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热—应力耦合作用下的深沟球轴承疲劳寿命研究

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热—应力耦合作用下的深沟球轴承疲劳寿命研究

作者：王腾南京航空航天大学

学位级别：硕士

深沟球轴承具有结构简单、高转速、长寿命、高制造精度的特点，且应用中无需经常维护，因此在很多领域被广泛应用。疲劳寿命作为轴承的重要性能，目前已在理论研究、仿真分析及试验研究方面取得很多研究成果。基于轴承疲劳寿命试验花费... 详细信息

深沟球轴承具有结构简单、高转速、长寿命、高制造精度的特点，且应用中无需经常维护，因此在很多领域被广泛应用。疲劳寿命作为轴承的重要性能，目前已在理论研究、仿真分析及试验研究方面取得很多研究成果。基于轴承疲劳寿命试验花费时间长、成本高，往往仅能开展验证性试验;基于有限元的轴承寿命预测中，较多仅基于接触应力和变形展开研究，针对热-应力耦合作用下的轴承寿命研究较少。为解决这些问题，本文以深沟球轴承为研究对象开展疲劳寿命研究，主要完成了以下四方面的工作：1）基于赫兹接触理论研究轴承的接触特性，并应用ANSYS Workbench进行仿真分析，得到不同情况下轴承的应力和变形结果。验证有限元仿真的精度，在此基础上进行轴承疲劳寿命仿真分析。2）研究轴承发热量及对流换热计算模型，为有限元仿真确定合理的热载荷和热边界条件;在ANSYS Workbench中进行稳态热分析，研究得出不同载荷及运转速度下深沟球轴承温度的稳态分布情况。3）综合考虑载荷、温度、运转速度等因素对轴承寿命的影响，运用名义应力法得到热-应力耦合作用下的轴承疲劳寿命，并对有限元计算结果进行分析。4）在BLZ60滚动轴承动态性能测试机上开展深沟球轴承的温升试验，将试验结果与有限元分析结果进行对比，并对误差原因进行分析。研究表明，本文研究的热-应力耦合作用下的深沟球轴承疲劳寿命结果可信度高,可较好地预测不同工况下的轴承寿命。

关键词：深沟球轴承疲劳寿命赫兹接触理论 ANSYS Workbench 热-应力耦合仿真分析

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路面冻胀开裂热-应力耦合分析

公路交通科技 2010年第7期27卷 29-35页

作者：杨建军郑健龙钱国平长沙理工大学道路结构与材料交通行业重点实验室湖南长沙410076

为了更有效防治季节性冰冻地区道路病害,对路面冻胀开裂力学机理进行了研究。通过对路面冻胀开裂病害现象的调查分析,指出半刚性基层冻胀是道路冻温开裂病害发生的重要因素之一;建立了道路结构热-应力有限元模型,对路面在半刚性基层冻... 详细信息

为了更有效防治季节性冰冻地区道路病害,对路面冻胀开裂力学机理进行了研究。通过对路面冻胀开裂病害现象的调查分析,指出半刚性基层冻胀是道路冻温开裂病害发生的重要因素之一;建立了道路结构热-应力有限元模型,对路面在半刚性基层冻胀作用下的力学响应进行了计算与分析,提出了基于基层冻胀的路面劈裂破坏理论;通过对路面开裂判据应力计算,分析了路面冻胀开裂对冻温材料力学性能变化的敏感性。结果表明,基于半刚性基层冻胀的路面劈裂破坏理论,能够更合理地解释路面冻胀开裂现象;半刚性基层的冻胀性能以及路面材料的强度特性,均对路面冻胀开裂有较大的影响作用。

关键词：道路工程半刚性基层热-应力耦合冻胀开裂

128×128元锑化铟红外焦平面探测器热-应力耦合分析

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激光与红外 2013年第9期43卷 1025-1029页

作者：李鹏飞张立文孟庆端余倩河南科技大学电子信息工程学院河南洛阳471023

考虑探测器在热冲击过程中由于传导降温非均匀引起的温度梯度分布,借助ANSYS软件对温度梯度影响下的锑化铟探测器进行热-应力耦合分析。依据热分析结果得到了热冲击下探测器的降温时间曲线,以此为基础进行热-应力耦合分析得到了探测器... 详细信息

考虑探测器在热冲击过程中由于传导降温非均匀引起的温度梯度分布,借助ANSYS软件对温度梯度影响下的锑化铟探测器进行热-应力耦合分析。依据热分析结果得到了热冲击下探测器的降温时间曲线,以此为基础进行热-应力耦合分析得到了探测器的应力分布,并以温度、时间为参考量将热冲击过程中InSb芯片上应力最大值变化与传统均匀降温方式下的应力最大值变化进行对比,结果表明器件内部存在温度梯度时,InSb芯片上的应力增加呈现出先快后慢现象,明显不同于均匀降温的线性增加;且应力增加主要集中在热冲击初始0～0.5 s时间段,如此短时间段内应力的急剧增加将严重影响探测器的可靠性。最后对传导降温方式下应力变化可能引起InSb芯片失效的原因进行了初步探讨,这对预测裂纹的发生提供了一定的帮助。

关键词：锑化铟焦平面探测器热-应力耦合有限元

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周盘式制动器热-应力耦合特性的分析探究

机械传动 2022年第11期46卷 104-109页

作者：石康苏旭武吴炎炎夏海龙湖北工业大学机械工程学院湖北武汉430068 湖北中尔车轴有限公司湖北十堰442013

以东风Q/ZEZPSCZ02—2018型周盘式制动器为研究对象,探究该款新型制动器的热-应力耦合,分析了其安全性能。基于SolidWorks建立的三维模型,借助有限元分析软件AnsysWork⁃bench,对周盘式制动器建立热-应力耦合;设置汽车持续制动和颠簸路... 详细信息

以东风Q/ZEZPSCZ02—2018型周盘式制动器为研究对象,探究该款新型制动器的热-应力耦合,分析了其安全性能。基于SolidWorks建立的三维模型,借助有限元分析软件AnsysWork⁃bench,对周盘式制动器建立热-应力耦合;设置汽车持续制动和颠簸路段制动的工况条件,分析其等效弹性应变、应力和温升情况,探究其之间的映射关系;通过模型仿真,得到温度云图、应力云图和等效弹性应变云图。经分析可知,温度上升趋势先急后缓,最大应力和等效弹性应变均位于内蹄双凸轮处;通过台架实验数据对比发现,结果在误差所允许的范围内。为后续的工程设计、散热机理研究、检测维修提供了参考依据。

关键词：周盘式制动器有限元热-应力耦合

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红外焦平面探测器热—应力耦合分析

红外焦平面探测器热—应力耦合分析

作者：李鹏飞河南科技大学

学位级别：硕士

锑化铟（InSb）红外焦平面探测器在中波探测领域具有较高的量子效率和均匀性、优良的分辨率，被广泛应用于航空航天、国防、气象等领域。InSb红外焦平面探测器属于倒装焊结构器件，锑化铟光敏元与硅读出电路通过铟柱采用倒焊技术互联混... 详细信息

锑化铟（InSb）红外焦平面探测器在中波探测领域具有较高的量子效率和均匀性、优良的分辨率，被广泛应用于航空航天、国防、气象等领域。InSb红外焦平面探测器属于倒装焊结构器件，锑化铟光敏元与硅读出电路通过铟柱采用倒焊技术互联混成，InSb探测器在工作时其温度需要通过制冷设备快速地从300K降低到77K。在这个过程中，由于上述的特定结构和低温工作环境常使得较薄的锑化铟芯片在经受热冲击时发生碎裂。芯片的碎裂严重影响着探测器的适用性、列装性，已经成为探测器批量生产中亟需解决的首要问题。为明晰探测器在热冲击下的碎裂机理，本文以128×128元锑化铟红外焦平面探测器为研究对象，借助ANSYS有限元软件从热-应力耦合的角度对探测器InSb芯片碎裂的原因进行研究。热-应力耦合分析分为两个步骤，首先对探测器的热冲击过程进行模拟仿真，对热冲击过程中探测器内部温度场的分布和变化进行分析;接着以热分析得到的温度分布为基础，对探测器进行热-应力耦合仿真，对传导降温方式下探测器芯片上的应力变化及其分布进行分析，依据应力变化及其分布对探测器碎裂的原因进行初步探讨。热-应力耦合分析表明：InSb芯片受不均匀温度场和各材料线膨胀系数差异的影响，InSb芯片上应力增加迅速，短时间内应力的急剧增加对InSb芯片的可靠性带来了严重考验。通过与未考虑热-应力耦合得到的InSb芯片上应力变化相比，热-应力耦合方式下得到的InSb芯片上的应力变化，可以真实反映InSb芯片在实际热冲击过程的应力变化情况，而未考虑热-应力耦合的应力分析将会低估应力增加对InSb芯片造成的影响。热-应力耦合分析得到的应力分布结果可为实际生产中降低InSb芯片的碎裂提供参考。此外，通过改变底充胶热传导系数的方式对材料参数改化与InSb芯片上应力变化之间的关系进行了研究。

关键词：锑化铟红外焦平面探测器 ANSYS 有限元分析热-应力耦合

热-应力耦合作用下深部软岩隧洞大变形三维数值模拟分析

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工程建设 2007年第2期39卷 5-9页

作者：许富贵蒋和洋倪晓燕冯吉利北京工业大学建工学院北京100022

高地温是深部隧洞的一个重要特点,温度场的存在必然会影响到深部隧洞的变形和应力状况,特别是考虑到深部隧洞的高地应力和大变形的特性,温度场的影响就更加显著。因此,本文基于摩尔-库仑本构模型,利用FLAC3D软件对深部软岩隧洞洞室围岩... 详细信息

高地温是深部隧洞的一个重要特点,温度场的存在必然会影响到深部隧洞的变形和应力状况,特别是考虑到深部隧洞的高地应力和大变形的特性,温度场的影响就更加显著。因此,本文基于摩尔-库仑本构模型,利用FLAC3D软件对深部软岩隧洞洞室围岩的力学响应及其在不同温度场作用影响下的应力、变形及塑性区分布等指标的分布及变化情况进行模拟计算及研究分析,得出了一定基本规律,为工程设计提供参考。

关键词：大变形热-应力耦合深部软岩隧洞三维数值模拟 FLAC^3D

考虑热—应力耦合作用和地震作用的顶燃式热风炉炉壳分析与优化设计

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考虑热—应力耦合作用和地震作用的顶燃式热风炉炉壳分析与优化设...

作者：姜大龙西安建筑科技大学

学位级别：硕士

热风炉是炼铁生产中的重要设备，作为一种新型热风炉，顶燃式热风炉具备高风温、高热效率和长寿命等优点，自从被投入使用就受到了广泛关注，拥有良好的应用前景。目前我国对顶燃式热风炉的设计依据主要为《炼铁工艺炉炉壳结构技术规范... 详细信息

热风炉是炼铁生产中的重要设备，作为一种新型热风炉，顶燃式热风炉具备高风温、高热效率和长寿命等优点，自从被投入使用就受到了广泛关注，拥有良好的应用前景。目前我国对顶燃式热风炉的设计依据主要为《炼铁工艺炉炉壳结构技术规范》和以往经验，然而规范中关于温度作用、地震作用等对炉壳所产生的影响未做出明确的要求，炉壳厚度的计算公式也缺乏足够的理论依据。所以对顶燃式热风炉进行多种工况下的有限元分析，并对炉壳厚度进行合理的优化对于今后同类热风炉的设计具有指导意义，同时最终的优化方案也具备一定的工程价值。本文所做的工作主要有三个方面：一、以有限元理论和相关的壳体理论知识为基础，借助有限元分析软件Ansys的APDL语言，建立了与实际炉壳结构相符的有限元模型，对炉壳模型进行了合理的板带划分并且对炉壳厚度实现参数化，为后续的优化工作打好了基础;二、考虑热-应力耦合作用、静力荷载作用以及地震作用三种影响因素，对炉壳结构分别进行了各种工况下的有限元分析得到了各工况下的应力分布和位移形变，并按照规范要求进行了最不利荷载的组合和最不利荷载作用的分析;三、通过对最不利荷载组合作用下的炉壳结构进行有限元分析，以炉壳的厚度为设计变量、各板带的最大应力为状态变量、容许应力值为约束条件实现了最终的优化目标——炉壳结构用钢量最少，并将优后的设计方案与优化前进行了对比分析。通过以上三个方面的工作本文得出以下主要结论：（1）与其它各荷载作用相比，炉壳在内部气体压力作用下产生的应力最大，所以炉壳内部气体压力是影响炉壳厚度的主要因素;（2）热-应力耦合作用对炉壳的位移形变影响较大，位移形变受到约束的部位是应力产生的主要部位;（3）地震作用对炉壳整体的影响较小，但是对于炉缸段的影响在设计时不应完全忽略;（4）经过优化得到的最终优化方案比原设计方案的用钢量减少了14.3%，优化后炉壳结构的薄弱部位（部分孔口边缘及炉缸段等）厚度有所增加，其它部位炉壳厚度明显减小，整体应力分布更加均匀。

关键词：顶燃式热风炉炉壳 Ansys 热-应力耦合地震作用优化设计

基于热-应力耦合的LNG储罐泄漏状态下外罐壁受力分析

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特种结构 2024年第3期41卷 1-7页

作者：张天鹤高辉中国天辰工程有限公司

为分析LNG全容罐在内罐泄漏状态下的外罐壁液密性,采用大型通用有限元分析软件对外罐在正常使用、夏季高中低液位及局部冷点泄漏状态下的结构响应进行了非线性有限元分析,并验证分析了热角保护结构的可靠性。研究结果表明:正常使用阶段... 详细信息

为分析LNG全容罐在内罐泄漏状态下的外罐壁液密性,采用大型通用有限元分析软件对外罐在正常使用、夏季高中低液位及局部冷点泄漏状态下的结构响应进行了非线性有限元分析,并验证分析了热角保护结构的可靠性。研究结果表明:正常使用阶段外罐壁向内轻微收缩,外罐壁外侧根部出现轻微受拉损伤。泄漏阶段外罐壁收缩明显增大,外罐壁内侧出现大范围受拉损伤,钢筋应力水平显著增加,但外罐壁液密性指标满足要求。热角保护结构在内罐泄漏状态下可有效保证外罐壁底部不直接接触低温液体。

关键词： LNC储罐泄漏液密性热-应力耦合有限元分析

基于有限元软件的直埋供热管道热-应力耦合数值模拟研究

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区域供热 2022年第2期 35-40页

作者：李鸿书天津市津安热电有限公司

为得到直埋供热管道在热-应力耦合作用下受到应力影响的结果,设计基于有限元软件的直埋供热管道热-应力耦合数值模拟。计算直埋供热管道内压应力,结合材料力学计算不同的管壁压力,从而得到管壁厚度;建立管道内部热力变化模型,计算管壁... 详细信息

为得到直埋供热管道在热-应力耦合作用下受到应力影响的结果,设计基于有限元软件的直埋供热管道热-应力耦合数值模拟。计算直埋供热管道内压应力,结合材料力学计算不同的管壁压力,从而得到管壁厚度;建立管道内部热力变化模型,计算管壁在两端不被束缚时的伸长量以及缩短量;模拟管道热-应力耦合数值变化,基于有限元软件划分网格结构,设计边界条件。通过实验结果可知,温度荷载也在荷载条件中起到最主要的作用,且受到应力最大的点在管壁的转弯处,因此需要注意对管道转弯处的保护,防止管道因应力过大而损坏。

关键词：有限元软件直埋供热管道热-应力耦合数值模拟温度变化