高阶辐射换热有限元算法研究

随着航空航天技术的发展,飞行器热结构所需承受的温度越来越高,辐射换热变得非常重要;当前大部分商业软件对于辐射问题的有限元计算方法还是基于一致表面温度和辐射热流假设,使得计算精度和网格密度的矛盾越来越严重.进行了选用高阶单元、采用高斯积分精确计算单元表面变辐射热流方法的研究,从而摆脱了一致表面温度和辐射热流的假设,使得在相同网格密度的情况下计算精度大大提高;同时,从包含辐射换热问题的有限元计算方程出发,采用与有限元数值计算时相同的积分方案,只在独立的积分点处计算辐射热流,克服了积分方法计算效率低的缺点.经与ANSYS的计算结果对比,应用辐射热流积分方法于高阶单元能大大提高计算精度;并且在相同计算精度条件下,此方法的计算效率更高,具有一定的实用价值.     

可重复使用飞行器热防护系统辐射-传导复合传热分析

针对可重复使用飞行器再入过程中热防护系统的复杂辐射-传导传热问题,采用有限元方法并结合仿真软件ANSYS的参数化分析语言APDL,对可重复使用飞行器热防护系统进行参数化求解,模拟再入条件下热防护系统内部辐射和传导复合换热,预测内部瞬态温度响应。通过与试验数据的对比,验证了方法的有效性,并利用此方法对金属热防护系统进行热分析和质量优化。     

材料表面两层薄膜硬度的测试计算

给出了基于纳米硬度试验的二层薄膜的硬度测算方法。首先利用有限元方法探讨了二层薄膜一基体材料系统的硬度随压痕深度变化的规律，进而推导和验证了材料系统硬度一位移曲线的拟合公式，最后给出了以压痕实验为基础的二层薄膜材料硬度的计算公式。     

板中裂纹对Lamb波传播的影响

基于有限元分析方法，研究了Lamb波在含有裂纹复合材料板中的传播问题。深入地分析了不同长度和深度的裂纹对Lamb传播的影响。在数值计算中，考虑了网格尺寸和时间积分步长选择。数值结果的正确性可以通过波到达时间和剪切波到达时间的一致性得到验证。分析结果表明，Lamb波在复合材料损伤监测中具有潜在的应用价值。     

传力杆松动对设接缝砼道面响应的影响

本文研究了传力杆松动对设接缝砼道面结构响应的影响。介绍了刚性道面系统三雏有限元分析中，采用方型梁单元嵌入基础模拟传力杆松动的技术。嵌入式单元能够有效地利用节点接触法模拟传力杆的松动。传力杆准确地固定，而不考虑板块的网格线。嵌入式弯曲单元广义上包括了一般的粘一滑定律(bond-slip 1aw)，为研究夹在传力杆和板块之间的文克勒基础(即杆和板之间有Dense liguid)的具体实例提供了方法。根据设接缝刚性道面对双轴、综合轴以及温度荷载的响应，分析了传力杆松动的重要性，得出了参数研究的结果。这些研究表明传力杆和板块之间的任何小间隙(≤0．24mm)都能极大地增加板块和土基两者之间的应力。同时也研究了模拟因传力杆松动而产生的非线性荷载传递的重要性，从中得出当存在着传力杆的松动时应慎用由回归计算的，等效的传力杆支承模量值。     

镍基单晶合金涡轮叶片蠕变分析的MARC用户子程序开发

基于通用有限元软件MARC开发了用于模拟单晶合金材料蠕变性能的用户子程序CRPLAW。该子程序采用经典Norton蠕变本构方程，可以模拟单晶材料在不同温度和不同取向下的蠕变性能。利用CRPLAW对镍基单晶叶片进行蠕变分析，得到了较为满意的结果。通过修改蠕变参数，CRPLAW也可以用来模拟其它晶体合金的蠕变性能。     

歼击机座舱盖热力耦合覆盖成形的有限元初步分析

针对覆盖成形过程涉及的大应变变形、温度耦合以及界面摩擦等高度非线性特性,建立了适合于此类问题数值模拟的基于"持续平衡方程"的静力显式有限元模型,并对以聚碳酸酯聚合物板材为歼击机座舱盖的覆盖成形过程进行了有限元初步分析。     

镍基高温合金电子束焊缝形貌预测模型及其验证

针对深熔电子束焊特有的钉形焊缝形貌特征,在综合考虑了熔池和匙孔中能量吸收与再分布效应的基础上,建立了高斯面热源和圆柱体热源组合的移动热输入数值模型。进而利用ANSYS通用有限元软件,对镍基高温合金GH4133电子束焊的完全穿透和部分穿透焊接温度场进行了三维数值模拟,分析中考虑了辐射换热和温度相关材料性能的影响。两种情况下的预测结果与实际接头的焊缝金相轮廓吻合良好,证明了组合热源模型的有效性,为进一步开展热-力-组织多场耦合的准确分析提供了可靠的保证。     

计算机模拟试验在矢量喷管研究中的应用

以UG和MSC／NASTRAN、MSC／PATRAN为软件平台，对中国燃气涡轮研究院提供的轴对称矢量喷管(AVEN)方案的运动机构进行了三维实体建模、运动仿真和有限元强度分析等方面的研究。通过运动学仿真模拟出了喷管的实际运动状态，分析了喷管机构运动的可行性和可控性，并对运动时各构件间的相互关系(如干涉、散度等)及运动极限状态进行了研究，得出了该运动机构的最大矢量角以及作动环偏转角与喷管矢量角之间的关系。同时利用有限元通用分析软件对关键零件进行了有限元强度校核，校核结果表明能满足强度设计的要求。     

飞机炮舱减振结构设计与研究

本文对飞机的炮舱结构进行有限元分析，在不改变整体主要尺寸的基础上，对飞机炮舱结构进行了阻尼减振结构设计。此设计方案可以取得炮舱结构动力响应应力值减少约30％以上的减振效果，进而从治理振源人手，使飞机结构动力学设计迈上一个新台阶。