检索结果-南通市图书馆

作者：李俊文华南理工大学

学位级别：硕士

挤压铸造利用机械压力补偿金属凝固收缩，最终获得组织致密，力学性能优良的铸件，是一种结合铸造和锻造的先进近净成形工艺。其凝固过程涉及热量传递、液固相变、压力传递和热粘弹应力应变等多物理场耦合作用。研究挤压铸造凝固过程热... 详细信息

挤压铸造利用机械压力补偿金属凝固收缩，最终获得组织致密，力学性能优良的铸件，是一种结合铸造和锻造的先进近净成形工艺。其凝固过程涉及热量传递、液固相变、压力传递和热粘弹应力应变等多物理场耦合作用。研究挤压铸造凝固过程热-力演变行为，建立热-力耦合的数学模型，预测铸件内部温度和应力应变分布，对认知挤压铸造工艺本质，优化铸造工艺有非常重要的意义。设计了热-力测试实验模具和方案，分别测量了ZL101A直接挤压铸造过程不同挤压力下铸件、模具温度和铸件底部压力的变化。分析讨论了不同挤压铸造凝固过程温度变化与压力演变规律，及两者的相互关系。实验结果表明，凝固初期铸件凝壳较薄、变形抗力较小，在挤压力下极易变形，铸件/模具间的摩擦力随着变形量的增加而增加，压力在铸件内衰减;凝固后期，铸件固相率高、变形抗力大，50、75MPa下其底部压力开始上升，但100MPa挤压力较大，能使铸件持续变形，摩擦力增大。在本实验条件下50与75MPa挤压力补缩效果有限，100MPa挤压力能有效地补缩;研究表明，选取合适的保压时间，能够实现良好补缩且减小模具损伤。建立了挤压铸造凝固过程热-力耦合有限元数学模型，其中：温度场采用热焓法处理凝固潜热，用三时层法处理非稳态项;应力场分别采用热粘弹塑性模型和理想弹塑性模型描述凝壳和金属液的力学行为，同时考虑凝固体积收缩和高温非弹性变形的影响。提出了热力耦合计算的关键问题处理方法，包括：铸件/模具界面传热模型、界面接触处理。基于所建立的数学模型及有限元分析方法，设计和开发了C++计算程序。对实验挤压铸造件进行了模拟应用，对模拟结果进行了分析讨论，结果表明：随着挤压力增加，铸件/模具界面接触改善，计算的铸件冷却速度增大、温度越低，模具温度越高;凝壳部位等效应力较大，而内部液相区域应力较小，随着挤压力加大，凝壳部位等效应力值增大且塑性变形增加，内部液相低应力区域缩小。该结果表明了所建立的模型合理性。实验验证结果也表明，模拟计算的温度和压力变化规律与实验吻合良好，建立的挤压铸造热-力耦合模型基本正确。

关键词：挤压铸造热-力行为实验有限元法数值模拟铝合金

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流道堵塞模型开发及在QUENCH实验中的应用研究

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核技术 2023年第7期46卷 125-135页

作者：高鹏程张斌杨皓单建强海军研究院北京100071 西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

在压水堆冷却剂丧失事故(Loss-of Coolant Accident,LOCA)中,处于高温条件下的燃料棒由于棒内压力过高,可能导致包壳发生鼓胀。包壳形变会造成堆芯局部流道堵塞,进而影响失水事故再淹没阶段的堆芯换热。然而,大多数系统分析程序都是基... 详细信息

在压水堆冷却剂丧失事故(Loss-of Coolant Accident,LOCA)中,处于高温条件下的燃料棒由于棒内压力过高,可能导致包壳发生鼓胀。包壳形变会造成堆芯局部流道堵塞,进而影响失水事故再淹没阶段的堆芯换热。然而,大多数系统分析程序都是基于假设的流道堵塞率来模拟事故进程,导致模拟结果与实际情况不符合。本文将已开发的燃料棒热-力行为分析模块(Fuel Rod Thermal-Mechanical Behavior,FRTMB)集成在自主开发的严重事故分析程序ISAA(Integrated Severe Accident Analysis Code)中,通过改进已有的流道堵塞模型,使其能够模拟由于燃料棒形变导致的冷却剂流量变化。最后,使用ISAA-FRTMB模拟QUENCH-LOCA-0实验,通过对比包壳峰值温度,验证改进的流道堵塞模型的正确性和有效性,并在此基础上研究包壳形变对堆芯换热以及后续事故进程的影响。

关键词：流道堵塞热-力行为包壳峰值温度 QUENCH-LOCA-0

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THM全耦合分析方法及其在能源桩工程中的应用

THM全耦合分析方法及其在能源桩工程中的应用

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作者：李峙浙江大学

学位级别：硕士

能源桩兼具承载和传热的双重功能,是一种新型桩埋管地源热泵技术。能源桩在运行过程中同时受到结构荷载和热荷载的作用,会产生显著的热-力耦合响应,桩周土中也会出现热-水-力(THM)耦合现象。此外土的力学特性、桩土相互作用以及长期的... 详细信息

能源桩兼具承载和传热的双重功能,是一种新型桩埋管地源热泵技术。能源桩在运行过程中同时受到结构荷载和热荷载的作用,会产生显著的热-力耦合响应,桩周土中也会出现热-水-力(THM)耦合现象。此外土的力学特性、桩土相互作用以及长期的热循环等都会影响能源桩和桩周土的特性,进一步影响建筑物的长期稳定和地热能的利用效果。然而,目前大部分能源桩数值模拟研究仅考虑了热-力耦合和简单本构模型,无法反映THM耦合效应及其对土力学特性的影响。本文基于THM耦合理论,建立了考虑土体热弹塑性本构关系和桩土非线性接触作用的全耦合有限元分析方法,并应用于能源桩在长期不平衡循环热荷载作用下的热-力行为分析。本文主要工作及成果如下:(1)从动量、质量和能量三个守恒方程出发,推导了饱和多孔介质的THM全耦合控制方程组,并考虑了流体的物理性质随温度的变化。通过数值模拟结果与三个典型THM耦合问题解析解的对比,验证了理论及其数值实现的正确性和有效性,并阐明了考虑THM全耦合效应的必要性。(2)实现了状态相关摩尔-库仑模型和考虑温度影响的统一硬化(UH)模型在COMSOL软件中的二次开发,与相关试验数据的对比表明上述模型能够正确反映土的相关力学特性。其中,状态相关摩尔-库仑模型适用于砂性土,重点反映其状态相关性;考虑温度影响的UH模型适用于黏性土,重点反映其热塑性。(3)综合考虑THM全耦合理论、流体性质随温度变化、土体本构关系和桩土接触作用对典型原位试验进行了模拟,模拟结果表明本文所建立全耦合数值模型能够较好地反映能源桩复杂的热-力行为。(4)开展了考虑不平衡循环热荷载的能源桩轴对称有限元数值分析。结果表明,能源桩和桩周土的温度、位移、孔压和应力均随着季节性的加热和冷却出现循环响应。在能源需求不平衡的地区,能源桩和桩周土的温度和位移表现出相似但相反的累积变化趋势,但桩内轴向应力和桩土界面剪应力累积变化趋势较小。

关键词： THM耦合能源桩热-力行为有限元分析 COMSOL二次开发循环热荷载

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