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电热除冰的热力耦合特性及其对冰层的影响研究 被引量:3
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作者 肖春华 林贵平 +1 位作者 桂业伟 肖京平 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期23-28,共6页
采用计算和实验相结合的方法,初步研究了电热除冰过程中的热力耦合特性及其对冰层的影响。在电加热条件下,耦合外部气动力载荷的作用,采用有限元方法计算了不同热流密度下表面冰层和蒙皮间界面法向和切向应力的分布,比较了加热/不加热... 采用计算和实验相结合的方法,初步研究了电热除冰过程中的热力耦合特性及其对冰层的影响。在电加热条件下,耦合外部气动力载荷的作用,采用有限元方法计算了不同热流密度下表面冰层和蒙皮间界面法向和切向应力的分布,比较了加热/不加热条件下界面法向和切向应力分布的差别,研究了冰层最大主应力随热流密度的变化规律。研究发现,电加热条件下,在表面冰层融化前,热力耦合特性将造成冰层内部应力的显著增加,从而造成冰层局部区域的破裂,加速冰层的破坏。同时,设计的原理性实验结果验证了热力耦合特性对冰层的破坏影响。研究结果对于电热除冰理论和除冰技术的发展有现实意义。 展开更多
关键词 电热除冰 热力耦合 原理性实验 气动力载荷 破裂
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某大口径火炮弹带热力耦合挤进动力学数值模拟研究 被引量:25
2
作者 李淼 钱林方 孙河洋 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1803-1811,共9页
为研究弹带挤进过程机理以及弹丸在挤进过程的运动规律,对大口径火炮挤进过程进行了仿真分析。考虑了火药气体在带锥度药室及坡膛内的分布,得到挤进时期的内弹道学方程,将该方程的解作为力边界条件,同时引入考虑温度的摩擦力模型来模拟... 为研究弹带挤进过程机理以及弹丸在挤进过程的运动规律,对大口径火炮挤进过程进行了仿真分析。考虑了火药气体在带锥度药室及坡膛内的分布,得到挤进时期的内弹道学方程,将该方程的解作为力边界条件,同时引入考虑温度的摩擦力模型来模拟身管与弹带间的摩擦,采用显式方法建立大口径火炮弹带挤进过程热力耦合仿真模型;分别对经典内弹道挤进过程和绝热挤进进行计算,验证了耦合计算的必要性;同时考虑不同弹炮间隙、卡膛速度以及初始摆角对挤进过程的影响,得到挤进过程中挤进阻力、弹丸速度、火药气体压力、弹丸摆角的变化规律。计算结果表明,弹炮间隙对挤进阻力和挤进速度有着重要的影响,而弹丸卡膛前摆角对弹丸挤进过程中的摆角有着重要的影响。 展开更多
关键词 兵器科学与技术 热力耦合 挤进阻力 弹丸姿态
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正交异性钢桥面肋-板焊接残余应力的数值模拟 被引量:21
3
作者 卫星 邹修兴 +1 位作者 姜苏 邵珂夫 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2014年第4期27-33,共7页
由于正交异性钢桥面U肋与顶板焊后残余应力分布复杂,采用解析方法无法求解,为此,采用有限元热-力耦合分析技术对其温度场和应力场进行数值模拟。利用ANSYS有限元软件建立顶板厚16mm、U肋厚8mm的正交异性桥面板双层焊缝模型。引入高温条... 由于正交异性钢桥面U肋与顶板焊后残余应力分布复杂,采用解析方法无法求解,为此,采用有限元热-力耦合分析技术对其温度场和应力场进行数值模拟。利用ANSYS有限元软件建立顶板厚16mm、U肋厚8mm的正交异性桥面板双层焊缝模型。引入高温条件下Q345q钢的力学性能参数,考虑焊接电流、电压、焊接速度,对焊接过程进行数值模拟。通过控制热源移动加载,计算出合理的焊接温度场;利用热-力耦合分析技术,调用温度场计算结果,分析得到焊接残余应力场分布。计算结果表明:有限元数值模拟技术可以用于焊接结构残余应力分析;焊缝处不均匀加热与放热导致焊缝中部垂直焊缝方向及沿板厚方向存在较大残余应力,设计时应充分考虑残余应力对结构力学行为的影响。 展开更多
关键词 正交异性钢桥面 残余应力 温度场 应力场 数值模拟 力耦合 有限元法
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高强度铝合金板材的温热介质充液成形研究 被引量:14
4
作者 刘合军 郎利辉 +2 位作者 李涛 张志 赵香妮 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期31-36,共6页
在温度20℃~300℃的范围内,对厚度1.2mm的7B04-T6高强度铝合金薄板在应变速率分别为0.0006s-1、0.006s-1和0.06s-1的条件下进行了单拉试验,并在此基础上利用MSC.Marc有限元软件进行了筒形件温热介质充液成形的差温热力耦合数值模拟,研... 在温度20℃~300℃的范围内,对厚度1.2mm的7B04-T6高强度铝合金薄板在应变速率分别为0.0006s-1、0.006s-1和0.06s-1的条件下进行了单拉试验,并在此基础上利用MSC.Marc有限元软件进行了筒形件温热介质充液成形的差温热力耦合数值模拟,研究了成形温度、冲压速度和液室压力对于成形性能的影响。结果表明,在冲压速度15mm/min以及液室压力1MPa的情况下,零件的最大成形高度由常温下的20.5mm提高到了300℃时的31.6mm。 展开更多
关键词 高强度铝合金 温热单拉 温热介质充液成形 热力耦合 有限元模拟
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搅拌摩擦焊三维粘塑性热力耦合有限元数值模拟 被引量:11
5
作者 周明智 雷党刚 +1 位作者 梁宁 杨靖辉 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期5-9,共5页
针对搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)的特点,建立了基于固体力学的刚粘塑性热力耦合有限元方程,并采用网格局部加密自适应跟随技术对FSW过程进行数值模拟,获得了焊接过程的温度、应力、应变分布特征及金属流动规律,预测焊接过程... 针对搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)的特点,建立了基于固体力学的刚粘塑性热力耦合有限元方程,并采用网格局部加密自适应跟随技术对FSW过程进行数值模拟,获得了焊接过程的温度、应力、应变分布特征及金属流动规律,预测焊接过程中所产生的缺陷.结果表明,FSW过程中试件的温度分布不对称,应变沿板厚的方向分布不一致,焊缝区产生了剧烈的塑性变形,因此FSW是一个典型的三维剧烈的塑性变形过程,热塑性变形机制是焊接接头形成的主要机制. 展开更多
关键词 搅拌摩擦焊 刚粘塑性 热力耦合 数值模拟
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锥形辊穿孔过程顶头前伸量对力参数的影响 被引量:10
6
作者 李胜祗 李洪中 +2 位作者 黄子阳 郑坚敏 郑建聪 《安徽工业大学学报(自然科学版)》 CAS 2010年第2期131-134,共4页
借助商用有限元软件MSC.SuperForm2005对锥形辊穿孔过程进行三维热力耦合模拟,研究顶头前伸量对穿孔力参数的影响。结果表明,在锥形辊穿孔过程中,当保持其它参数不变时,随着顶头前伸量的增加,轧制力和顶头轴向力均减小,而导盘力略有增加。
关键词 热力耦合 锥形辊 顶头前伸量 力参数
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基于热力耦合模型的金属切削过程有限元分析 被引量:9
7
作者 吴金炎 王庆明 《机械》 2009年第2期18-21,共4页
基于有限元理论和热力耦合模型的研究,通过讨论切削过程中的关键技术,主要包括切削加工有限元方程的建立;构件材料的Johnson-Cook本构模型;切屑分离准则;材料断裂准则;接触摩擦模型;切削热的产生和分布;残余应力的分析和切削力的比较分... 基于有限元理论和热力耦合模型的研究,通过讨论切削过程中的关键技术,主要包括切削加工有限元方程的建立;构件材料的Johnson-Cook本构模型;切屑分离准则;材料断裂准则;接触摩擦模型;切削热的产生和分布;残余应力的分析和切削力的比较分析等,建立了二位金属切削过程模型,通过采用粘结-滑移摩擦模型,有效地模拟了航空钛合金的切削加工过程,对此类材料加工的切削力、切屑温度以及应力场和应变的分布进行了分析。 展开更多
关键词 有限元分析 热力耦合 金属切削 切削热
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搅拌摩擦焊准稳态热力耦合过程数值模拟研究 被引量:9
8
作者 殷鹏飞 张蓉 +1 位作者 熊江涛 李京龙 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期472-479,共8页
搅拌摩擦焊接过程中的材料塑性变形流场与温度场对焊接接头的组织演化及最终的力学性能有着十分重要的影响,许多学者对此进行了大量的研究.近年来的研究结果表明,该过程是一个极其复杂的热力耦合过程,温度场与材料塑性变形流场之间具有... 搅拌摩擦焊接过程中的材料塑性变形流场与温度场对焊接接头的组织演化及最终的力学性能有着十分重要的影响,许多学者对此进行了大量的研究.近年来的研究结果表明,该过程是一个极其复杂的热力耦合过程,温度场与材料塑性变形流场之间具有相互耦合效应.运用流体力学和传热学原理对准稳态热力耦合过程进行了数值模拟研究,通过计算得到了焊件材料的流场和温度场分布,并设计了相关实验对温度场进行了验证,结果表明该计算结果可以较准确地描述搅拌摩擦焊准稳态热力耦合状态. 展开更多
关键词 搅拌摩擦焊 热力耦合 准稳态 数值模拟
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热力耦合途径下再生保温混凝土的细观力学性能 被引量:7
9
作者 苗艳春 张玉 +3 位作者 雷闯 李明厚 刘元珍 李珠 《郑州大学学报(工学版)》 CAS 北大核心 2021年第5期79-85,共7页
结合再生保温混凝土(RATIC)的表征非均质特性,基于Monte Carlo方法,借助MATLAB软件生成了RATIC二维多边形随机骨料模型,并利用ABAQUS有限元分析软件对热力耦合途径下的RATIC进行了单轴受压损伤模拟。首先对不同温度下RATIC的热传导行为... 结合再生保温混凝土(RATIC)的表征非均质特性,基于Monte Carlo方法,借助MATLAB软件生成了RATIC二维多边形随机骨料模型,并利用ABAQUS有限元分析软件对热力耦合途径下的RATIC进行了单轴受压损伤模拟。首先对不同温度下RATIC的热传导行为进行模拟分析,基于温度场模拟结果,利用混凝土塑性损伤本构模型分别探究100、200、300、400、500、600、700、800℃下各细观组分的热膨胀系数、热传导率和比热容等热工参数以及泊松比、强度和弹性模量等力学参数的差异性对RATIC细观力学性能的影响,并进一步对比分析了模拟和试验条件下RATIC在不同受火温度下的单轴受压破坏形态。结果表明:当受火温度超过400℃时,温度应力对RATIC强度产生了削弱作用,800℃时,试件内部产生了最大的温度应力3.309 MPa;高温下单轴受压的RATIC试件损伤首先出现于界面过渡区,然后向砂浆基体发展,其主要集中于试件的自由端,且随着受火温度和加载时间的提高,损伤均呈现出逐渐加剧的趋势,细观损伤模型可以较好地模拟高温下RATIC的单轴受压力学性能和破坏形态。 展开更多
关键词 再生保温混凝土 随机骨料模型 热力耦合 热传导 单轴受压 高温
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大型筒节轧制成形热力耦合模拟和工艺分析 被引量:6
10
作者 陈素文 刘宏民 +1 位作者 孙建亮 周学凤 《燕山大学学报》 CAS 北大核心 2017年第2期116-120,共5页
与传统自由锻相比,大型筒节轧制成形是一种先进高效的生产工艺,具有短流程、节能节材等优点。本文采用基于热模拟实验的筒节材料流变应力模型,通过有限元热力耦合数值模拟,研究了大型筒节轧制过程的金属变形和温度演变规律,分析了轧制... 与传统自由锻相比,大型筒节轧制成形是一种先进高效的生产工艺,具有短流程、节能节材等优点。本文采用基于热模拟实验的筒节材料流变应力模型,通过有限元热力耦合数值模拟,研究了大型筒节轧制过程的金属变形和温度演变规律,分析了轧制工艺参数对金属变形的影响,为优化轧制工艺,预测和控制成形质量提供了依据。 展开更多
关键词 大型筒节 轧制成形 热力耦合 工艺分析
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基于有限变形理论的齿轮楔横轧制坯热力耦合模拟 被引量:5
11
作者 应富强 潘孝勇 李敏 《中国工程科学》 2007年第7期47-52,共6页
楔横轧齿轮轧制成形是一个全新的课题,在轧制过程中轧件的变形、温度场及力能参数都有待研究。将楔横轧技术与齿轮范成加工原理相结合,设计了楔横轧齿轮轧制的模具,给出了楔横轧齿轮轧制成形热力耦合本构模型,并在SuperForm平台对轧制... 楔横轧齿轮轧制成形是一个全新的课题,在轧制过程中轧件的变形、温度场及力能参数都有待研究。将楔横轧技术与齿轮范成加工原理相结合,设计了楔横轧齿轮轧制的模具,给出了楔横轧齿轮轧制成形热力耦合本构模型,并在SuperForm平台对轧制成形过程进行了有限元模拟,获得了轧件在成形过程中的变形规律、温度场分布及力能参数变化等数据,详细分析了数值模拟结果,为进一步研究齿轮楔横轧制坯提供参考。 展开更多
关键词 楔横轧 齿轮 热力耦合 有限元
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采空区自燃火区温度场演化规律分析研究 被引量:5
12
作者 岳小栋 王巨丰 +1 位作者 袁学强 郝永亮 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2011年第3期107-109,共3页
鉴于采空区遗煤自燃环境的封闭、隐藏及动态等特殊性,根据传热学、燃烧学、多孔介质学等基础理论,运用FLAC软件自身携带的热力耦合功能,对石圪节煤矿3#煤层采空区A、B火区温度场进行了理论计算和数值模拟,得出了遗煤厚度是自燃的物质基... 鉴于采空区遗煤自燃环境的封闭、隐藏及动态等特殊性,根据传热学、燃烧学、多孔介质学等基础理论,运用FLAC软件自身携带的热力耦合功能,对石圪节煤矿3#煤层采空区A、B火区温度场进行了理论计算和数值模拟,得出了遗煤厚度是自燃的物质基础,采空区漏风量是自燃的决定因素,燃烧时间是温度场的关键因子,温度场则是自燃的宏观表现。模拟方案中改变遗煤厚度、漏风量等影响因素的参数,得出了火区温度场的时空演变趋势,为下层煤开采设计提供理论参考。 展开更多
关键词 煤层自燃 热力耦合 数值模拟 动态温度场
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GH4169高温合金叶片挤压制坯成形规律研究 被引量:5
13
作者 齐广霞 徐培培 史丽坤 《锻压技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期168-171,共4页
制坯是叶片成形过程中的准备阶段,利用三维有限元Deform-3D软件,采用热力耦合的方法,模拟分析不同工艺参数(变形温度、上模压下速度和摩擦因子)条件下叶片挤压制坯过程的成形规律,优化工艺参数。根据模拟结果,得到一组合理的工艺参数,... 制坯是叶片成形过程中的准备阶段,利用三维有限元Deform-3D软件,采用热力耦合的方法,模拟分析不同工艺参数(变形温度、上模压下速度和摩擦因子)条件下叶片挤压制坯过程的成形规律,优化工艺参数。根据模拟结果,得到一组合理的工艺参数,即变形温度为1020℃、摩擦因子取0.3、上模下压速度800mm.s-1,得到载荷-行程曲线并拟合出加载力与行程关系方程。 展开更多
关键词 挤压制坯 热力耦合 数值模拟
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热力耦合作用下单层钢结构框架力学性能研究 被引量:4
14
作者 方廷勇 章涛林 +1 位作者 卢平 肖峻峰 《消防科学与技术》 CAS 2008年第8期551-555,共5页
基于有限元分析方法进行了热力耦合作用下的单层钢结构框架力学性能研究,分别根据钢结构框架承受力载荷、火灾载荷及热力耦合作用下的柱顶、梁跨中等关键位置的温度、应力、应变等变化过程,计算出无保护层钢结构框架失效的临界温度、耐... 基于有限元分析方法进行了热力耦合作用下的单层钢结构框架力学性能研究,分别根据钢结构框架承受力载荷、火灾载荷及热力耦合作用下的柱顶、梁跨中等关键位置的温度、应力、应变等变化过程,计算出无保护层钢结构框架失效的临界温度、耐火极限等参数。研究表明,梁和柱的节点、梁跨中等部位是钢结构防火的关键所在。 展开更多
关键词 钢结构框架 热力耦合 火灾载荷 有限元分析
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大型钛合金模锻件模锻成形过程建模仿真 被引量:4
15
作者 张大伟 赵升吨 +4 位作者 朱骏 李雪 景飞 李蓬川 罗恒军 《重型机械》 2014年第5期10-14,共5页
大型钛合金锻件是飞机的关键承力构件。由于尺寸大、横截面变化显著、结构复杂,钛合金大型锻件的模锻过程极其复杂,因此数值模拟技术成为研究该成形过程的有效途径。建立一个合理可靠的3D有限元模型成为研究发展大型钛合金锻件模锻成形... 大型钛合金锻件是飞机的关键承力构件。由于尺寸大、横截面变化显著、结构复杂,钛合金大型锻件的模锻过程极其复杂,因此数值模拟技术成为研究该成形过程的有效途径。建立一个合理可靠的3D有限元模型成为研究发展大型钛合金锻件模锻成形过程迫切需要解决的关键问题之一。本文基于DEFORM-3D建立了该工艺的一个合理的有限元模型,研究成形过程中温度、应变、损伤分布特征及变化特征。结果表明:塑性变形功补偿部分热量损失,阻止激冷层扩展;锻件前段截面积变化显著,成形过程容易导致宏观裂纹出现;由于材料分流,锻件下方横向筋处产生裂纹的倾向较大。 展开更多
关键词 非等温锻造 大型锻件 钛合金 热力耦合 有限元法
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模具冷却通道截面拓扑优化设计 被引量:4
16
作者 赵曦 刘义畅 +2 位作者 方喆 胡平 周明东 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期597-602,共6页
本文提出一种模具冷却通道截面设计的拓扑优化方法。根据直通道的特性建立等效的温度场模型,用均匀流体速度场代替湍流流速场,构建对流换热方程,并用第三类边界条件对流道入口温度边界进行描述。建立考虑热应力的热-力耦合模型,对模具... 本文提出一种模具冷却通道截面设计的拓扑优化方法。根据直通道的特性建立等效的温度场模型,用均匀流体速度场代替湍流流速场,构建对流换热方程,并用第三类边界条件对流道入口温度边界进行描述。建立考虑热应力的热-力耦合模型,对模具结构的热机械性能进行描述。通过引入离散体过滤法得到含圆形通道的截面拓扑,并加入几何约束解决离散体法导致的相混问题。分别以模具表面的平均温度和位移均匀性为优化目标及约束条件,构建拓扑优化列式。通过平顶模具与U型模具设计实例,验证了本文方法的可行性。设计结果表明,本文方法能够得到清晰的拓扑结构,而且优化结果满足给定的管径、管间距及管到模面距离等尺寸约束。 展开更多
关键词 通道冷却 离散体过滤 拓扑优化 几何约束 热流固耦合
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负载下环口板焊接加固T形钢管相贯节点试验研究 被引量:2
17
作者 常鸿飞 李照伟 +3 位作者 任腾龙 宋心怡 夏军武 安爱臣 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期212-221,234,共11页
负载下焊接加固将对大跨度建筑和钢桥的安全产生影响。为研究负载及焊接高温在加固过程及加固后对钢管节点的影响,完成4个焊接环口板加固T形圆钢管节点的轴压试验,实测了节点在负载焊接加固全过程的温度、位移及应变演化规律,分析焊接... 负载下焊接加固将对大跨度建筑和钢桥的安全产生影响。为研究负载及焊接高温在加固过程及加固后对钢管节点的影响,完成4个焊接环口板加固T形圆钢管节点的轴压试验,实测了节点在负载焊接加固全过程的温度、位移及应变演化规律,分析焊接高温和负载对节点破坏模式、荷载-变形曲线、受压承载力等的影响。试验结果表明:主管负载受压会降低节点承载力,0.37的主管初始应力比可使节点受压承载力下降16%;焊接温度场具有局部高温和快速衰减的特征,其局部瞬时升温最高可达1808℃,并在约3.1 cm×1.7 cm的椭圆形范围内衰减至600℃,钢材的局部软化效应不明显;负载不影响焊接温度场,焊接及冷却过程中的热胀冷缩则会影响节点的应变分布和残余变形;负载及焊接高温均未改变节点的破坏模式。基于试验结果,考察了现有规范负载折减系数对于负载下焊接加固钢管节点的适用性,结果表明,GB 51367—2014《钢结构加固设计标准》中规定的负载承载力折减系数偏于安全。 展开更多
关键词 钢管T形节点 负载焊接 环口板加固 热-力耦合 静力试验 受压性能
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热力耦合刚粘塑性有限元在铝合金热锻中的应用 被引量:1
18
作者 吴丽平 刘建雄 廖丕博 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2005年第11期59-60,64,共3页
由于铝合金的锻造温度范围很窄,金属热锻过程中温度和变形又存在显著的相互影响,所以必须结合塑性变形流动和热效应来分析铝合金热锻成形过程。运用热力耦合刚粘性有限元对铝合金热锻成形进行数值模拟,可以优化工艺参数和预测可能出现... 由于铝合金的锻造温度范围很窄,金属热锻过程中温度和变形又存在显著的相互影响,所以必须结合塑性变形流动和热效应来分析铝合金热锻成形过程。运用热力耦合刚粘性有限元对铝合金热锻成形进行数值模拟,可以优化工艺参数和预测可能出现的缺陷。 展开更多
关键词 热力耦合 塑性有限元 热锻 数值模拟
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航空发动机叶片精锻成形过程的热力耦合数值模拟 被引量:2
19
作者 齐广霞 邓华红 庞红 《沈阳理工大学学报》 CAS 2009年第4期56-60,共5页
采用热力耦合数值模拟方法对高温合金IN718单榫头叶片精锻成形工艺过程进行了模拟研究.研究结果表明:在叶片成形过程中塑性变形功和摩擦功所带来的升温效应和坯料与模具之间的热传递所引起的冷却效应对温度场、等效应力场以及载荷-时间... 采用热力耦合数值模拟方法对高温合金IN718单榫头叶片精锻成形工艺过程进行了模拟研究.研究结果表明:在叶片成形过程中塑性变形功和摩擦功所带来的升温效应和坯料与模具之间的热传递所引起的冷却效应对温度场、等效应力场以及载荷-时间曲线的影响较大;不同摩擦系数对叶片精锻过程的影响也比较明显;成功解决了叶身和榫头交界处出现的缩颈问题;通过模拟结果对比分析,进一步验证了本模拟过程分析的合理性和实用性. 展开更多
关键词 叶片 精锻 热力耦合 数值模拟
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2350铝箔轧机工作辊轴承座温度场的有限元分析 被引量:1
20
作者 赵静 束学道 胡正寰 《山东理工大学学报(自然科学版)》 CAS 2005年第2期87-89,共3页
利用ANSYS软件对铝箔轧机的工作辊轴承座进行热-力耦合的三维有限元分析,给出了轴承座的温度场及其热变形,根据有限元的分析结果,提出了改进轴承镗孔结构的设计方法.
关键词 铝箔轧机 轴承座 温度场 工作辊 三维有限元分析 ANSYS软件 分析结果 设计方法 力耦合 热变形 孔结构
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