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新型陶瓷刀具材料的热应力分析

王永国 , 艾兴 , 李兆前 , 邓建新 , 赵军

无机材料学报

运用有限元方法计算了梯度功能陶瓷刀具FG-2内的热应力,计算结果表明,在高速切削条件下,梯度功能陶瓷刀具内的热应力明显小于普通陶瓷刀具;同时进行的切削实验也表明在高速切削的条件下,FG-2的破损寿命明显好于SG-4.说明梯度功能陶瓷刀具适应于高速切削.

关键词: 梯度功能 , finite element method , thermal stress , null

平板式SOFC结构热应力的有限元分析

陈弦 , 杨杰 , 蒲健 , 李箭

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2007.00339

采用有限元数值计算方法, 对平板式固体氧化物燃料电池(SOFC)的结构建立了三维有限元分析模型, 模拟计算了平板式SOFC单电池在均匀温度场中由于各层部件之间的热膨胀系数差异而产生的热应力, 并对模拟结果进行了分析和讨论, 为优化平板式SOFC的材料选择和结构设计提供了依据. 计算结果表明: 在阳极(或阴极)与电解质界面处出现热应力的最大值; 界面热应力的大小及分布与电极材料的热膨胀系数和温度载荷密切相关.

关键词: 平板式SOFC , coefficient of thermal expansion , thermal stress

热屏位置对直拉硅单晶V/G、点缺陷和热应力影响的模拟

张向宇 , 关小军 , 潘忠奔 , 张怀金 , 曾庆凯 , 王进

人工晶体学报

为了研究热屏位置对φ200 mm直拉硅单晶V/G、原生点缺陷浓度场以及热应力场的影响,使用CGSim有限元模拟软件进行了系统模拟.结果表明:热屏位置对硅单晶的V/G和原生点缺陷浓度的径向分布规律没有影响;较热屏至晶体侧表面距离相比,其底端至熔体表面距离的影响更大,即随着它的增加,V/G值沿径向普遍增大且由内向外变化程度增强,晶体心部高浓度空位区扩大,最大热应力减小.合理控制热屏底端至熔体表面的距离可有效改善晶体质量.

关键词: 直拉硅单晶 , 有限元 , 热屏位置 , 原生点缺陷 , 热应力

槽式太阳集热管热应力分析

吴俊杰 , 侯宏娟 , 杨勇平

工程热物理学报

本文以典型槽式太阳集热器为研究对象,建立了集热管三维结构模型,通过有限元的方法对其进行热-结构耦合分析,得到了不同工况下集热管管壁温度场、应力场的分布规律.结果表明,集热管在波纹管段与直管段的过渡区域,管壁温度和温度梯度最大,且集热管最大热应变和最大等效应力位于过渡区域.在此基础上,分析了不同工况下集热管的最大等效应力.当集热管内壁对流换热系数由200 W·m-2·℃-1减小到50 W·m-2·℃-1时,其管壁最大等效应力会迅速增大.此结论将为集热管的安全运行提供参考依据.

关键词: 槽式太阳集热器 , 热应力 , 数值模拟 , 热-结构耦合分析

肾器官冷灌注过程中的热结构耦合模拟

诸凯 , 王雅博 , 安娜 , 梁飞

工程热物理学报

生物组织在快速降温时,其内部温度梯度与热应力相关性的探索研究使人饶有兴趣.本文基于Ansys workbench 平台,对猪肾脏在冷灌注过程中,温度场与热应力场的耦合作用进行了探索性研究.重点探讨了肾脏快速降温时,因温度梯度所导致的生物热应力是否对细胞组织产生影响.研究结果表明:热变形沿血管形状呈现出梯度变化,靠近血管的热变形小于肾脏外缘;变形最大点在靠近肾脏表面两端的位置;温降速率是影响肾脏组织热应力和热形变的主要因素.研究方法以及结论对移植器官的冰温延时安全保存具有重要指导意义.

关键词: 冷灌注 , 数值模拟 , 温度场 , 热应力场 , 热变形

W/Cu梯度材料热应力分析及结构优化设计

宋月鹏 , 孙祥鸣 , 李江涛 , 李倩 , 陈义祥 , 郭世斌 , 高东升

稀有金属

运用ANSYS12.0软件对W/Cu梯度材料进行热应力模拟分析,并对结构进行优化设计.结果表明,随着成分分布指数(p)的增加,最大热应力先减小后增大;在p=1.3,热流密度为30MW/m2时,最大热应力值最小为180MPa,与非梯度材料相比最大等效热应力降低79%;最优化的梯度层厚度大于3mm,梯度层数4~6层,钨板的厚度1~3 mm.

关键词: 有限元分析 , W/Cu梯度材料 , 成分分布指数 , 热应力

Cr18Mn18N奥氏体不锈钢磨削过程温度场及热应力耦合的有限元模拟

周里群 , 邱奕 , 吴义彬 , 李玉平

机械工程材料

针对Cr18Mn18N奥氏体不锈钢的材料属性和难磨削的加工特点,采用矩形热源模型和三角形热源模型对其平面磨削过程进行了三维有限元模拟,获得了工件的磨削温度和热应力分布情况;分析了热源模型、磨削深度对磨削温度场及热应力场的影响,并与45钢磨削的试验结果进行了对比.结果表明:Cr18Mn18N奥氏体不锈钢最高磨削温度可达651℃,最大磨削热应力可达285 MPa;模拟值和45钢试验结果基本一致,说明Cr18Mn18N钢磨削加工模型是比较可靠的.

关键词: Cr18Mn18N不锈钢 , 平面磨削 , 三维有限元模拟 , 温度 , 热应力

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