基于纯声子散射模型的纳米薄膜热传导分析

起粘结作用的薄膜结构厚度达到纳米尺度时,应用由微尺度观点建立的非傅立叶热传导模型分析其性能。文章采用纯声子散射模型分析绝缘薄膜结构的温度场和热应力,并与用在宏观尺度下的傅立叶热传导模型所得结果进行比较,同时研究绝缘薄膜结构热物理性能参数对温度场和热应力的影响。研究表明：采用纯声子散射模型分析结果与傅立叶热传导模型所得结果有明显区别,绝缘薄膜结构热物理性能参数对温度场和热应力也有显著影响。     

Evaluation of properties and thermal stress field for thermal barrier coatings

In order to get thermal stress field of the hot section with thermal barrier coating (TBCs), the thermal conductivity and elastic modulus of top-coat are the physical key properties. The porosity of top-coat was tested and evaluated under different high temperatures. The relationship between the microstructure (porosity of top-coat) and properties of TBCs were analyzed to predict the thermal properties of ceramic top-coat, such as thermal conductivity and elastic modulus. The temperature and stress field of the vane with TBCs were simulated using two sets of thermal conductivity data and elastic modulus, which are from literatures and this work, respectively. The results show that the temperature and stress distributions change with thermal conductivity and elastic modulus. The differences of maximum temperatures and stress are 6.5% and 8.0%, respectively.     

干寒地区新型波形钢腹板组合箱梁温度效应分析

为探索干寒地区新型波形钢腹板组合箱梁桥的温度场分布特征和温度效应,弥补现行规范中缺乏其温度梯度模式定义的不足。本文以西北干寒地区某新型波形钢腹板组合箱梁桥为研究对象,基于现场温度观测数据,分析该新型组合结构在日照作用下的温度分布规律,并运用最小二乘法拟合提出其二维温度梯度模式;建立新型波形钢腹板组合箱梁全桥精细化有限元模型,并通过实测温度梯度函数计算该桥的温度响应;探析压型钢板对新型波形钢腹板组合箱梁温度应力的影响规律。研究结果表明：基于现场实测数据拟合的竖向分段多项式和横向指数函数组成的新型波形钢腹板组合箱梁二维温度梯度,与实测温度场计算值吻合良好,可为该地区类似工程温度荷载计算提供参考;日照温度作用下,新型波形钢腹板组合箱梁顶板与腹板交界面存在明显的温度梯度;翼缘板上缘、顶板-腹板交界面和各箱室中轴线处出现的最大横向拉应力分别为2.42 MPa、1.83 MPa和1.26 MPa,可能引起桥面板开裂,在设计中应给予重视;实测温度梯度下,闭口型压型钢板可使各箱室顶板中轴线上缘横向拉应力降低0.5 MPa以上,对桥面板抗裂有利,而开口型压型钢板可使各箱室翼缘板上缘横向拉应力提高15%~18%,对桥面板抗裂不利。     

XPS板外墙外保温系统温度效应的数值模拟

为研究XPS板保温材料在不同季节温度应力的变化情况,在典型外保温墙体温度场计算的基础上,采用傅里叶(Fourier)方程及能量守恒定律建立理论模型,选取XPS板外墙外保温系统三个施工方案进行数值模拟:方案1为30 mm胶粉聚苯颗粒贴砌XPS板;方案2为10 mm胶粉聚苯颗粒贴砌XPS板;方案3为外墙薄抹灰.对外墙外保温系统墙体各层材料的力学行为进行分析,结果表明:夏季墙体整体受到压应力,涂料饰面层一天中应力变化范围为-0.34~-0.02 MPa,易产生膨胀离鼓现象;冬季墙体整体为拉应力,变化范围大概为0.12~0.26 MPa,开裂的风险比较大;方案1温度梯度最小,保温效果最好,优于方案2和方案3.     

Effect of bond-coat surface roughness on failure mechanism and lifetime of air plasma spraying thermal barrier coatings

This work investigates the failure mechanism of an air plasma spraying(APS) thermal barrier coatings(TBCs) with various bond coat(BC) surface toughness under constant temperature loading condition. Results show that the increased BC surface roughness decreased the lifetime. Moreover, the relationship between the TGO depth and the lifetime can be well described by linear law.The failure mechanism of the TBCs samples was studied by cross-sectional morphologies observation and using the finite element method(FEM). Cracks in the TBCs samples with higher BC surface roughness are initiated from the defects on the BC caused by Al depletion in the BC layer. However, cracks in the samples of TBCs with lower BC surface roughness condition preferentially occur at the TC-TGO interface. This finding could be attributed to the high mismatch stresses in the TC-TGO interface.     

The effect of thermal loading waveform on the failure mechanism of atmospheric-plasma-sprayed thermal barrier coating system

The hot-end components of gas turbine engines in the serviced condition usually suffer from the thermal cycle loading effect. Thermal barrier coating (TBCs) have been used as a protective coating to prevent degradation during practical applications. In the current work, the influence of a loading waveform on the failure mechanism of an atmospheric plasma-sprayed TBCs is investigated at an elevated temperature. The samples under the trapezoidal loading condition present a lower thermal cycling fatigue lifetime than that under the triangular loading condition. Moreover, cracks in the TBCs samples under the triangular loading condition are initiated from the defects on the top coat formed during preparation, and cracks under the trapezoidal loading condition preferentially occur at the thermally grown oxide-top coat interface due to higher stress at the interface. Our results demonstrate that the thermal loading waveform should be carefully designed to characterize the in-service condition of hot-end components.     

等效龄期法在混凝土早龄期温度裂缝控制中的应用

为了分析评估早龄期混凝土的温度应力及开裂风险,基于Arrhenius方程,采用等效龄期方法预测了温度和龄期对混凝土基本力学性能发展的影响规律,并推导了基于等效放热速率函数的混凝土温度场定解方程,结合有限元理论与增量法求解了混凝土温度应力并对混凝土早期温度开裂风险做了分析.研究表明,等效龄期方法不仅可以很好地预测混凝土基本力学性能（抗压强度、抗拉强度）在参考温度下随龄期的发展,结合有限元软件ANSYS,采用等效龄期方法也可以有效地预测并控制混凝土结构的早期温度开裂现象.     

Microstructures and Mechanical Properties of Ceramic/Metal Gradient Thermal Barrier Coatings

1　IntroductionCeramicthermalbarriercoatings (TBCs)sprayedonmetalsubstrateshavebeenusedtoincreasethetempera turelimitsandtodecreasetheheatrejectionforgastur bineanddieselengines .However,themismatchbetweenceramicsandmetalwillcausethermalstresseswhichmayleadtocrackandspallofthecoatings .Functionalgradi entmaterials (FGMs)areanewconceptionfordesigningtheceramic metalthermalbarriercoatings ,whichhasgradientmicrostructureaswellasgradientmaterialprop ertiesandcangreatlydecreasethethermalstresses[…     

枪速对热障涂层组织性能及残余应力的影响

为了研究等离子喷涂制备热障涂层(TBCs)时不同枪速对陶瓷面层组织性能和残余应力的影响,在GH4169高温合金基体上采用超音速火焰喷涂(HVOF)Ni Co Cr Al Y粘结层(BC层)和大气等离子喷涂(APS)8YSZ陶瓷层(TC层).通过对比不同参数样品的微观组织以及显微硬度、残余应力和热震性能差异,研究了枪速对热障涂层的影响.结果表明:枪速过低或过高时,涂层表面残余应力较大,热震性能较低;随着枪速的增大,涂层表面粗糙度逐渐增大,而孔隙率和显微硬度逐渐减小;枪速过低时,涂层出现纵向裂纹,热震失效方式为整体剥落;而枪速较大时,涂层从边缘向中心不断剥落,涂层表面出现白点.     

热障涂层的破坏方式及影响因素

为提高涡轮发动机前燃气进口温度或加力燃烧室温度而采用的热障涂层技术是近年来国际高温涂层领域最活跃的研究课题之一,并且在西方的一些先进发动机上采用了热障涂层技术。然而试验或使用结果表明,热障涂层过早剥落失效现象仍存在。热障涂层在高温下服役较长时间,其粘结层与基体将遇到高温氧化问题,使其成为热障涂层最典型的损伤模式。燃料中含Ｎａ 和Ｓ 等杂质,以Ｎａ２ＳＯ４形式沉积在高温部件上,造成热障涂层的热腐蚀。夹杂硬质颗粒的气流撞击涂层表面,可形成腐蚀。此外,外界大颗粒物体损伤热障涂层也是一个严重问题。研究热障涂层退化机制有利于指导热障涂层制备工艺,使热障涂层长期稳定使用。为此,综述了近年来有关热障涂层的退化方式及影响因素,以期报道最新的研究成果     

特大桥实体桥墩在日照作用下温度场及温度应力的仿真分析

通过走行线特大桥大体积混凝土桥墩的施工实例,运用Ansys有限元软件对日照作用下混凝土热环境的温度场及应力场进行仿真分析,结果表明：受日照太阳辐射的影响,混凝土外表面的温度变化比桥墩内部的温度变化快,出现温度的滞后性,当温度差达到最大值时并没有出现最大拉应力,在日照作用下桥墩产生了较大的拉应力;最大拉应力、压应力及温差值较大区段从8：00-17：00,压应力随着日照时间和方位角不同而呈现抛物线变化,最大拉应力递减效应较压应力变化较小,拉应力对桥墩外表面裂纹影响效用最大。     

三峡永久船闸输水洞衬砌施工期温度与应力监测成果分析

介绍了三峡永久船闸输水隧洞衬砌混凝土温度与温度应力现场监测和裂缝观测成果.利用实测资料计算分析了输水隧洞衬砌混凝土边墙和顶拱的温度应力.采用弹性徐变温度应力理论分析了大型隧洞衬砌混凝土的温度与温度应力变化特点,并与实测值进行了比较.根据实测结果与理论分析,提出了大型隧洞衬砌混凝土施工期的温控有效措施:降低水化热温升、加强早期养护和冬季保温.     

激光重熔热障涂层热震行为研究

在GH635高温合金基材上等离子喷涂NiCrAlY/85Y2O3-ZrO2热障涂层，进行激光重熔，对不同激光工艺参数下的试样进行表面形貌观察并进行热震试验，试验结果表明：采用4.0J/mm^2的激光能量密度可以得到较好的表面质量，并且具有高于等离子喷涂试样的热震寿命。     

矩阵对策上的判断理论

经典矩阵对策无判断成分,帮不得不假定局中人都悲观（或保守）,然而现实的矩阵对策大都具有判断成分,例如军事对策中有“知彼知已,百战不殆”之说。本文研究了矩阵对策中有关判断结构的凸性及拓扑性质,最优策略集,以及对策解与判断的关系。     

矩阵对策上的判断理论

经典矩阵对策无判断成分 ,故不得不假定局中人都悲观 (或保守 ) ,然而现实的矩阵对策大都具有判断成分。例如军事对策中有“知彼知己 ,百战不殆”之说。本文研究了矩阵对策中有关判断结构的凸性及拓扑性质 ,最优策略集 ,以及对策解与判断的关系     

激光制备陶瓷热障涂层的研究和发展

论述了激光制备陶瓷热障涂层的研究和发展状况 .激光制备陶瓷热障涂层包括激光重熔和激光熔覆两种方法 .激光重熔等离子喷涂热障涂层可获得等离子喷涂涂层所不具备的外延生长致密的柱状晶组织 ,提高涂层应变容限及热震性能 .激光熔覆可获得自动分层的梯度热障涂层成分及柱状晶组织 ,改善涂层的高温氧化及热震性能 .通过激光工艺参数的优化及涂层体系成分及性能的合理设计 ,可获得优于等离子喷涂 ,接近电子束物理气相沉积的热障涂层性能     

用J积分计算平端刚性压头Ⅰ型触压应力强度因子

采用有限元法对平端的刚性压头压在半无限大的弹性平面上进行非线性接触分析,应用有限元分析软件ANSYS建模,计算围绕压头端点的J积分值,通过数值计算证明其守恒性,再根据J积分与I型触压应力强度因子（K_I）的关系得到K_I。数据结果表明,由J积分方法计算的K_I与理论值一致。最后应用J积分理论计算了有限厚度的板在刚性压头作用下的应力强度因子。     

稀土掺杂ZrO_2基热障涂层陶瓷材料研究进展

热障涂层用于燃气轮机的热端部件,不仅可以显著提高其使用温度,延长热端部件的使用寿命,而且提高了燃气轮机发动机的效率.介绍了稀土掺杂ZrO2基热障涂层的研究现状及发展趋势.结果表明LnO1.5-Ta2O5（或Nb2O5）-YSZ材料既可以提高传统YSZ热障涂层的使用温度,而且也降低了其热导率.LnO1.5-Ta2O5（或Nb2O5）-YSZ材料可以作为热障涂层系统中陶瓷顶层的下一代候选材料.     

光弹性材料变形的红外辐射实验研究

使用红外热成像技术监测了光弹性材料变形过程中3.6~4.6μm的红外辐射变化.发现了通过相减去噪和插值处理后得到的红外辐射等温线和应力光图中的等和线存在一定的对应关系,等和线条纹和红外辐射等温线的形状相似,不同应力区等和线条纹和红外辐射等温线有明显的对应,拉应力区和压应力区分别对应着红外辐射热像的降温区和升温区,有效地实现固体材料弹性变形过程中的应力状态的判别.研究成果对于岩石、混凝土等非线性材料变形破裂过程的应力状态变化规律及其定量化分析有重要的借鉴和指导作用.     

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.