梯度结构对Ti6Al4V表面Nb2O5/Nb2O5-Ti/Ti 多层涂层残余热应力的影响

采用有限元法对Ti6Al4V表面Nb2O5/Nb2O5-Ti/Ti多层涂层的残余热应力进行分析,研究中间梯度层Nb2O5-Ti的层数与厚度、成分分布指数对涂层残余热应力的影响,并对其进行优化。结果表明：随着梯度层数由1层增加到6层,深层的残余热应力最大值由12.6 MPa减小到11.7 MPa;但梯度层数继续增大到8层时,残余热应力最大值无明显变化。梯度层越厚,残余热应力最大值越小。当成分分布指数由0.5增大到3.0时,残余热应力最大值呈现先减小后增大的变化趋势,其中分布指数为1.5时的残余热应力最大值（8.93 MPa）最小。通过正交试验法得到了多层涂层的梯度层的最优结构参数组合,即梯度层数为7,梯度层厚度为1 μm,成分分布指数为1.5。优化后的多层涂层残余热应力的最大值为8.53 MPa,较Nb2O5单层涂层（20.9 MPa）和Nb2O5/Ti双层涂层（22.1 MPa）的残余热应力最大值分别减小了59.2%和61.4%。     

ZrTiAlN涂层的残余应力分析

采用有限元法分析Q235 A基ZrTiAlN涂层的残余应力,研究涂层厚度、过渡层对残余应力的影响。结果表明:层-基界面边缘处存在明显应力集中现象;涂层内的切向应力和轴向应力主要表现为拉应力,径向应力则表现为压应力。涂层厚度的变化对层-基界面应力的性质与分布影响很小;但随着涂层厚度的增加,界面处的切向应力增大,径向应力和轴向应力减小。加入过渡层后,涂层内残余应力明显减小,其中含有TiAl/Zr过渡层的涂层的切向应力、轴向应力和径向应力的最大值分别降低33%,25%和14%。     

沥青路面多层结构涂层的降温性能研究

传统的沥青路面吸热、储热能力强,容易造成沥青路面车辙问题和加剧城市热岛效应的发展,沥青热反射涂层的运用可以有效解决此问题。目前路用热反射涂层的研究大多集中在材料的组成优化上,对涂层结构的研究较少,受单层结构涂层的限制,沥青热反射涂层降温性能发展面临着持续的挑战。针对此问题,本文提出了一种由反射涂层、辐射涂层和隔热涂层组成的三层结构降温涂层,用于沥青路面上可有效降低路面温度。通过室内降温实验研究了多层结构降温涂层中组成材料的最佳掺量和各层涂层的最佳用量,并研究了多层降温涂层的结构组合形式。实验表明,钛白粉、中空玻璃微珠和远红外陶瓷粉的最佳掺量分别为15 %、20 %和15 %;反射涂层、辐射涂层和隔热涂层的最佳用量分别为0.6 kg?m-2、0.3 kg?m-2和0.3 kg?m-2;着色颜料的加入会降低涂层的降温效果;将三种降温填料加入到不同的结构层中,涂层降温性能得到增强,在反射涂层下增添辐射层增加涂层降温达3.70 °C,在反射涂层下增添隔热层可以增加涂层内部降温达1.10 °C,其中,三层结构降温涂层以反射层作为表面层、辐射层作为中间层、隔热层作为底层的组合形式降温效果最佳,表面和内部降温幅度可达10.45 °C和9.22 °C。与单层热反射涂层相比,多层结构降温涂层降温效果更佳,能更有效降低沥青路面温度。     

LaB6复合型场发射阵列阴极的结构设计

为了提高传统Spindt型场发射阵列阴极的稳定性,提出了一种新型的LaB₆复合型场发射阵列阴极结构,该结构包括非晶硅电阻层、钼过渡层和六硼化镧发射体层。基于ANSYS平台模拟了该阴极中电阻层、过渡层和发射体层厚度对热应力场分布的影响,并根据仿真结果进行了实验验证。仿真结果表明,电阻层厚度不影响热应力场的分布,只是改变热应力的大小;随着电阻层厚度的增加,阴极最大热应力会减小;过渡层可以有效减缓发射层的热应力,且过渡层的厚度会影响热应力场的分布;当电阻层厚度为72 nm,过渡层厚度为200 nm,发射层厚度为728 nm时,阴极最为稳定。薄膜热应力测试结果与模拟结果基本一致,证实了引入过渡层和电阻层对于减小阴极热应力的可行性。     

拉压模量不同的多层顶板承载与破坏机理分析

为弄清薄及中厚煤层多层坚硬顶板不同结构形式下的运动与承载特征,采用理论与实验分析相结合的方法,对多层顶板不同组合结构时的承载特征进行了一维应力分析.研究表明:多层坚硬顶板运动承载过程中主要呈组合与非组合2种结构形式,且拉压模量不同条件下,顶板分层截面应力的分布通常具有非连续阶跃性特点;得到了多层顶板不同结构形式下的截面应力解算方法,给出分层顶板的破坏机理;揭示了不同顶板结构间的过渡原理,并解释了不同顶板结构下的裂纹扩展规律.以大同矿区生产实际为背景,对某矿煤层不同倾角条件下的组合顶板结构进行了应用分析,给出了分层顶板的截面应力分布特征,阐明了顶板组合结构向非组合结构过渡的原因与裂纹扩展规律,说明了相似模拟实验结果的正确性.     

高温陶瓷复合涂层的组成与设计

概述了多功能先进高温陶瓷复合涂层的组成与结构,即梯度涂层、多层涂层和多相涂层结构,在分析的基础上,以喷管梯度涂层、耐高温侵蚀的陶瓷多层涂层的对象,应用数学方法和有限元分析方法,对涂层物理机械进行优化设计,指出了优化设计是高温陶瓷复合涂层的主要发展方向。     

TiC涂层梯度硬质合金残余热应力分析

采用有限元方法分析有无梯度2种TiC涂层硬质合金的残余热应力,研究了残余应力随涂层及梯度层厚度的变化。结果表明:增加梯度层后,涂层内残余热应力的减小超过10%,合金中残余应力减小30%以上,表面残余应力也明显下降;随着涂层厚度的增加,涂层内拉应力大幅减小,剪切应力与等效应力略微增加,涂层梯度硬质合金的等效应力呈下降趋势;随着梯度层厚度的增加,涂层内残余应力减小,当梯度层厚度较大时,残余应力不再改变。因此,选择合适的涂层和梯度层厚度,涂层厚度一般为5～8μm,梯度层厚度控制在20μm左右,可以有效缓和残余应力,提高材料的结合强度。     

高温陶瓷复合涂层的组成与设计

概述了多功能先进高温陶瓷复合涂层的组成与结构,即梯度涂层、多层涂层和多相涂层 结构．在分析的基础上,以喷管梯度涂层、耐高温侵蚀的陶瓷多层涂层为对象,应用数学 方法和有限元分析方法,对涂层物理机械性能进行优化设计,指出了优化设计是高温陶 瓷复合涂层的主要发展方向．     

超大梁转换层结构两种分析方法的比较研究

以一高层建筑超大梁转换层结构为背景,分别采用基于刚性楼板假定的计算模型和基于板壳单元的弹性楼板有限元模型对超大梁转换层结构进行计算分析,通过对转换层结构上述两种分析模型的主要计算结果的比较研究,探讨了这两种分析模型在转换主梁应力分布、次梁内力以及转换层附近剪力墙应力分布等数值结果的差异,得到了一些有应用价值的结论.     

陶瓷梯度耐磨涂层中残余热应力的有限元分析

运用ANSYS软件，对不同耐磨涂层试样中的残余热应力进行有限元分析，得出梯度过渡越多，涂层内的残余热应力越小。对实际工件耐磨涂层中的残余热应力进行分析，得出残余热应力主要集中在工件形状突变的地方，并对工件的设计生产提出合理建议。     

高炉用铜－钢复合冷却壁传热及力学性能分析

采用热力耦合方法研究了铜层厚度和冷却水道间距对铜－钢复合冷却壁温度及应力分布的影响．以1：1比例铜－钢复合冷却壁进行了热态试验,测试了铜－钢复合冷却壁温度分布,计算了热态试验条件下铜－钢复合冷却壁的温度分布,计算结果与试验结果基本吻合．计算结果显示,铜－钢复合冷却壁铜层厚度增加,壁体最高温度和最大等效应力减少,铜层厚度上限值为70mm;冷却水道间距减少可以降低壁体最高温度和最大等效应力,当冷却水道间距小于220mm时,减少冷却水道间距对降低壁体最高温度和最大等效应力作用较小．铜层厚度为60mm,冷却水道间距为220mm的铜－钢复合冷却壁在高炉热负荷较高区域工作不易发生塑性变形损坏．     

装配式桥墩温度应力分析与裂纹控制

以某在建跨海大桥为例,通过数值仿真分析预制桥墩在与现浇承台连接施工时的温度应力及其影响因素,结合海上施工条件提出裂缝控制措施并进行现场试验. 分析结果表明,填芯混凝土热膨胀是预制桥墩温度应力的主要因素,温度梯度为次要因素. 混凝土入模温度从10 °C提高到40 °C,最大拉应力增加15.4%. 作为单项措施,设置隔热缓冲层的控制效果最佳,其次为冷却水管、优化混凝土配合比、分层施工和应力消散孔,外壁保温与内腔通风措施的效果较差. 提出的裂纹控制方案是采用优化混凝土配合比,且分3层浇筑混凝土,第1层和第2层分别设置隔热缓冲层和应力消散孔,通过现场试验验证了该方案可以有效地控制裂纹.     

碳纤维水泥基复合材料电热层的热应力分析

当碳纤维水泥基复合材料（ＣＦＲＣ）电热层与混凝土层固定在一起并且通电使之发热时,电热层的热膨胀受到限制将会产生热应力。本文首先建立了一定尺寸的ＣＦＲＣ电热层的热应力分析模型,采用有限元方法研究了不同的发热温度时ＣＦＲＣ的八面体剪应力,得出当发热温度较高时电热层的破坏危险性较大。     

模具材质对CFRP平面反射镜离焦面形误差的研究

离焦像差是影响CFRP平面反射镜的面型精度的主要像差之一。采用T700碳纤维复合材料预浸料,在合理的铺层方案和制备工艺基础上,选用浮法玻璃、硼硅酸盐玻璃和微晶玻璃等三种材质为模具,通过仿真和实验研究了模具材质不同引起成型CFRP平面反射镜面形像差中的离焦像差。其中,浮法玻璃模具、硼硅酸盐玻璃模具和微晶玻璃模具引起的CFRP平面反射镜的离焦像差分别为0.023λ、0.008λ、0.003λ(波长λ=10.6μm)。分别从定性和定量的角度得出了:模具材质热膨胀系数与CFRP复合材料热膨胀系数越相近离焦像差越小,离焦像差与模具热膨胀系数的关系为P=(2225.9x+0.0007)λ。为制备应用于长波红外波段CFRP平面反射镜的模具选取提供了参考数据。     

K—L变换在BP网络初始权值优化中的应用

提出了一种新的神经网络初始权值的优化方法，该方法首先对样本做K—L变换，将所得到的变换矩阵作为BP网络输入层到隐层的初始权值，然后开始BP算法对多层感知器的训练学习，以缩短样本学习时间．最后分别选取线性可分的样本和非线性可分的样本在MATLAB中进行了仿真，仿真结果证明，该权值优化方法是合理的．     

K-L变换在BP网络初始权值优化中的应用

提出了一种新的神经网络初始权值的优化方法,该方法首先对样本做K-L变换,将所得到的变换矩阵作为BP网络输入层到隐层的初始权值,然后开始BP算法对多层感知器的训练学习,以缩短样本学习时间.最后分别选取线性可分的样本和非线性可分的样本在MATLAB中进行了仿真,仿真结果证明,该权值优化方法是合理的.     

激光熔覆加工层结构热应力模型的建立与探讨

介绍了激光熔覆加工中形成的涂层、结合区、基体这一多层结构，以及它们之间的物理、机械性能的差异所导致的热应力及热应变，并建立了该种层结构的数学和物理模型。     

用弹性有限元方法分析管状异种钢焊接接头的热应力分布

对管状奥氏体／铁素体异种焊接连头进行数学模型化,采用弹性力学有限元分析方法计算分析了不同坡口形状,线膨胀系数及熔合区存在的马氏体层对热应力的影响。计算结果表明,６０°角坡口有较好的热应力分布状态;马氏体层内以压应力和较低的拉应力为主,最大拉应力分布在焊缝上。