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复合材料固化过程中温度及应变场分布的解析解 被引量:19
1
作者 李君 姚学锋 +2 位作者 刘应华 寇哲君 戴棣 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期767-771,共5页
针对复合材料层合板结构件的制造工艺过程,建立简化的一维层合板结构件的瞬态热传导方程;基于典型的固化工艺曲线,推导出复合材料层合板结构件固化过程中的温度场分布函数,并建立固化过程中的过余温度和Biot数以及Fourier数的关系;绘制... 针对复合材料层合板结构件的制造工艺过程,建立简化的一维层合板结构件的瞬态热传导方程;基于典型的固化工艺曲线,推导出复合材料层合板结构件固化过程中的温度场分布函数,并建立固化过程中的过余温度和Biot数以及Fourier数的关系;绘制出层合板结构件厚度方向在典型固化工艺方案下中心线上过余温度场的分布图,然后基于温度场分布计算出层合板结构件在固化过程中导致的内部应变场分布。研究表明:在升(降)阶段,中心温度和边界温度相差不大;在保温阶段,结构件内部温度出现显著的滞后现象。 展开更多
关键词 固化 瞬态热传到 Heisler图
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对流换热边界下梯度功能材料板瞬态热传导有限元分析 被引量:10
2
作者 许杨健 涂代惠 《材料科学与工程》 CSCD 北大核心 2003年第1期76-79,共4页
用有限元法与有限差分法相结合的方法 ,对处在对流换热边界条件下的梯度功能材料板的瞬态热传导问题进行了分析 ,并且通过由ZrO2 和Ti 6A1 4V组成的梯度功能材料板对本方法的正确性进行了检验 ,最后给出了对流换热边界下的瞬态温度场分... 用有限元法与有限差分法相结合的方法 ,对处在对流换热边界条件下的梯度功能材料板的瞬态热传导问题进行了分析 ,并且通过由ZrO2 和Ti 6A1 4V组成的梯度功能材料板对本方法的正确性进行了检验 ,最后给出了对流换热边界下的瞬态温度场分布。数值计算结果表明 :材料组分的分布形状系数M、环境介质温度和对流换热系数的变化对梯度功能材料板的瞬态温度场分布均有明显的影响。本文结果为梯度功能材料的优化设计和进一步的热应力分析提供了理论计算依据。 展开更多
关键词 对流换热边界 梯度功能材料板 瞬态热传导 有限元法 热传导
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速射武器身管一维径向传热的数值分析 被引量:13
3
作者 周克栋 陆家鹏 高星亮 《弹道学报》 EI CSCD 1993年第1期27-31,共5页
该文根据射击过程中膛内火药气体温度场的瞬态脉冲特性,给出了膛内火药气体平均温度的变化规律;用能量平衡法导出了含有复合材料的一维轴对称瞬态传热的有限差分方程,并进行了大量的计算,得出了射弹数、射击频率、身管材料导热性能等因... 该文根据射击过程中膛内火药气体温度场的瞬态脉冲特性,给出了膛内火药气体平均温度的变化规律;用能量平衡法导出了含有复合材料的一维轴对称瞬态传热的有限差分方程,并进行了大量的计算,得出了射弹数、射击频率、身管材料导热性能等因素对身管温度场的影响规律.这对从事速射武器身管的烧蚀问题研究以及弹药抗自燃问题,有一定的参考价值. 展开更多
关键词 瞬态导热 有很差分 烧蚀 自燃
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瞬态温度场有限元法求解的研究 被引量:6
4
作者 马向平 骆清国 《装甲兵工程学院学报》 2002年第2期22-26,共5页
介绍了瞬态热分析的定义和步进积分的特点;研究了两点时间差分格式的瞬态导热温度场有限元法数值解的稳定性和振荡现象;比较和分析了几种差分格式的特点,并应用算例对几种差分算法进行了验证;总结说明了几种差分算法在实际当中的应用.
关键词 差分格式 有限元 瞬态 导热
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瞬态热传导方程精细积分方法中对称性的利用 被引量:4
5
作者 顾元宪 陈飚松 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2000年第5期19-22,共4页
采用精细积分法求解瞬态热传导方程时,对指数矩阵进行变换后使其具有对称性,利用这一特性可使存贮量和计算量降低一半.变换后指数矩阵的带宽特性不变,采用于域精细积分可进一步提高算法的计算与存储效率.
关键词 瞬态热传导方程 精细积分 对称性
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基于特征正交分解降阶模型的瞬态热传导分析 被引量:13
6
作者 胡金秀 郑保敬 高效伟 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2015年第1期81-92,共12页
提出了一种用常数边界条件建立的瞬态热传导问题的特征正交分解(POD)降阶模态,对时变边界条件进行瞬态热传导降阶分析的方法,可对未知时刻的温度场进行内插和外插预测分析.首先,对常数边界瞬态热传导问题,在实验、经验或有限单元法等数... 提出了一种用常数边界条件建立的瞬态热传导问题的特征正交分解(POD)降阶模态,对时变边界条件进行瞬态热传导降阶分析的方法,可对未知时刻的温度场进行内插和外插预测分析.首先,对常数边界瞬态热传导问题,在实验、经验或有限单元法等数值方法结果的基础上,取一些时刻的解构成瞬像矩阵,并对该矩阵进行特征正交分解以求得POD模态;其次,通过特征值误差分析,确定降阶分析模态,并用其对随时间变化的边界条件进行瞬态热传导计算分析.本文的特点是,当边界条件时变时,不需要重新计算POD模态,而且可以用很少的模态捕捉全阶模型高达99%的能量.实例表明,本文所述方法正确有效,同样的POD模态能准确预测和拟合求解域不变但边界条件以各种不同方式光滑时变时的瞬态传热问题,在气动热力学等需实时控制或快速计算的问题中具有很好的发展前景. 展开更多
关键词 特征正交分解 降阶模型 瞬态热传导 POD模态
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反演二维瞬态热传导问题随温度变化的导热系数 被引量:12
7
作者 周焕林 徐兴盛 +1 位作者 李秀丽 陈豪龙 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2014年第12期1341-1351,共11页
基于边界元法反演二维瞬态热传导问题随温度变化的导热系数.采用Kirchhoff变换将非线性的控制方程转变为线性方程.边界元法用于构建二维瞬态热传导问题的数值分析模型.将反演参数作为优化变量,测点温度计算值与测量值之间的残差平方和... 基于边界元法反演二维瞬态热传导问题随温度变化的导热系数.采用Kirchhoff变换将非线性的控制方程转变为线性方程.边界元法用于构建二维瞬态热传导问题的数值分析模型.将反演参数作为优化变量,测点温度计算值与测量值之间的残差平方和作为优化目标函数.引入复变量求导法求解目标函数的梯度矩阵,梯度正则化法用于优化目标函数获得反演结果.探讨时间步长、测点数量和随机偏差对反演结果的影响.减小步长、增加测点数量收敛速度加快.降低了随机偏差,计算结果更精确.算例证明了算法的有效性与稳定性. 展开更多
关键词 边界元法 反问题 瞬态热传导 导热系数 梯度正则化法
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瞬态温度场灵敏度分析的精细积分法 被引量:7
8
作者 陈飚松 顾元宪 +1 位作者 张洪武 刘书田 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2000年第4期270-274,共5页
结合有限元法 ,提出了线性和非线性瞬态温度场灵敏度分析的精细积分方法。在精细积分法求解线性和非线性温度场的基础上 ,采用敏度分析的半解析法 ,推导了瞬态温度场灵敏度分析的精细积分列式。指出对于线性热传导问题 ,精细积分法求解... 结合有限元法 ,提出了线性和非线性瞬态温度场灵敏度分析的精细积分方法。在精细积分法求解线性和非线性温度场的基础上 ,采用敏度分析的半解析法 ,推导了瞬态温度场灵敏度分析的精细积分列式。指出对于线性热传导问题 ,精细积分法求解敏度方程同样具有稳定、高精度的数值特性 ,而且能避免常规差分法的数值振荡现象。对于非线性热传导问题 ,提出了相应的求解办法。 展开更多
关键词 灵敏度 瞬态温度场 精细积分法 数值计算
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瞬态热传导问题的一阶对称SPH方法模拟 被引量:10
9
作者 蒋涛 欧阳洁 +2 位作者 栗雪娟 张林 任金莲 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期49-58,共10页
为提高传统光滑粒子动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法模拟瞬态热传导问题的精度和稳定性,本文提出了一种一阶对称光滑粒子动力学(first order symmetric SPH,FO-SSPH)方法.该方法将具有二阶热传导方程分解成两个一阶偏... 为提高传统光滑粒子动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法模拟瞬态热传导问题的精度和稳定性,本文提出了一种一阶对称光滑粒子动力学(first order symmetric SPH,FO-SSPH)方法.该方法将具有二阶热传导方程分解成两个一阶偏微分方程,然后基于梯度离散和Taylor级数展开思想,对一阶核梯度形式进行修正,并将得到的局部矩阵对称化.数值结果表明:与传统SPH方法相比,FO-SSPH方法精度高、数值稳定性好;该方法能较准确地直接施加混合边值条件,且求解多边值抛物型偏微分问题可靠、灵活.文中最后运用FO-SSPH方法研究了一维非线性热传导问题趋近稳态时温度分布出现的"凹"、"凸"奇异现象,并讨论了热流系数对"凹"、"凸"现象的影响. 展开更多
关键词 瞬态热传导 光滑粒子动力学 非线性
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一种计算瞬态汽缸热膨胀的新方法 被引量:5
10
作者 任庆民 徐鸿 《现代电力》 2002年第5期1-7,共7页
为了计算汽缸热膨胀 ,本文在大平板非稳态导热基本理论的基础上 ,提出了已知初始温度分布 ,环境温度不断变化时 ,大平板导热规律的一种近似算法 ,作为汽缸热膨胀计算的理论基础。在计算汽缸膨胀时 ,先将汽缸沿轴向分成若干段 ,分别计算... 为了计算汽缸热膨胀 ,本文在大平板非稳态导热基本理论的基础上 ,提出了已知初始温度分布 ,环境温度不断变化时 ,大平板导热规律的一种近似算法 ,作为汽缸热膨胀计算的理论基础。在计算汽缸膨胀时 ,先将汽缸沿轴向分成若干段 ,分别计算各段膨胀量 ,然后累加。计算各段膨胀量时 ,定义了膨胀特征温度 ,用以表征其热膨胀能力。整个理论分析的结果都用有限元进行了验证 ,结果比较吻合。 展开更多
关键词 计算 瞬态 汽缸 热膨胀 汽轮机 特征温度 非稳态导热 有限元法
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固体介质瞬态传热问题的等几何分析 被引量:9
11
作者 陈涛 莫蓉 张欣 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2011年第9期1988-1996,共9页
为拓展等几何分析法在瞬态或者动力学问题领域的应用,以固体介质的瞬态热传导为例,将等几何分析方法扩展到瞬态问题,并提出了先对问题的空间域进行等几何方式离散,再对时间域进行有限差分离散的"半离散化"方法,得到了问题的... 为拓展等几何分析法在瞬态或者动力学问题领域的应用,以固体介质的瞬态热传导为例,将等几何分析方法扩展到瞬态问题,并提出了先对问题的空间域进行等几何方式离散,再对时间域进行有限差分离散的"半离散化"方法,得到了问题的后向差分格式。给出了一种鲁棒的边界约束处理方法,解决了非均匀有理B样条基函数缺乏插值性所造成的Dirichlet边界处理误差。实验结果表明,等几何分析的收敛速度优于传统有限元方法。 展开更多
关键词 固体介质 等几何分析 半离散化 瞬态热传导 无网格法 后向差分格式 DIRICHLET边界条件 鲁棒性
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试算法在多维非稳态导热问题中的应用 被引量:8
12
作者 陈艳华 张振迎 景宝国 《建筑节能》 CAS 2010年第1期68-70,共3页
试算法是工程计算中常用的方法。以传热学中常见的多维非稳态导热问题为对象,介绍了该类问题的主要求解方法,如分析解法,集总参数法,实用计算法等,并采用近似拟合的实用计算法和试算法对该类问题的一实例进行计算,给出了应用试算法求解... 试算法是工程计算中常用的方法。以传热学中常见的多维非稳态导热问题为对象,介绍了该类问题的主要求解方法,如分析解法,集总参数法,实用计算法等,并采用近似拟合的实用计算法和试算法对该类问题的一实例进行计算,给出了应用试算法求解该类问题的框图。阐明了试算法在该类问题求解中的意义,便于理解问题寻找求解思路,并可以与其他方法相结合,特别是随着计算机技术的高速发展,试算法的优势更加突出。 展开更多
关键词 试算法 非稳态导热 近似拟合公式 传热
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超声波焊接金属界面温度仿真及实验研究 被引量:8
13
作者 王伊卿 张腾 +1 位作者 洪军 徐明龙 《机械设计与制造》 北大核心 2015年第7期51-54,共4页
针对超声波焊接金属界面温度难以实时测量的问题,从能量角度建立了超声波焊接二维瞬态传热模型。利用ABAQUS计算了超声波焊接铝箔表面不同点处的温度历程,红外热像仪测量了焊接过程中铝箔表面温度历程曲线,铝箔表面最高温度计算值与实... 针对超声波焊接金属界面温度难以实时测量的问题,从能量角度建立了超声波焊接二维瞬态传热模型。利用ABAQUS计算了超声波焊接铝箔表面不同点处的温度历程,红外热像仪测量了焊接过程中铝箔表面温度历程曲线,铝箔表面最高温度计算值与实验值对比误差在5%以内,证明该模型具有良好的计算精度。再利用该模型计算了不同参数组合下超声波焊接铝箔界面的温度场,研究表明,超声波焊接铝箔界面最高温度不超过金属熔点的50%;得到了焊接界面最高温度与速度、声极振幅和法向压力的关系,其中,焊接最高温度随焊接振幅的增加而增加,随焊接速度的增加而减小。本研究结果对于揭示超声波焊接成型热过程机理及热机耦合应力过程的研究具有重要意义。 展开更多
关键词 超声波焊接 瞬态传热 界面温度 工艺参数
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基于瞬态热传导反问题反演材料随温度变化的导热系数 被引量:8
14
作者 崔苗 高效伟 刘云飞 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第14期82-87,共6页
基于瞬态热传导反问题,给出反演材料随温度变化的导热系数的一种新方法。在正问题中,采用有限元方法获得测点的温度值。在反问题中,将反演参数作为优化变量,将测点温度计算值与测量值之间的残差作为优化目标函数,通过极小化目标函数进... 基于瞬态热传导反问题,给出反演材料随温度变化的导热系数的一种新方法。在正问题中,采用有限元方法获得测点的温度值。在反问题中,将反演参数作为优化变量,将测点温度计算值与测量值之间的残差作为优化目标函数,通过极小化目标函数进行数值求解。将复变量求导法引入瞬态热传导反问题,计算灵敏度矩阵的各系数。通过几个算例说明了算法的有效性与精度,并研究了测量误差对反演结果的影响。结果表明,给出的反问题求解方法可同时反演多个参数,可以反演具有函数形式的导热系数,亦可不必事先知道导热系数随温度变化的函数形式、反演指定温度处的导热系数。当测量数据准确时,可得到高精度的反演结果;当测量数据存在一定误差时,仍然可以得到较满意的反演结果,说明该文方法具有较好的鲁棒性。 展开更多
关键词 反问题 瞬态热传导 随温度变化的导热系数 复变量求导法
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波面热畸变自校正型板条增益介质的瞬态温度分布 被引量:5
15
作者 孟俊清 黄燕 +1 位作者 陈卫标 胡企铨 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第12期1658-1662,共5页
提出一种新的激光增益介质板条抽运结构,这种结构能对由激光增益介质板条温度分布不均所造成的波面热畸变实现自校正,并建立了这种抽运结构下激光增益介质板条的瞬态温度分布理论模型,通过解热传导方程,推导出板条增益介质的瞬态温度分... 提出一种新的激光增益介质板条抽运结构,这种结构能对由激光增益介质板条温度分布不均所造成的波面热畸变实现自校正,并建立了这种抽运结构下激光增益介质板条的瞬态温度分布理论模型,通过解热传导方程,推导出板条增益介质的瞬态温度分布的解析表达式。同时对抽运参量分别为抽运脉冲能量为5.8×104J、抽运重复频率为2Hz和抽运脉冲能量为3.2×104J、重复频率为10Hz两种情况下两种下N-31型钕玻璃板条的瞬态温度分布分别进行了数值计算,分别给出两种情况下10s内和60s时钕玻璃板条的温度分布图并对结果进行了分析和对比,表明采用这种抽运结构的增益介质板条激光器可以以类似热容激光器的方式在短时间内实现高平均功率、高光束质量运转。 展开更多
关键词 激光技术 双板条增益介质 瞬态温度分布 热传导方程 热传导方程
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基于共轭梯度法的圆管内部流体温度识别 被引量:6
16
作者 韩雯雯 卢涛 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期371-375,共5页
本文在建立圆管二维瞬态传热模型的基础上,将反问题转化成正问题和最优化问题。采用有限元方法求解导热正问题,利用外壁面温度分布,从目标函数的泛函变分出发,根据共轭梯度法,实现了圆管内部的流体温度识别。通过典型算例的数值计算,验... 本文在建立圆管二维瞬态传热模型的基础上,将反问题转化成正问题和最优化问题。采用有限元方法求解导热正问题,利用外壁面温度分布,从目标函数的泛函变分出发,根据共轭梯度法,实现了圆管内部的流体温度识别。通过典型算例的数值计算,验证了方法的准确性和抗噪性。 展开更多
关键词 瞬态导热 有限元 共轭梯度法 反问题
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复合球体非稳态导热的理论解及实例分析 被引量:6
17
作者 张奕 王子介 +2 位作者 张小松 王朋 戴征舒 《南京师范大学学报(工程技术版)》 CAS 2007年第1期37-40,共4页
针对二层复合球体在第三类边界条件下的导热微分方程进行了分析求解.以法国Cristopia公司的C.00型蓄冷冰球为例,对温度函数进行求解,分析了温度函数中特征值、指数值的变化规律.当水分别处于固态和液态时,画出了3个典型时刻冰和水的温... 针对二层复合球体在第三类边界条件下的导热微分方程进行了分析求解.以法国Cristopia公司的C.00型蓄冷冰球为例,对温度函数进行求解,分析了温度函数中特征值、指数值的变化规律.当水分别处于固态和液态时,画出了3个典型时刻冰和水的温度曲线.结果表明,在相同的表面传热条件下,冰和水的最外层几乎同时达到0℃.冰内温度变化比水内变化更剧烈,水开始结冰比冰开始融化需要更长的时间.提供的理论解可用于对相关导热问题的求解,以及为近似解或数值解的准确性提供检验标准. 展开更多
关键词 复合球体 储能球体 非稳态导热 温度函数 温度曲线
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瞬态热传导问题的精细积分-双重互易边界元法 被引量:6
18
作者 陈豪龙 周焕林 余波 《应用力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期835-841,共7页
采用双重互易边界元法结合精细积分法求解二维含热源的瞬态热传导问题。针对边界积分方程中热源项和温度关于时间导数项引起的域积分,采用双重互易法处理,将域积分转换为边界积分。采用边界元法将边界积分方程离散后,得到关于时间的微... 采用双重互易边界元法结合精细积分法求解二维含热源的瞬态热传导问题。针对边界积分方程中热源项和温度关于时间导数项引起的域积分,采用双重互易法处理,将域积分转换为边界积分。采用边界元法将边界积分方程离散后,得到关于时间的微分方程组,并利用精细积分法处理其中的指数型矩阵;对于微分方程组中由边界条件和热源项引起的非齐次项,采用解析的方法计算。为了比较精细积分-双重互易边界元法的计算效果,同时使用有限差分法计算温度对时间的导数项。通过数值算例验证了本文方法的有效性和精确性。计算结果表明:时间步长对于精细积分-双重互易边界元法的结果影响较小,而有限差分法对时间步长比较敏感且只在时间步长选取较小时有效;当选取较大时间步长时,精细积分-双重互易边界元法依然具有良好的计算精度。 展开更多
关键词 边界元法 双重互易法 精细积分法 有限差分法 瞬态热传导
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两相混合材料瞬态导热系统模型偏微分方程组的一个显式解析解 被引量:5
19
作者 张娜 蔡睿贤 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第3期350-353,共4页
An explicit analytical solution of the differential equation set describing transient heatconduction in mixed two phase materials is derived. Besides theoretical meaning, it canalso be applied to check the accuracy, c... An explicit analytical solution of the differential equation set describing transient heatconduction in mixed two phase materials is derived. Besides theoretical meaning, it canalso be applied to check the accuracy, convergence and effectiveness of various numericalcomputation methods and their differencing schemes, grid generation and so on. The Methodof Variable Separation with Addition to solve partial differential equations prop0sed in thispaper is worth developing further. 展开更多
关键词 解析解 瞬态导热 两相混合材料 偏微分方程
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边界节点法计算二维瞬态热传导问题 被引量:6
20
作者 师晋红 傅卓佳 陈文 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2014年第2期111-120,共10页
采用边界节点法(BKM)结合双重互易法(DRM)求解二维瞬态热传导问题.采用差分格式处理时间变量,可将原瞬态热传导方程转化为一系列非齐次修正的Helmholtz方程.随后,方程的解可分为特解和齐次解两部分计算,引入双重互易法在区域内部配点求... 采用边界节点法(BKM)结合双重互易法(DRM)求解二维瞬态热传导问题.采用差分格式处理时间变量,可将原瞬态热传导方程转化为一系列非齐次修正的Helmholtz方程.随后,方程的解可分为特解和齐次解两部分计算,引入双重互易法在区域内部配点求解方程的特解,采用边界节点法仅需边界配点求解方程的齐次解.给出的数值算例显示该方法计算精度高,适用性好,具有很好的稳定性和收敛性,适合求解瞬态热传导问题. 展开更多
关键词 瞬态热传导 边界节点法 双重互易法 差分格式 修正的Helmholtz方程
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