一般壳体温度场的有限元分析(王勖成,唐永进)
基于有限元分析的温度场优化设计研究
基于有限元分析的温度场优化设计研究随着科技的快速发展和工业的不断进步，热问题的解决变得尤为重要。
在许多工程领域中，如航空航天、能源、电子器件等，温度场的优化设计是一项关键任务。
有限元分析技术凭借其精确性和可靠性，成为研究温度场设计的重要工具。
有限元分析是一种数值计算方法，用于求解实际工程问题的数值解。
它将复杂的结构分割成许多小的离散单元，每个单元都可以表示为具有特定物理性质的单一材料。
通过这种方法，可以有效地模拟结构在各种工况下的变形和应力分布。
在温度场优化设计研究中，有限元分析可以帮助工程师理解不同材料的热传导特性以及结构的热稳定性。
通过建立合适的数学模型，可以预测材料在特定工况下的温度分布和热传导路径。
这些信息可以用于优化设计，以确保结构的稳定性和效率。
在设计过程中，首先需要收集材料的热传导性质和热稳定性数据。
这些数据通常通过实验获取，包括热导率、热扩散系数和热容等。
然后，根据结构的几何形状和边界条件，建立有限元模型。
该模型将结构分割成小单元，并在每个单元中考虑热传导和对流散热的影响。
一旦建立了有限元模型，可以通过数值方法求解热传导方程，得到结构在不同工况下的温度分布。
通过这些温度数据，可以分析结构的热稳定性，识别潜在的热点和温度梯度高的区域。
根据分析结果，工程师可以采取相应的措施，例如增加散热装置、优化材料选择或进行结构调整。
除了分析结果，有限元分析还可以帮助优化设计过程。
通过调整材料的分布、几何形状或边界条件，可以改善结构的热稳定性和效率。
通过引入随机变量和优化算法，还可以实现多目标优化，寻找最佳的设计方案。
然而，在应用有限元分析进行温度场优化设计时，也存在一些挑战。
首先，建立准确的数学模型需要对结构的物理特性有深入的理解。
其次，模型的离散化可能导致数值误差，需要适当的网格划分和收敛检查。
此外，求解大规模有限元模型需要大量的计算资源和时间。
总的来说，基于有限元分析的温度场优化设计研究具有重要意义和实际应用价值。
混凝土结构温度场和温度应力的有限元分析的开题报告
混凝土结构温度场和温度应力的有限元分析的开题报告1. 研究背景混凝土结构作为一种常见的建筑材料，其温度场和温度应力的研究对建筑工程具有重要意义。
在混凝土的生产、运输、安装和使用过程中，其受到外界温度影响，温度的变化会影响混凝土结构的稳定性和安全性。
因此，在混凝土结构的设计和工程监测中，温度场和温度应力的研究是必要的。
2. 研究目的本研究旨在探讨混凝土结构温度场和温度应力的有限元分析方法，通过建立数值模型，模拟混凝土结构在不同温度下的变形和破坏过程。
同时，通过对温度场和温度应力的分析，揭示混凝土结构受温度影响的规律，为混凝土结构的设计和工程监测提供理论依据。
3. 研究内容（1）混凝土结构的基本性质与温度特性分析。
（2）建立混凝土结构温度场和温度应力的有限元分析模型。
（3）分析混凝土结构在不同温度下的变形和破坏过程，研究温度场和温度应力的分布。
（4）分析不同参数对混凝土结构温度场和温度应力的影响。
（5）通过实例分析验证建立的有限元分析模型的准确性和可靠性。
4. 研究方法和技术路线本研究采用有限元方法进行数值模拟，通过建立混凝土结构的有限元模型，利用ANSYS软件对温度场和温度应力进行分析。
具体的技术路线如下：（1）建立数值模型：对混凝土结构进行设计，绘制结构图并建立有限元模型。
（2）设置边界条件：确定温度载荷并设置结构的固定边界和自由边界条件。
（3）进行有限元分析计算：通过ANSYS软件进行温度场和温度应力的分析计算。
（4）分析模拟结果：对模拟结果进行分析，在不同温度下分析混凝土结构的变形和破坏过程，研究温度场和温度应力的分布规律。
（5）验证模拟结果：通过实验或现场监测验证模拟结果的准确性和可靠性。
5. 预期成果本研究的预期成果包括以下方面：（1）建立混凝土结构温度场和温度应力的有限元分析模型。
（2）分析不同参数对混凝土结构温度场和温度应力的影响。
（3）研究混凝土结构在不同温度下的变形和破坏过程，揭示温度场和温度应力的分布规律。
基于有限元方法的缸体缸盖温度场模拟分析与试验研究
基于有限元方法的缸体缸盖温度场模拟分析与试验研究张雪林【摘要】为了研究发动机缸体缸盖表面的温度,基于有限元方法对某汽油机的缸体缸盖进行了温度场分析.首先进行CFD分析得到温度以及换热系数边界,利用ABAQUS软件进行发动机的温度分析,得到准确的温度场分布.并且通过试验的手段对分析结果进行验证分析,结果表明试验结果基本与分析结果相符.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2017(000)017【总页数】3页(P72-73,94)【关键词】有限元方法;试验研究;温度场【作者】张雪林【作者单位】安徽江淮汽车集团股份有限公司,安徽合肥 230601【正文语种】中文【中图分类】U467发动机的缸体缸盖不仅承受缸内爆发压力等较高的机械载荷，同时承受燃烧产生的高温，较高的温度除了会产生一定的热应力外，还会使材料的机械性能下降，主要体现在弹性模量以及抗拉强度等的降低，导致缸体缸盖能承受的机械载荷的水平也降低。
本文主要运用双向流固耦合的方法，使用全模型对某汽油机的缸体缸盖进行温度场研究，并且考虑材料属性随温度变化的非线性特性，得到的温度与试验进行对比。
以此研究某汽油机的缸体缸盖的温度场分布。
1 双向流固耦合基本原理缸体缸盖耦合分析是一个多学科联合的有限元问题，包括热能、传热学、流体、结构、材料、喷雾以及有限元知识等等。
理论复杂，热固耦合计算的关键是实现流体与固体或交界壁面处的热量传递。
由能量守恒可知，在流固耦合界面处，固体传出的热量应等于流体吸收的热量。
所以，采用下面的方程来描述这一守恒，联接实体的Fourier热传导方程和流体的对流换热控制方程。
式中：Kcond为固体的导热系数；hconv为局部对流换热系数；Tf为流体温度；Tw为壁面温度。
流体侧，采用k-ε湍流模型来计算流体与壁面的对流换热边界条件，标准的k-ε湍流模型的输送方程为：式中：k为湍动能；ε为湍动能耗散率；Gk为由平均速度梯度产生的湍动能项；Gb为由浮力产生的湍动能项；YM表示膨胀耗散项；C1ε、C2ε、C3ε为常数；σk、σε为 k和ε的湍流普朗特数；Sk、Sε为用户定义的源项。
铸造模型的温度场有限元分析
铸造模型的温度场有限元分析概述铸造是一种工程制造方法，将液态金属或其他物质浇铸到一个模具中，让其冷却并形成所需形状。
在铸造过程中，温度场是非常重要的因素。
温度场决定了物体的热胀冷缩、形变、质量等方面，因此对温度场进行分析和优化是铸造中非常关键的步骤。
有限元分析是一种数值分析方法，广泛应用于工程领域中的物理模拟和优化。
它通过将复杂的物理系统划分成离散的小单元，然后进行数值计算，求解问题的数值解。
因为铸造模型具有复杂的结构和几何形状，因此需要使用有限元分析方法对其温度场进行建模和分析。
建模铸造模型的温度场建模通常采用有限元法。
首先需要将模型划分为许多小单元，然后对每个小单元进行分析。
对于铸造模型，一般采用三维有限元建模。
建模首先需要构建模型几何结构，通常可以使用CAD软件进行建模，并将建模结果导入有限元分析软件中。
此外，还需要确定材料属性如热传导系数、比热容等物理参数。
这些参数可以通过实验或者文献数据获得。
模型建立后，需要进行网格划分。
网格划分是将模型划分为许多小单元的过程。
划分应该既能保证精度，又不能花费过多的计算资源。
常用的有限元网格包括四面体网格和六面体网格。
求解一旦建立了有限元模型并完成了网格划分，就可以求解铸造模型的温度场了。
求解需要根据材料性质、边界条件和初值条件设置方程组。
为此，通常会考虑以下因素：•材料参数：包括材料的比热容、密度、热传导系数等。
•边界条件：包括模型的外表面或锥度面进行空气自流冷却，穴道内部注射的铸造材料温度，模型的初值等。
•时间步长：需要选用适当的时间步长来求解模型。
通过建立方程组，使用求解器对其进行求解。
有限元分析通常可以获得模型的温度分布、热流量、热应力等结果。
结果分析求解完成后，可以对求解结果进行分析和优化。
通常采用后处理软件进行结果可视化，比如ParaView、Tecplot等软件。
常用的分析方式包括对温度场进行动态展示、温度场的等高线图、热流分布图等。
这些可视化结果可以帮助研究人员更好地了解模型温度分布的规律，并进行优化改进。
ZL201铝合金铸件凝固过程温度场的有限元模拟
ZL201铝合金铸件凝固过程温度场的有限元模拟
刘广君
【期刊名称】《铸造技术》
【年(卷),期】2011(32)1
【摘要】以矩形ZL201铝合金铸件压力铸造为例,对凝固过程进行了合理的假设和简化,利用有限元方法,对铸造凝固过程温度场宏观变化进行了模拟计算,获得了铸型与铸件在凝固过程中的温度分布规律。
在凝固过程中,铸件温度一直呈下降趋势,铸型温度的变化趋势是先升高后降低。
计算结果表明,三维温度场的数值模拟能够反映铸件冷却过程温度场的动态变化,为提高铸件质量、确定凝固时间和优化工艺参数提供了参考。
【总页数】5页(P67-71)
【关键词】凝固;温度场;铝合金;数值模拟;有限元法
【作者】刘广君
【作者单位】北方民族大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG244
【相关文献】
1.铸件凝固过程中温度场的数值模拟 [J], 赵鑫;温泽峰;金学松
2.铝合金压铸件凝固过程中的瞬态温度场分析 [J], 传海军;黄晓锋;毛祖莉;曹喜娟
3.基于ANSYS的铝合金铸件凝固过程温度场的数值模拟 [J], 牛晓武
4.铝合金铸件凝固过程的有限元数值模拟研究 [J], 尤江;王承志;安晓卫;孟宪嘉
5.基于ANSYS的铸件凝固过程瞬态温度场的有限元数值模拟 [J], 王振军
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有限元板壳——王勖成
平板弯曲问题
主要内容：
薄板弯曲理论基本假设和基本方程
基于薄板理论的非协调板单元
基于薄板理论的协调板单元
1、薄板弯曲理论基本假设和基本方程
基本假设 ——Kirchhoff假设 （1）直法线假设：薄板中面法线变形后仍保持为法线 。由此，板中面内剪应变为零。 （2）忽略板中面的法线应力分量，且不计其引起的应 变。 （3）薄板中面内的各点没有平行于中面的位移，即中 面不 变形。 利用上述假设将平板弯曲问题转化为二维问题， 且全部应力和应变可以用板中面挠度w表示。 w w w w( x, y ) u z v z x y
S3
M n |s3 M n
2w 2w M n |s2 D0 2 2 s n
薄板应变能：
h /2 1 1 T T ' U dV D dzdA 2 V 2 A h/2 1 1 T T D dA M dA 2 A 2 A
1、位移模式
三角形单元能较好地适应斜 边界，实际中广泛应用。单 元的结点位移仍然为结点处 的挠度wi和绕x，y轴的转角 θxi、θyi，独立变量为wi。
三角形单元位移模式应包含9个参数。若考虑完全 三次多项式，则有10个参数。若以此为基础构造位 移函数，则必须去掉一项。无法保证对称。经过许 多研究，问题最后在面积坐标下得以解决。
对于三角形单元，面积坐标的一、二、三次齐次分 别有以下项： L L L 1 A 一次项：Li , L j , Lm L
i j m i i
二次项：L , L , L , Li L j , L j Lm , Lm Li 三次项：L , L , L , L2 L j , L2j Lm , L2 Li , Li L2j , L j L2 , Lm L2 , Li L j Lm i m m i
第三讲 温度场的有限元分析
2
...
二维单元
Ni ( x)ui
1
n
注：Ni可为Lagrange、 Hamiton多项式或形函 数，在+1~-1间变化
u ( x, y ) N i ui
1
n
v( x, y ) N i vi
1
n
第三讲 温度场的有限元分析
参考： 《有限单元法在传热学中的应用》，孔祥谦 编著， 北京：科学出版社，第三版，1998.9 （TK124/7）
平面稳态温度场的有限元法
• 1、泛函与变分
平面稳态温度场的有限元法
• 1、泛函与变分
平面稳态温度场的有限元法
• 1、泛函与变分
平面稳态温度场的有限元法
• 1、泛函与变分
平面稳态温度场的有限元法
• 1、泛函与变分
平面稳态温度场的有限元法
• 1、泛函与变分
平面稳态温度场的有限元法
• 1、泛函与变分
温度场基本方程推导
• 整理得：
c T T T T (k x ) (k y ) (k z ) Q 0 t x x y y z z
• 满足上述热传导方程的解有无限多个，为了确定真 实的温度场，必须知道物体初始瞬态的温度分布， 即初始条件，称为第一类边界条件 T ( x, y, z, t )t 0 T ( x, y, z ) • 同时，还需知道物体表面与周围介质间进行热交换 的规律，即边界条件，有三类边界条件。
边界面上的热流密度q[w/m2]为已知
2T 2T 2 0 2 x y
T k n
q 0
1
平面稳态温度场的有限元法
• 2、平面稳态温度场的泛函 第三类边界条件平面稳态温度场
温度场数值模拟与分析
温度场数值模拟与分析一、引言温度场是工业制造、自然环境等领域中经常涉及到的现象，通过数值模拟和分析可以深入了解温度场的变化规律，并为后续的研究工作提供有效的参考。
本文将介绍温度场的数值模拟方法和分析技术，并结合实际案例进行分析和讨论。
二、数值模拟方法1.有限元方法有限元方法是数值模拟的一种常用方法，其核心思想是将复杂的物理问题抽象为有限个单元，通过单元之间的相对运动以及单元内部的运动来计算物理量的变化。
在温度场的数值模拟中，有限元方法可以通过建立合适的有限元模型、选择适当的数值方法和求解器来计算温度场的分布和变化规律。
2.计算流体力学方法计算流体力学方法是将物理问题建模为一系列守恒方程和运动方程的数学问题，通过求解这些方程来计算物理量的分布和变化。
在温度场的数值模拟中，计算流体力学方法可以通过建立流体系统的数值模型、指定流体系统的初始和边界条件以及选择适当的求解算法来计算温度场。
3.反向传播神经网络方法反向传播神经网络方法是在深度学习技术的支持下，将物理问题转化为神经网络的训练问题，通过优化网络的结构和参数，实现对物理问题的数值模拟。
在温度场的数值模拟中，反向传播神经网络方法可以通过建立网络模型、选择适当的损失函数和优化算法，来计算温度场的分布和变化规律。
三、分析技术1.可视化分析可视化分析是通过图表、图像和动画等可视化方式来展示温度场的分布和变化规律，通过可视化分析可以直观地了解温度场的变化情况，并且可以更好地理解温度场的复杂性。
2.数据挖掘分析数据挖掘分析是通过分析温度场数据中的模式和关联规则，来发现与温度场相关的重要信息和规律。
通过数据挖掘分析可以发现温度场的非线性规律、异常状态和趋势等信息，为后续的研究工作提供有效的参考。
3.时间序列分析时间序列分析是通过分析温度场数据的时间波动和趋势变化，来了解温度场的周期性和逐渐变化趋势。
通过时间序列分析可以发现温度场中的周期性波动规律和变化趋势，为后续的预测和控制工作提供有效的参考。
针对机械密封温度场的有限元信息化分析
针对机械密封温度场的有限元信息化分析摘要对机械密封温度场进行研究，可以看作为热力分析的基础，对机械密封性能以及寿命有着重要影响。
采用有限元模型来对机械密封温度场进行分析，掌握密封环温度分布规律，并确认各影响因素，作为后续工艺调整的依据。
关键词机械密封；温度场；有限元分析机械密封为现在旋转机械所应用的主要轴封装置，在介质存在腐蚀性、易燃易爆、毒性等特点时，机械密封是影响整个装置可靠性的关键因素。
为避免机械密封失效，需要确定会对其产生影响的各因素，尤其是接触式密封中，受到端面温度影响密封环会发生变形。
因此为提高机械密封稳定性，需要对其温度场进行研究，本文以有限元法作为对象进行分析。
1 机械密封温度场分析重要性机械密封作为现在常用的一种转轴密封装置，基本功能的实现主要是通过旋转环与浮动环端面之间的滑动摩擦。
由此便可确定持续工作过程中，动静环之间相互摩擦产热，便会造成密封环温度升高。
总结以往实践经验可知，当密封环温度升高到一定程度后，会因为导热不均造成密封环间产生较大温度梯度，加速接触面向锥形表面发展，导致断面接触与润滑状态降低，端面之间摩擦加剧，最终还会出现泄露问题[1]。
同时，密封环热应力也会持续增大，使得断面产生热应力裂纹，缩短密封件服务寿命。
基于温度升高对机械密封带来的影响，对其温度场进行分析对提高构件运行可靠性具有重要意义。
2 确定边界条件非稳定传热问题初始条件，即刚开始传热阶段（t=0），密封环内温度所呈现出的分布规律。
在密封环达到稳定传热边界条件时，可以直接反映出导热物体边界的温度分布特点，能够明确外界因素对物体内部温度场产生的影响。
一般可以从三个角度来进行分析：任何时刻物体边界温度分布，公式为：t>0，Tw=f（x，y，z，t）其中，Tw表示物体边界温度，其中最简单的分布状态即物体表面温度均匀分布，且保持一定量，即为Tw=常量。
任何时刻物体边界上热流密度分布，公式为：qw=f（x，y，z，t）其中，qw表示物体边界面法向热流密度，其中物体表面热流密度分布均匀并且为定值时，可得qw=常量。
薄板焊接温度场有限元分析
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅｗｅｄ ｎ ｆ ｔｅ ｈ ｅ ｎ ｉ ｏ ｔｎ ｉｄ ｏ ｌｉ ｇｔ ｃ ｎ ｑ ｅＴ ｅ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｅｄ ａ ａｙ ｉ ｏ ｌ ｉ ｇｉ ｓｒ ｃ ： ｈ ｌ ｉ ｇ ｏ ｅ ｌ ｅ ｔ ｓａ ｍｐ ｒ ｔ ｎ ｆ ｓ ｓ ｉ ａ ｋ ｗｅｄ ｎ ｈ ｉ ｕ ．ｈ ｅ ｅａｕ ｅｆ ｌ ｎ ｌ ｓ ｆ ｅ ｉ ｓ ｗｅｄ ｎ ｓ
ＹＵＡＮ ｅ ． Ｘｉ ｈｕ Ｗ ｉ ｎ－ ａ
（ｏｌ ｅｆＭｅｈｎｃｌｎ ｌｃ ｃｌ ｎ ｉｅｒ ｇ，ｅｔ ｌ ｏｔ ｎ ｅｓｙｏ Ｆ ｒ ｔ ｄＴｃ ｎｌ ｙ Ｃ ａｇｈ ， ｎｎ Ｃ ｌ ｇ ｅ ｏ ｃａ ｉ ｄＥｅｔ ａ ｇ ｅｉ Ｃ ｎｒ ｕｈＵ ｉ ｒｉ ｏｅ ｒ ａ ｅｈ ｏ ｇ ，ｈｎｓａＨｕａ ａａ ｉ ｒ Ｅ ｎ ｎ ａＳ ｖ ｔｆ ｓｙ ｎ ｏ
的温 度 分布 问 题进 行 了研究 ， 析 了焊 接速 度 和 焊 接 电流 对 并分 １１ 材 料 的 物 理性 能设 置 ．
其 的影响， 为焊接应力场和焊接变形 的分析奠定了基础 。
金属材料 的物理性能参数 ， 如比热容 、 热导率 、 热系数 、 换
１ 有 限元建模
弹性模量 、 屈服应力 、 屈服后弹性模量等一般都随温度的变化
中 图分 类 号 ：Ｇ ５ ． Ｔ ４ ７１ 文 献标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ７ ８ ２ （０ ０ ０ — ０ ０ ０ １０ — ３ ０ ２ １ ）５ ０ ５ — ３
ห้องสมุดไป่ตู้
Ｆ ｎ ｔ ｅ ｅ ａ ｙ ｉ ｆｔ ｅ Ｔｅ ｉ ｉｅ Ｅｌｍ ｎｔＡｎ ｌ ｓｓｏ ｈ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｅｄ ｉ ｅｄ ｎ ｆＳ ｅ ｌＳ ｅ ｔ ｅ ａ ｕ ｅ Ｆｉｌ ｎ Ｗ ｌ ｉ ｇ ｏ ｔ ｅ ｈ ｅ
温度场和温度应力的有限元分析
文章编号:100926825(2007)0720086203温度场和温度应力的有限元分析收稿日期6225作者简介彭静美(82),女,石家庄铁道学院结构工程专业硕士研究生,河北石家庄 53于连顺(82),男,广西大学岩土工程专业硕士研究生,广西南宁 53彭静美 于连顺摘 要:阐述了平面温度场与温度应力进行有限元分析的全过程,结合ANSYS 大型软件对温度场与温度应力进行了模拟计算,为实际工程中考虑温度场与温度应力的作用提供了依据。
关键词:温度场,温度应力,有限元,模拟计算中图分类号:TU317.3文献标识码:A 热应力问题一直以来只有在高温结构中才考虑,但近几十年的事故表明,混凝土结构有可能在水泥水化热剧烈以及环境温度变化大的作用下出现破坏,因此逐渐引起人们的关注。
由于有限元分析方法不仅能够给出结构的内力和变形发展的全过程,能够对结构的极限承载力和变形作出评估,揭示出结构的薄弱部位及性态,对研究混凝土结构的性能,改进工程设计和施工都有重要的意义。
它还能够有效分析结构的温度场和温度应力,是对温度应力与一般应力共同作用的结构进行计算的最有效的方法。
1 温度场与温度应力的有限元分析现以混凝土结构为例,对温度场与温度应力的计算过程进行说明。
由于气温及结构所受的日照强度随时间不断变化,因此,结构表面的温度场是瞬态的。
首先应该计算截面的温度场求出网格单元各节点的温度变化量,然后再计算温度应力。
1.1 平面瞬态温度场根据热传导理论[124],在混凝土中,热的传导满足下列微分方程:ρC 9T 9τ=k(92T 9x 2+92T 9y 2)+qv(1)其中,T 为温度,℃;τ为时间,s ;x ,y 为直角坐标;k 为导热 钢结构住宅产业化是一项涉及众多行业、众多环节的系统工程。
掌握了钢结构住宅体系成套技术,建立其相应的产业化运作方式,是推进钢结构住宅产业化的关键。
鉴于目前我国钢结构住宅的发展水平、我国住宅产业化的发展趋势和要求,针对如何发展我国钢结构住宅产业化,主要从以下三方面提出相应的发展策略。
温度场有限元讲义to be modified
⎧ ⎛ ∂u ⎛ ∂u ∂v ∂w ⎞ α Et ∂u ∂u ⎞ ∂v ∂w ⎞ ⎛ ∂u n ⎟ + λ 'l ⎜ + + l ⎪ G⎜ l + m + n⎟ + G⎜ l + m + ⎟= ∂y ∂z ⎠ ∂x ∂x ⎠ ⎝ ∂x ⎝ ∂x ∂y ∂z ⎠ 1 − 2μ ⎪ ⎝ ∂x ⎪ ⎛ ∂u ⎛ ∂u ∂v ∂w ⎞ α Et ∂v ∂v ⎞ ∂v ∂w ⎞ ⎪ ⎛ ∂v 代入应力边界条件，有 ⎨ G ⎜ l + m + n ⎟ + G ⎜ l + m + n ⎟ + λ 'l ⎜ + + m ⎟= ∂y ∂z ⎠ ∂y ∂y ⎠ ⎝ ∂y ⎝ ∂x ∂y ∂z ⎠ 1 − 2μ ⎪ ⎝ ∂x ⎪ ⎛ ∂w ∂w ⎛ ∂u ∂v ∂w ⎞ α Et ∂w ⎞ ∂v ∂w ⎞ ⎛ ∂u ⎪G ⎜ n ⎟ + λ 'l ⎜ + + n l+ m+ n⎟ + G⎜ l + m + ⎟= z x y z z z ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ⎪ ⎝ ⎝ ⎠ ⎠ ⎝ ∂x ∂y ∂z ⎠ 1 − 2 μ ⎩
1 ⎧ ε x = (σ x − μσ y ) + αΔt ⎪ ⎪ E ⎨ ⎪ε = 1 (σ − μσ ) + αΔt y y x ⎪ E ⎩
(1) ( 2)
由（1）-（2）得
⎛1− μ ⎞ −σ y )⎜ ⎟=0 ⎝ E ⎠ ∴σ x = σ y
(σ
x
代回（1）式，有 0 =
1 (σ x − μσ x ) + 2Δt E
第五章 温度场及热变形的有限元法
3温度场有限元分析理论基础
第3章温度场有限元法分析理论基础在制造加工领域中，通过计算机模拟各种加工过程是非常方便有效的方法之一。
磨削过程也可以通过建立数值分析模型模拟整个磨削的过程，不仅可以预测实验可能发生的情况也可以减少实验的次数。
于是，越来越多的学者使用有限元技术对磨削过程进行分析、研究。
通过有限元法分析磨削区温度场既有利于对磨削机理的理解，也是一种优化机械加工工艺的有力工具，而且在考虑多种因素、非线性、动态过程分析等复杂情况时其优势尤为显著。
3.1有限元法简介3.1.1 有限元法的基本思想有限单元法是目前在工程领域内常用的数值模拟方法之一。
目前在工程领域内常用都是数值模拟方法包括有限单元法、边界元法、离散单元法和有限差分法等。
有限元单元法的基本思想就是将连续的结构离散成有限多个单元，并在每一个单元中设定有限数量的节点，讲连续体看做是节点处连续的一组单元的集合体，同时选定场函数的节点值作为基本未知量，并在第一单元中假设一个插值函数来表示单元中场函数的分布规律，进而利用弹性力学、固体力学、结构力学等力学中的变分原理去建立用以求解节点未知量的有限元方程，从而将一个连续域中的无限自由度问题转化为离散域中有限自由度问题。
求解法就可以利用解得的节点值和设定的插值函数来确定单元上以至整个集合上的场函数。
有限元分析的基本概念就是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。
它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一个单元假定一个较简单的近似解，然后推导求解这个域总的满足条件，从而得到问题的近似解。
由于大多数实际问题难以得到准确解，有限元法不仅仅计算精度高而且能够适应各种复杂形状，因此称为行之有效的工程分析手段。
3.1.2有限元热分析简介热分析是指用热力学参数或者物理参数随着温度变化的关系进行的分析方法。
国际热分析协会在1977年将热分析定义为：“热分析是测量在程序控制温度下，物质的物理性质与温度依赖关系的一类技术。
”程序控制温度指的是按某种规律加热或冷却，通常是线性升温或降温。
基于有限元方法的高温材料的热力学性能与破坏模式分析
基于有限元方法的高温材料的热力学性能与破坏模式分析在高温环境下，材料的热力学性能以及破坏模式是工程设计和实际应用中关注的重要问题。
本文将基于有限元方法，对高温材料的热力学性能及其破坏模式进行分析。
1. 引言高温材料是指在高温环境下具有较好性能稳定性的材料。
其热力学性能和破坏模式的研究对工程设计有重要意义。
有限元方法作为一种常用的数值计算方法，可以模拟并预测高温材料的性能和破坏。
2. 有限元方法简介有限元方法是一种将连续介质分割为有限个子域，然后对每个子域进行离散，通过计算和求解每个子域的方程，最终得到整个连续介质的数值解的方法。
在高温材料研究中，有限元方法可用于模拟材料的温度场、应力场等。
3. 高温材料的热力学性能分析在高温环境下，材料的热力学性能是指材料在高温下的稳定性、热膨胀系数、导热性能等。
通过有限元模拟可以计算材料在高温下的温度场、应力场等参数，从而评估材料的热力学性能。
3.1 温度场分析通过有限元方法模拟材料在高温环境下的温度场分布，可以了解材料受热后的温度变化规律。
同时，可以计算材料的温度梯度，从而评估材料的热传导性能。
3.2 应力场分析高温环境下，材料的应力场是研究的重点。
通过有限元分析，可以得到材料的应力分布情况，进而评估材料的强度和稳定性。
此外，还可以计算应力的变化、变形等参数，为制定合理的设计方案提供依据。
4. 高温材料的破坏模式分析高温材料在工程应用中经常会遭受到热膨胀、热疲劳、氧化等因素的影响，导致材料发生破坏。
通过有限元方法，可以分析高温材料的破坏模式，为材料的耐久性和可靠性提供评估。
4.1 热膨胀引起的破坏高温材料的热膨胀过程中，由于热胀冷缩的不均匀性，可能引起材料的破坏。
通过有限元方法模拟材料的热膨胀过程，可以分析热胀冷缩引起的应力分布情况，评估材料的破坏风险。
4.2 热疲劳引起的破坏高温下材料会受到热循环的影响，导致材料的热疲劳破坏。
通过有限元方法模拟材料的热循环过程，可以计算材料的应力变化，评估材料的热疲劳寿命。
金属型铸造温度场的有限元数值模拟及确定热物理参数的“逆方法”
金属型铸造温度场的有限元数值模拟及确定热物理参数的“逆方法”陈玲;王鹏林;张敬宇;郭长海【期刊名称】《机械设计》【年(卷),期】2003(20)12【摘要】采用虚拟仿真技术,利用ANSYS软件,对铸造系统凝固过程的温度场进行研究。
考虑了相变潜热、对流边界条件和界面传热系数等各种因素,并将ANSYS 计算结果与实验数据进行对比,得到了合理的温度分布,为进一步研究消除铸造缺陷等工程实际问题打下了基础。
同时提供一种确定热物理参数的"逆方法"。
【总页数】3页(P29-31)【关键词】金属型铸造;温度场;有限元;数值模拟;热物理参数;凝固;仿真【作者】陈玲;王鹏林;张敬宇;郭长海【作者单位】天津理工学院机械工程学院;天津理工学院材料工程学院【正文语种】中文【中图分类】TG249.3;TB115【相关文献】1.数值模拟中煤岩层物理力学参数确定的研究 [J], 王永秀;毛德兵;齐庆新2.摘要建立了激光打孔过程的固／液／气三相三维数值计算模型，采用水平集（1evel[．set）方法处理能量输入边界并追踪气液（L／V）界面发展，从而对激光打孔过程中的孔壁变化进行描述．模型综合考虑了材料气化、熔融液体溅射两种效应，涉及熔化潜热、气化潜热吸收及辐射散热损失等因素．基于有限体积法，编制计算程序，对激光打孔过程中的温度场、孔型演化过程进行了数值模拟，探讨了不同激光参数对打孔过程的影响．该模型对认识和研究激光打孔行为具有参考价值，也可以扩展至其他高能束流在材料表面的打孔描述． [J], 葛志福;虞钢;何秀丽;卢国权;李少霞3.多效蒸馏/多级闪蒸太阳能海水淡化系统数值模拟:第1部分——模型建立及设计工况下换热设备结构参数确定 [J], 徐士鸣;崔夏菁;陈顺全;杜如虚;;;;4.基于有限元的沥青路面温度场数值模拟方法研究 [J], 杨耀辉;刘星坤;商红发;李利因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
强激光辐照下柱壳温度场的数值模拟
强激光辐照下柱壳温度场的数值模拟
赵剑衡
【期刊名称】《高压物理学报》
【年(卷),期】1996(10)1
【摘要】用有限元方法数值模拟强激光辐射下柱壳上温度场的变化和分布情况，并对热性能参数随温度变化对温度场造成的影响进行了研究。
【总页数】1页(P44)
【作者】赵剑衡
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】O522.2
【相关文献】
1.强激光辐照下双层壳体温度场和应力场的数值模拟 [J], 雷勇军;吴非
2.激光辐照下旋转柱壳温度场的数值模拟 [J], 袁红;赵剑衡;谭福利;孙承纬
3.强激光辐照下预载柱壳热屈曲失效的数值分析 [J], 王吉;王肖钧;王峰;赵凯
4.强激光辐照下圆柱壳体结构响应的数值模拟 [J], 王玉恒;张海波;乔登江
5.强激光辐照下生物组织二维瞬态温度场分布数值模拟 [J], 单宁;战仁军;夏烈祥因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
三维结构瞬态温度、位移和热应力计算的等效时间法
三维结构瞬态温度、位移和热应力计算的等效时间法
王小宁;王勖成
【期刊名称】《核动力工程》
【年(卷),期】1993(14)6
【摘要】本文提出了一种计算三维结构瞬态温度、位移和热应力的近似方法——等效时间法。
利用事先得出的热边界幅值的单位变化所引起的结构响应的有限元分析结果,通过简单的代数运算即可求出同样热边界模式下热边界幅值的任意变化过程在结构中产生的响应。
这种近似方法有很高的计算效率。
通过算例表明,与详细的有限元计算结果相比,在工程允许的范围内误差满足工程需要。
等效时间法可用于对计算效率要求较高的复杂结构的实时分析和设计阶段对各种起动、停机方案的比较和寿命预测。
【总页数】7页(P486-492)
【关键词】热传导;热应力;等效时间
【作者】王小宁;王勖成
【作者单位】清华大学工程力学系
【正文语种】中文
【中图分类】TL331
【相关文献】
1.飞机刹车副的三维瞬态温度场和热应力仿真分析 [J], 韩建辉;聂宏;魏小辉
2.三维瞬态温度场有限单元法及200MW汽轮机汽缸瞬态温度分布 [J], 徐自力;庄
贺庆
3.起重机用永磁电机等效热阻法瞬态温度场计算 [J], 韩雪岩;于占洋;李生祥
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5.等效热网络法和有限元法在电机三维温度场计算中的应用与比较 [J], 陈志刚因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。