阶跃热流冲击加热半无限体动态热应力分析

考虑超快速加热引起传热过程的非傅立叶效应，建立了第二类边界条件下的半无限体的动态热流场，热应力场方程组。用拉普拉斯变换法对方程组进行求解。结果表明，快速加速在半无限体内产生一个热波和两种热应力波。热波通过之时引起当地温度突然升高。应力波的波前通过之时该处应力突然增加；并对热波和弹性膨胀波波速比率对半无限体动态应力的影响作了研究分析。     

横观各向同性功能梯度板的热弹性Navier解

本文利用推广后的Main和Spencer功能梯度板理论,研究了横观各向同性功能梯度简支矩形板在温度场作用下的热弹性响应。材料常数沿板厚可以任意连续变化,温度场为在板厚度方向上热传导产生的稳态温度场。将板的中面位移用双重三角级数展开并代入控制方程,利用板的柱面边界条件确定含有的待定常数。最终获得了横观各向同性功能梯度板在温度场作用下的热弹性Navier解。通过数值算例分析,讨论了板的几何尺寸变化、材料的梯度变化程度和不同表面温度等因素对功能梯度板热弹性响应的影响.     

不同振动形式下压电俘能结构热弹性耗散研究

通常情况下,压电材料应用于结构中可实现对外界能量的俘获,但是在能量收集过程中,热弹性耗散将对其能量俘获效率产生影响。因此,本文提出了压电俘能结构热弹性耗散特性的研究方法;首先,基于Euler-Bernoulli梁理论,并结合压电结构变形影响时的热传导方程以及压电结构电场方程,推导出在压电热弹性耦合下不同振动形式时结构的控制方程;然后,通过数值计算和仿真分析的方法得出结构的频率漂移及热弹性阻尼的变化,得到了不同振动形式下温度场对压电结构的影响;同时,针对结构几何尺寸对结构热弹性耗散的影响进行了讨论,得到了压电热弹性耦合对压电装置能量俘获的影响。     

半平面横观各向同性热弹体三维热应力分析（英文）

利用直接积分方法,求解了横观各向同性热弹材料在力-热载荷作用下的三维半平面问题。其中,材料的各向同性对称面与半无限平面平行。本文将原始热弹方程简化为仅含应力张量的控制方程,且考虑了远端应力有限性等条件已确保控制方程的正确性。计算结果显式地呈现了机械和热学载荷对热弹体的影响并满足固体连续性条件。本文给出的求解方法适用于各类半无限热弹体力-热加载问题,并可为其他求解方法提供参考。     

地面模拟热颤振试验研究

本文介绍航空结构在气动加热和非定常气动力联合作用下,求结构热颤振特性的地面模拟试验方法。文中介绍了四种结构模拟颤振试验结果并与设定温度场理论计算值和实测温度场理论计算值进行了比较,其结果是令人满意的。最后对试验值进行了讨论并作出结论。     

气动加热与结构温度场耦合分析平台研发技术

介绍了气动加热采用工程算法条件下,分别基于自研结构温度场有限元分析软件ASTSA和商用软件MSC／NASTRAN,气动加热与结构温度场耦合分析平台的研发技术。该耦合分析平台适用于Ma〈6的超音速飞行器典型热影响区的气动,热耦合分析,其可靠性和精度通过了工程实例考证。在3〈Ma〈6的超音速飞行器概念设计阶段,利用该平台可以提高结构温度场预估精度,缩短飞行器设计周期。     

焊接过程的有限元模拟

利用有限元分析软件ANSYS,对T型焊接的温度场和应力场的分布进行了动态模拟,提出高斯函数和双椭球函数相结合的双热源模型.并应用APDL语言实现了焊接全过程温度场的三维动态模拟,其结果与理论值比较吻合.     

尺度效应下微结构多场耦合的热弹性耗散研究

微结构做到MEMS量级时,结构尺寸会缩小到微米量级甚至到更小量级,材料内部表现为非均匀性,从而影响结构的静动态力学特性以及热弹性耦合特性,此时,经典弹性理论对结构的热弹性耦合特性不能进行全面的解释。因此,本文基于微尺度理论,根据微器件的振动方程,并结合热传导方程,建立微尺度效应下结构的热弹性耦合控制方程,得到尺度效应下热弹性耦合对微结构的影响。     

C/SiC舵结构热试验瞬态温度场预示技术

航天飞行器在大气层中高马赫数飞行时,会面临严酷的气动加热环境,C/SiC、C/C等高温复合材料由于具有耐高温、高比强、高比模等优点,在飞行器热结构设计中得到大量应用。为了考核热结构服役过程中的高温力学性能和完整性,需要根据飞行时序进行地面结构热环境试验,其中石英灯辐射加热装置是模拟瞬态气动热环境的一种重要手段。地面结构热试验具有不可重复、技术难度大等特点,发展结构热试验辐射热环境预示技术可以有效支撑飞行器结构地面试验验证。针对采用石英灯辐射方式加热的C/SiC复合材料舵结构热试验,建立了辐射加热动态控制过程模拟方法,基于热网络法和蒙特卡罗法获得了结构瞬态温度场分布,通过与试验数据的对比分析,验证了方法的可行性,能够为复合材料结构热试验方案优化和试验效果评估等提供技术支撑。     

高超声速有翼导弹多场耦合动力学的研究和进展(下)

在对国内外文献调研的基础上,就有关高超声速有翼导弹多场耦合动力学分析和仿真技术的研究和发展现状进行评述,包括气动加热、大攻角非定常气动力、结构传热和温度场分析、热弹性耦合和热模态分析、耦合动力学分析的数学模型和求解方法等内容。最后针对高超声速有翼导弹提出进一步研究开发的建议。     

弹性半空间地基上四边自由中厚矩形板的动力响应

基于Reissner-Mindlin一阶剪切变形板理论，研究矩形板在动荷载和预加面内机械荷载及温度场作用下的动力特性。把地基看作三维弹性半空间体，考虑地基变形衰减，用一组数学上完备的二元多项式作为位形函数，采用bp-2 Rayleigh-Rizt法求得四边自由中厚矩形板的动力响应，并讨论了初应力对板的动挠度和动弯矩的影响。     

One-Dimensional-Unsteady Thermal Stress in Heat-Ray Absorbing Sheet Glass： Influence of a Sudden Weather Change

Heat-ray absorbing sheet glass can decrease electric energy used for air-conditioning by controling the in- coming heat-ray through windows into the rooms. On the other hand, the glasses increase the temperature and sometimes yield heat cracks by thermal stresses. It is important to know the state of thermal stress accurately in order to develop heat-ray absorbing sheet glasses with higher performance and without heat cracks. A conventional design manual at field site treats the steady state and the thermal boundary condition that all heat-rays are absorbed at glass surface. In this paper, it is assumed that the heat-ray is absorbed over all the plate thickness. The idea of the local absorptibity per unit length is introduced. The modeling of internal heat absorbing process is proposed. It can explain well that the total absorptivity depends on the plate thickness. The temperature and the thermal stres- ses are calculated and discussed. Sudden weather changes such as rain and/or wind after the glass is heated to be steady state are also discussed. Those weather changes are treated with the change of amount of absorbed heat-ray and/or the change of heat transfer coefficient between the glass surface and the outside atmosphere.     

圆柱壳热应力的理论与实验研究

本文根据薄壳的经典理论,导出了在受有轴对称的多项式温度分布条件下,圆柱壳的位移、内力和热应力的理论公式。并以三次多项式温度分布为例,计算了三种边界条件(自由端、固支端、简支端)下,理论的和有限元的热应力曲线,对固支端进行了热应力实验,绘制了实验曲线。最后,对三种情况作了分析对比,结果表明,理论与有限元计算曲线相当吻合,计算与实验曲线分布趋势一致。     

SMA管接头系统的蠕变及热应力分析

采用热-机械耦合的瞬态有限元分析方法,对一定温度下的形状记忆合金（SMA）管接头系统进行了分析,得出了系统的温度场、热应变场、应力场、蠕变应变结果,指出了管接头的中间内壁部分的交界面处是产生裂纹或脱粘的危险部位,提出了对系统不但要防止蠕变应力的破坏,而且更要注意预防管道产生的过大变形和蠕变应变的破坏,最终为SMA管接头系统的安全性指导和设计提供了理论依据。     

Problem of Circular Hole in Thermopiezoelectric Media with Semi-permeable Thermal Boundary Condition

The semi-permeable boundary condition is proposed to discuss the influence of the thermal conductivity acting on the stress and heat flow around the hole. Based on the Stroh formalism, the closed form solutions are de- rived, the stress and heat flow around the hole are discussed. The results show that the thermal boundary condi- tion has significant influence on the hoop stress and heat flow around the hole. The hoop stress decreases dramatic- ally with the increasement of the thermal conduction coefficient.     

高热环境下前缘结构高温应变测量

高超声速飞行器前缘在大气层中长时间飞行时受热严酷,热应力影响大,分析前缘结构热应力十分必要。在电弧风洞模拟的高热环境下采用高温应变计对高超声速飞行器前缘结构进行了高温应变测量,介绍了试验设备、试验条件、试验模型和热输出标定等,并介绍分析了碳基复合材料和某耐热合金2种材料前缘模型试验结果,同时对比了有限元计算结果,表明测量结果真实。试验应变测量最高温度600℃,试验结果表明,前缘模型侧面平板的应力状态处于合理水平。应力应变数据对于结构优化设计起到了重要作用。     

温度载荷对壁板动力学特性的影响

提出了一种新的结构热应力、热模态求解方法。采用多变量有限元方法进行几何非线性单元列式,将温度的影响转化成热载荷进行静力学非线性有限元分析得到结构内部热应力,然后计算受热应力影响的结构非线性热刚度矩阵。由热刚度矩阵和质量矩阵进行广义特征值分析得到结构的热模态及其模态频率。最后,给出了热屈曲的计算方法。针对典型壁板结构计算了热应力和热模态,计算结果与Nastran相差在10%以内,分析了热应力对壁板结构动力学特性的影响。     

SOFC多孔电极有效导热系数的实验和模型研究

固体氧化物燃料电池（SOFC）内部流动传热和化学反应复杂，容易产生热不平衡区。获取高精度的多孔电极有效导热系数对于建立多物理场耦合数值分析模型和电池热管理具有重要的意义。基于稳态法设计并搭建了多孔材料有效导热系统实验平台和测量系统，在372.1~932.4 K温度范围内详细测量了多孔电极实验样件温度分布，通过多孔材料内传热理论分析，基于现有EMT和ME1数学模型，利用比例因子t构造了温度修正的SOFC多孔电极综合有效导热系数的计算模型。同时通过对比孔隙率为0.2349~0.4178的3个实验样件表面温度的计算值和实验测量值，验证了该有效导热系数模型的有效性和高精度。     

一种采用解析积分的直线单元的边界元法

本文提出一种采用解析的直线单元计算受有离心力的二维问题的边界元法,推导了相应直线单元的积分解析式。算例表明,本文方法能获得较高的数值精度,尤其在计算靠近边界的内点应力时,效果更好。