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组分、加热时间及温度对2D-FGM板热应力的影响

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组分、加热时间及温度对2D-FGM板热应力的影响

作者：仝国军河北工程大学

学位级别：硕士

耐热FGM是一种常用于高温环境的功能梯度材料,在核反应堆、航空航天、内燃机和燃气机、高温发动机等领域均有应用。由于耐热FGM的工作环境温度极高,内部温差非常大,因此分析该材料组成结构的热传导及热应力问题非常重要。本文中,首先建... 详细信息

耐热FGM是一种常用于高温环境的功能梯度材料,在核反应堆、航空航天、内燃机和燃气机、高温发动机等领域均有应用。由于耐热FGM的工作环境温度极高,内部温差非常大,因此分析该材料组成结构的热传导及热应力问题非常重要。本文中,首先建立了研究2D-FGM板的研究模型。其次,带入边界条件和基本方程。之后,采用加权余量法得到变分方程。并且在空间域内进行单元离散,采用变分有限元法,在时间域内,采用有限差分法。用插值函数表示出温度和位移,并且以此为基础得出热弹性问题的有限元法方程,采用FORTRAN77软件编写计算程序。通过数值计算与分析,研究在第一类热边界条件下二维FGM平面常物性瞬态加热时FGM的热应力的分布规律以及影响材料热应力分布的因素。得出以下结论:不论是在单独上边界加热,或是上下边界同时加热,甚至是四侧边界都加热的情况下,整个功能梯度材料板内的加热热应力均为压应力。不论是改变组分系数,还是改变加热时间,或是改变加热温度函数。对最小压应力的影响几乎都是非常小的,最小压应力一直维持在-40MPa到-50MPa左右。其中组分xm的变化对最大加热热应力的影响几乎可以忽略不计。对最大加热热应力的影响最大的因素为组分ym。并且上边界上的加热温度函数对最大加热热应力的影响也并不十分明显。加热时间对只有上边界加热情况下的加热最大热应力的影响十分明显,在上下两侧加热的情况下对最大加热热应力的影响就变的不十分的明显了,在四个边界都加热的情况下加热时间对加热产生的最大热应力的影响就几乎可以忽略不计了。

关键词： FGM 常物性有限元法热应力组分

非线性输流曲管面内振动的样条小波有限元方法研究

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振动与冲击 2022年第18期41卷 66-74,103页

作者：曹建华黄颖青仝国军赵年顺黄山学院机电工程学院安徽黄山245021 中国科学技术大学工程科学学院近代力学系合肥230027 河北水利电力学院岩土工程安全与变形控制重点实验室河北沧州061001

由于小波具有多尺度和多分辨等优点,小波有限元的研究和应用受到越来越多的关注。以轴线可伸长的非线性输流曲管为研究对象,详述推导其面内振动微分方程的过程,采用尺度为3、阶数为4和尺度为2、阶数为3的区间样条小条尺度函数分别作为... 详细信息

由于小波具有多尺度和多分辨等优点,小波有限元的研究和应用受到越来越多的关注。以轴线可伸长的非线性输流曲管为研究对象,详述推导其面内振动微分方程的过程,采用尺度为3、阶数为4和尺度为2、阶数为3的区间样条小条尺度函数分别作为曲管径向位移和周向位移的插值函数,建立了输流曲管面内振动的区间样条小波曲管单元,并应用小波有限元离散了其微分方程,求解了输流曲管的频率、模态和时域响应。数值结果表明:小波有限元计算的前3阶频率与文献对比的误差不超过0.306%,曲管模态基本相似,而在时域动力响应计算上,小波有限元的数值结果与传统有限元几乎重合,且小波有限元频率和时域动力响应的计算时间均大幅减少。以上结论均表明小波有限元在非线性输流曲管面内振动计算有着一定的优势。

关键词：非线性曲管小波有限元样条小波

温度场下多跨输流管道共振可靠性及变量重要性测度分析

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西北工业大学学报 2021年第5期39卷 1035-1042页

作者：吴楠郭庆仝国军刘永寿西北工业大学力学与土木建筑学院陕西西安710072

输流管道面临宽频激励导致的复杂多阶共振失效问题。为解决该问题,采用动刚度法对考虑温度效应的多跨输流管道动力学方程进行了求解,基于得到的固有频率,结合共振失效规律建立了多阶防共振系统可靠性分析模型。为分析输入变量不确定性... 详细信息

输流管道面临宽频激励导致的复杂多阶共振失效问题。为解决该问题,采用动刚度法对考虑温度效应的多跨输流管道动力学方程进行了求解,基于得到的固有频率,结合共振失效规律建立了多阶防共振系统可靠性分析模型。为分析输入变量不确定性对系统共振失效概率的影响程度,进一步建立了输入变量方差重要性测度指标,并通过引入主动学习Kriging(ALK)模型实现了共振失效概率和重要性测度指标的高效求解。通过算例,分析了液体流速、压强和温度效应对输流管道共振失效概率的影响规律,结果对于输流管道防共振优化设计具有重要指导意义。

关键词：输流管道动刚度法共振可靠性重要性测度 ALK

非均匀温度场下变物性二维功能梯度材料板的瞬态热应力分析

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机械科学与技术 2018年第6期37卷 980-984页

作者：仝国军许杨健西北工业大学力学与土木建筑学院西安710072 河北工程大学土木工程学院河北邯郸056038

研究了非均匀温度场下变物性二维功能梯度材料板的瞬态热应力分布问题。并且建立了Al1100-Ti6Al4V-ZrO_2的二维功能梯度材料板的结构模型,构造了二维功能梯度板的有限元求解方法,计算得到了:1)二维功能梯度材料板在不同时刻的瞬态热应... 详细信息

研究了非均匀温度场下变物性二维功能梯度材料板的瞬态热应力分布问题。并且建立了Al1100-Ti6Al4V-ZrO_2的二维功能梯度材料板的结构模型,构造了二维功能梯度板的有限元求解方法,计算得到了:1)二维功能梯度材料板在不同时刻的瞬态热应力分布规律;2)变物性(组分系数沿板长度和宽度方向变化)二维功能梯度材料板的瞬态热应力分布;3)非均匀温度场下(线性温度分布、非线性温度分布及周期性温度分布)的二维功能梯度材料板的瞬态热应力分布。

关键词：非均匀温度场组分系数二维功能梯度材料板热应力

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多孔双向功能梯度板瞬态热应力分析

机械科学与技术 2024年第9期43卷 1631-1639页

作者：黄梦婷仝国军张东健蒲伟宜宾学院质量管理与检验检测学部四川宜宾644000 天津滨海职业学院智能制造学院天津300459 西北工业大学航空学院西安710072

为了研究多孔双向功能梯度板在热荷载作用下的应力变化特征,本文由定解条件结合传热学基本定律得到平面温度场及应力场解析解,运用解析法求解研究模型的应力场,通过算例分析加热时间、沿板长方向的孔隙率控制参数A_(x)、沿板厚方向的孔... 详细信息

为了研究多孔双向功能梯度板在热荷载作用下的应力变化特征,本文由定解条件结合传热学基本定律得到平面温度场及应力场解析解,运用解析法求解研究模型的应力场,通过算例分析加热时间、沿板长方向的孔隙率控制参数A_(x)、沿板厚方向的孔隙率控制参数A_(y)以及4种边界加热函数对多孔双向功能梯度板热应力分布的影响规律。结果表明:1)板内热应力等高线表现为非对称分布,最大压应力积聚于上边界处且最小压应力积聚于右下区域;2)孔隙率控制参数A_(x)的取值变化不改变板内最大及最小热应力的坐标位置;3)加热时间及孔隙率控制参数A_(y)取值的变化导致板内热应力等高线的变化较大,而孔隙率控制参数A_(x)及上边界加热函数对板内热应力影响作用不显著。

关键词：功能梯度板热应力解析解加热边界孔隙率

Thermoelastic vibration analysis of micro-scale functionally graded material fluid-conveying pipes in elastic medium

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Journal of Central South University 2019年第10期26卷 2785-2796页

作者： TONG Guo-jun LIU Yong-shou LIU Hui-chao DAI Jia-yin School of Mechanics Civil Engineering and Architecture Northwestern Polytechnical University

Micro-scale functionally graded material(FGM)pipes conveying fluid have many significant applications in engineering *** this work,the thermoelastic vibration of FGM fluid-conveying tubes in elastic medium is *** on modified couple stress theory and Hamilton’s principle,the governing equation and boundary conditions are *** differential quadrature method(DQM)is applied to investigating the thermoelastic vibration of the FGM *** effect of temperature variation,scale effect of the microtubule,micro-fluid effect,material properties,elastic coefficient of elastic medium and outer radius on thermoelastic vibration of the FGM pipes conveying fluid are *** results show that in the condition of considering the scale effect and micro-fluid of the microtubule,the critical dimensionless velocity of the system is higher than that of the system which calculated using classical macroscopic *** results also show that the variations of temperature,material properties,elastic coefficient and outer radius have significant influences on the first-order dimensionless natural frequency.

关键词： functionally graded materials thermoelastic vibration micro-scale micro-fluid

基于混合式教学的“理论力学”课程分层教学的探索

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南方农机 2024年第4期55卷 177-180页

作者：王坎盛刘立悦孙晓勇仝国军李桐栋韩超河北水利电力学院土木工程系河北沧州061001

【目的】通过分层教学的方式提高“理论力学”课程的教学效果。【方法】基于建构主义学习观,课题组通过文献综述分析了混合式教学和分层教学在教育领域的应用和优势,结合“理论力学”课程的特点和学生需求,提出了分层教学的设计原则和... 详细信息

【目的】通过分层教学的方式提高“理论力学”课程的教学效果。【方法】基于建构主义学习观,课题组通过文献综述分析了混合式教学和分层教学在教育领域的应用和优势,结合“理论力学”课程的特点和学生需求,提出了分层教学的设计原则和实施策略,并对不同教学模式下的班级、同层次内的学生进行了实践分析和学习效果对比。【结果】通过整体的实施结果测试,在混合式教学背景下对“理论力学”课程实施分层教学,学生的学习积极性和成绩有一定提高,学习态度有所改善,验证了分层教学在“理论力学”课程中的有效性。【结论】未来可以进一步探讨如何优化分层教学的设计和实施策略,以提高教学效果和学生的学习体验。

关键词：混合式教学分层教学 “理论力学” 教学效果

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基于教育目标分类学的工学专业课程思政教学

黄河科技学院学报 2023年第8期25卷 86-91页

作者：韩超吴金花姜畔孙晓勇仝国军河北水利电力学院土木工程系河北沧州061000

分析当前课程思政教学和研究存在的主要问题,如各自为“政”、缺乏系统性等,结合多门课程思政示范课程的建设和教学实践经验,基于教育目标分类学展开了工学专业课程思政研究:形成了课程思政素材库的建立途径;在克拉斯沃尔和布卢姆的“... 详细信息

分析当前课程思政教学和研究存在的主要问题,如各自为“政”、缺乏系统性等,结合多门课程思政示范课程的建设和教学实践经验,基于教育目标分类学展开了工学专业课程思政研究:形成了课程思政素材库的建立途径;在克拉斯沃尔和布卢姆的“教育目标分类法——情感领域”的基础上进行扩增,得到了二维度目标分类法,并运用该法建立课程思政教学目标分类体系;探讨基于上述目标分类的课程思政教学设计和针对课程思政教学的教学测量和评价方法。

关键词：课程思政教育目标分类教学设计教学评价

建筑环境与能源应用工程专业基础课教学思考——以“工程力学”为例

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南方农机 2022年第4期53卷 179-181,184页

作者：孙晓勇李树谦李桐栋侯娜娜仝国军河北水利电力学院土木工程系河北沧州061001 河北省数据中心相变热管理技术创新中心河北沧州061001

针对建筑环境与能源应用工程专业的发展,“工程力学”课程如何能在教学内容及方法手段等方面为之更好服务是应考虑的问题。建筑环境与能源应用工程专业是民用与军用等实际工程中的基础,随建筑要求、时代要求与时俱进。力学分析能力在建... 详细信息

针对建筑环境与能源应用工程专业的发展,“工程力学”课程如何能在教学内容及方法手段等方面为之更好服务是应考虑的问题。建筑环境与能源应用工程专业是民用与军用等实际工程中的基础,随建筑要求、时代要求与时俱进。力学分析能力在建筑环境与能源应用方面具有基础性、前瞻性的特点,无论是施工现场,还是后期监测,都有不可忽视的作用。而学生在校期间与工程实际脱节,实践环节不到位,缺乏创新性,使得当前条件下从力学到专业、从专业到职业的衔接过程在教学目标的实现上还不够顺畅。因此,“工程力学”学科的教学内容、时间分配、教学方式、教学手段、考核方式、考核方向、教学质量等组成的系统化的力学教学过程,对培养理论与实际兼容的复合型高素质人才有启发意义。

关键词： “工程力学” 建筑环境与能源应用教育教学专业基础