的影响较明显;增加焊接压力,剪切应力和轴向应力也会随之增大,但变化幅度并不大,轴向应力最大拉应力减小,最大压应力增大;最优工艺为焊接温度930℃,冷却速度10℃/min,焊接压力15MPa。     

机坪管道积水驱除数值模拟北大核心

机坪管道底部积水引起的腐蚀产物容易堵塞管道,影响管道正常运行。结合计算流体力学和等效切应力原理,运用CFD技术对机坪管道积水驱除过程的流动特性进行三维数值模拟,分析大管径工况下机坪管道底部积水的驱除状况,得出影响积水流态的主要参数及积水能够被完全驱除的临界条件,揭示机坪管道积水后系统的流动特性。结果表明:管道底部积水形态与油相流速、管路布置、积水量等参数有关;利用管道内部油相将底部积水完全携带出管道,需要增大油相流速、降低倾角、减小积水量。研究大管径管道积水的流动特性对机坪管道积水驱除的实际应用具有重要的指导意义。     

柴达木盆地暴雨过程的数值模拟

利用WRF模式,采用两重嵌套的设计方案模拟柴达木盆地地区的2007 ～2010年期间发生的3次重大降水过程,将柴达木盆地地区2007年6月17 ～20日、2008年7月29～30日、2010年5月30 ～31日3次降雨过程的模拟结果进行综合分析.结果表明,柴达木盆地地区各站24h降雨量的模拟值和观测值相比,东部降雨量模拟值偏多,西部降雨量模拟值接近或偏少,芒涯、冷湖、小灶火、格尔木四站24h降雨量平均分别略多0.5、1.7、0.7、1.2mm,大柴旦24h降雨量平均偏少1.2mm,诺木洪、德令哈、都兰、乌兰、天峻各站24h降雨量分别偏多3.0、2.5、2.7、3.0、3.5mm.     

高原和盆地强降水过程的数值模拟

该文利用中尺度WRF模式,分别对高原和盆地的一次强降水过程进行模拟,探讨模式在两地的模拟能力和产生误差的原因,结果表明:模拟结果显示两地小雨的TS评分都在0.5以上,而其他量级降水的评分较低;TS评分结果中高原的微物理过程随着不同的积云参数化过程而表现出不同的优劣性,而盆地表现为一致的Lin方案优于Ferrier方案。高原和盆地模拟结果的平均误差呈现出相反的变化特征。     

变截面钢车梁结构的应力应变数值模拟研究

随着钢铁行业的迅速发展,对钢吊车梁结构的性能要求也越来越高,保证变截面钢吊车梁的安全使用是钢铁生产中的重要工作。通过有限元分析软件对某钢厂36m 跨度的梯形变截面钢吊车梁进行静态特性分析,得到吊车分别位于吊车梁的跨中位置和端部位置下2种不同工况下变截面钢吊车梁结构的应力应变分布规律,分析结果表明,2种工况下钢吊车梁的最大平均应力是114.691MPa,应力最大竖向挠度为19.414mm （L/1854）,从应力云图可以看出,在吊车梁的梯形变截面端部位置有很大的应力集中,在循环荷载往复作用下成为破坏的薄弱点。可以考虑在上翼缘加焊钢板的方法,提高被加固构件的承载能力。为变截面钢车梁的设计运行提供了准确的理论依据。     

应力波在落叶松活立木中传播二维模拟研究

近年来应力波技术用于活立木材质无损检测与评价的研究,受到了广泛的关注。主要研究集中在应力波在活立木中传播速度的测量,即通过应力波波速预测活立木木材质量。目前对应力波在活立木中的传播形式,还缺乏了解。通过二维数值模拟研究应力波在活立木中的传播形式,并将模拟结果与野外测量实验结果对比。树干被看作是正交各向异性圆柱体,应力波沿与树干成45°方向导入,利用COMSOL Multiphysics软件对应力波在树干中传播波阵面进行了模拟计算。模拟计算结果与野外实验结果有很好的一致性,应力波传播波阵面在开始阶段为倾斜曲线,都弯向脉冲力输入点;随着距离的增大,波阵面倾斜度逐渐减小,直至最后与原木长度方向近似垂直。     

我国降水气候的数值模拟

我国大部分地区受季风的影响,自春季始,雨带由华南向北推进,初夏雨带在江淮流域,盛夏到达我国北方。８月下旬以后雨带南撤。对于这种降水北进南退的气候特征,运用５种全球气候模式对我国及邻近地区的月降水进行模拟,分析了降水带随季节的移动以及区域降水气候的变化;同时与观测实况进行了比较。结果表明,高分辨的全球气候模式对区域降水气候有一定的模拟能力。     

循环压力下厚壁容器自增强残余应力的松弛试验

对40Cr钢制自增强厚壁容器,在循环内压作用下的残余应力松弛进行了试验研究。通过试验,分析了自增强厚壁筒外壁残余应变与循环内压循环次数的变化关系。研究结果表明,厚壁筒自增强残余应力在循环载荷的作用下,残余应力衰减达到近30％。     

边梁效应的数值模拟

应用数值方法模拟了边梁的效应 ,给出了一个边梁的弯曲刚度与扭转刚度的配置公式 ,从而消除了板的挠度、弯矩、剪力等随边梁刚度的增大而增大的不合理现象 ,并对忽略边梁的抗扭能力所导致的误差进行了定量研究。     

基于数值模拟的材料力学教学导入法

材料力学是工科专业学生的一门重要专业基础课,教学大纲涵盖大量概念性知识和方法性知识。为了帮助学生在课堂上尽快进入课题情境,笔者借助有限元分析软件,在课题导入时将数值模拟的计算结果展现在学生的眼前,让学生直观看到力学现象、构件受力特点以及破坏形态,有利于启发学生积极思考,顺利进入课题情境。实践证明数值模拟的引入有效提高了课堂授课质量。     

海洋立管错列涡激振动特性数值模拟

为了掌握海洋立管系统的涡激振动规律,发展了广义α法求解圆柱振动方程,增强了解法的稳定性,在改进特征线算子分裂(Characteristic Based Split,CBS)求解流场方程的基础上,提出了流-固耦合有限元解法计算涡激振动问题,并通过基准算例验证了解法的精度和稳定性。运用该解法数值模拟了低雷诺数下多种工况条件时两错列圆柱的涡激振动过程,结果表明:当攻角较小时,上游圆柱脱落的涡直接与下游圆柱相互作用,增加了下游圆柱上、下表面的压差,导致大尺度涡激振动现象,而此时下游圆柱的振动频率由上游圆柱的涡脱落过程决定;当攻角较大时,下游圆柱将脱离上游圆柱的尾迹区,其绕流流场、受力情况及振动频率均趋近于单圆柱情况。研究结果可为海洋立管系统布置的工程应用提供参考。