降温过程中LNG板翅结构应力耦合模拟

为保证大型LNG冷箱降温过程中板翅式换热器结构安全可靠,建立了板翅结构应力耦合分析模型,采用热-结构直接耦合模拟方法,分析了降温过程对板翅结构应力的影响规律.结果表明:翅片和隔板钎焊接头处为结构最易破坏区;温差对板翅结构应力影响较为明显,并随温差增大而增大;当温差小于10 K时,对流换热性能对板翅结构应力影响较小;当温差相等时,降温速率对板翅结构应力影响较小.     

高效低阻波纹型翅片的设计与开发

介绍了铝制板翅式换热器核心零件翅片的特点、结构、型号,分析了波纹型翅片的性能和优点,通过翅片定型设计、模具的设计调试、翅片的冲制、翅片性能测试,研发出了既能提高传热效率又降低阻力的正弦波型波纹型翅片,取得了较好的成效.     

基于ANSYS的场发射阵列阴极焊接应力研究

该文基于ANSYS平台模拟了场发射阵列阴极与钼电极钎焊工艺参数对钎焊层等效应力的影响,并根据仿真结果进行了实验验证。仿真结果表明,当钎焊温度为850 ℃时,最大等效应力最小;当降温速率为23 ℃/min时,最大等效应力最大,之后随降温速度的增加而迅速减小;在降温过程中,高温区逐渐向硅基底扩展,温度沿焊缝方向呈对称分布,焊缝中心温度高,两边温度低。测试结果表明,钎焊接头组织致密,焊缝结合良好,没有裂纹和空洞等缺陷,且钎料对硅基底的影响很小。这是一种可行的、低成本的实现硅基场发射阵列阴极焊接的有效方法。     

纵向涡发生器攻角对翅片传热性能的影响

为了提高翅片式换热器的强化传热性能,对不同攻角的纵向涡发生器的翅片区域进行了研究.采用流体仿真软件FLUENT对发生器的翅片区域建立六面体网格模型,对不同攻角的纵向涡发生器的努塞尔数、阻力因子、综合性能分别进行数值分析和对比.结果显示:随着纵向涡发生器的攻角增加,纵向涡翅片的努塞尔数增强的越来越明显,其中纵向涡发生器攻角为45°的翅片努塞尔数最大;同时随着纵向涡发生器的攻角增加,阻力因子也随之增加;带纵向涡发生器的翅片的传热效果强于不带纵向涡发生器的翅片;通过比较综合评价因子,攻角为45°的纵向涡翅片在雷诺数为2000~6000内,综合性能最好.     

螺栓法兰连接系统的热应力场

利用有限元软件ABAQUS建立了螺栓法兰连接系统的实体模型,采用热结构耦合分析方法,研究了法兰公称直径为100 mm的螺栓法兰系统的温度场及其应力场,以及在预紧力和温度梯度操作条件下螺栓等效应力、轴向应力、径向应力和切向应力的变化关系.结果表明,温度场对螺栓轴向两端的应力影响较大,当内壁温度为100 ℃时螺栓头靠近法兰一侧的等效应力增加了250 MPa,螺栓上靠近法兰一侧的螺纹的等效应力增加100 MPa,而温度场对螺栓远离法兰一侧的螺纹的应力影响很小,说明设计时应重点考虑热应力对靠近法兰一侧的螺纹与螺栓头的影响.     

环冷机台车热结构耦合分析

为消除环冷机台车体的热膨胀和热应力对环冷机运行及结构所造成的问题,本研究以国内某钢铁企业环冷机台车体为研究对象,利用ANSYS有限元分析软件,采用直接热力耦合方法,对环冷机台车在稳定工作过程中的温度场、应力场及位移量进行仿真计算和分析.计算过程中考虑了烧结矿及冷却空气与台车体的热交换,并且考虑了各种位移约束.研究结果表明环冷机在稳定运行的过程中台车体的最高温度达到151.1℃,出现于台车体外侧梁端面上,台车体的最大等效应力点位于内侧端面的轴端位置,数值为188 MPa,台车体内侧端面最大位移量约2.7 mm,台车外侧端面的最大位移量约为2 mm.     

LNG绕管式换热器管侧流动与传热实验台设计及验证

绕管式换热器是天然气液化的核心设备,然而目前中国天然气液化用大型绕管式换热器的实验研究比较薄弱,相关设计工作的指导理论还不完善.为研究液化天然气(LNG)绕管式换热器管侧流动与传热特性,提出一种可以模拟LNG绕管式换热器实际运行工况的实验方法,并完成实验台的设计、搭建及调试工作.为保证实验数据的准确性,以液相丙烷为实验介质,对其在不同工况下的传热系数进行实测,并将实验所得传热系数与在相同工况下由经典的管内传热关联式计算所得传热系数进行对比.结果表明:实验台可以稳定工作,实验工况可以达到LNG绕管式换热器的实际运行工况,实验测试值与相同工况下的关联式计算值偏差在±10%以内.说明实验台精度较高,实验数据可靠,为LNG绕管式换热器管侧冷凝流动与传热特性的深入研究奠定了实验基础.     

狭缝位置对透气砖热机械应力分布的影响

为提高透气砖的使用寿命,对它的热机械应力场进行了模拟分析,以确定狭缝在其截面上的合理位置.首先根据透气砖工作特点和研究目的,在适当简化其结构和边界条件的基础上,建立了它的二维平面应变有限元模型.然后在保持狭缝尺寸一定的前提下(0.20 mm×20mm),研究了其相对位置对透气砖热机械应力场的影响.研究结果表明:1透气砖热机械应力分布不均,高应力区位于狭缝端部及其周围;2狭缝端部与透气砖边缘距离大于5mm时,狭缝径向位置对热应力影响不大,反之应力增加较多;3随着狭缝偏转角度增大,热应力和高应力区域面积迅速增加,狭缝沿径向呈辐射状分布较为合理;4透气砖直径以140mm左右为宜.     

钎焊温度对SiC/YG8接头微观组织的影响

在保温时间为5min、钎焊温度为940~990℃条件下,采用CuMnNi钎料钎焊SiC陶瓷与YG8硬质合金.利用金相显微镜、扫描电镜和能谱仪对接头的微观组织进行分析,研究钎焊温度对接头微观组织的影响.结果表明:在靠近SiC一侧生成一层带状反应层,主要由Cu基固溶体、硅化物、碳和碳化物组成;焊缝主要由基底Cu基固溶体以及Mn、Si、Co、Cu、Ni元素形成的化合物组成.随着钎焊温度的增加,焊缝的宽度减少,焊缝中心的Cu基固溶体基底减少,而化合物相增多.     

冲角对车轮与道岔尖轨弹塑性接触的影响

在机车运行中轮轨间存在冲角,改变轮轨接触关系.针对冲角对车轮与尖轨接触的影响问题,建立了车轮—尖轨接触三维有限元模型,通过弹塑性接触计算,分析不同冲角工况下的接触情况.结果表明:轮轨间冲角的存在,导致车轮与钢轨接触位置发生改变,基本轨和尖轨接触斑中心不在同一钢轨横断面上,冲角越大,超前或滞后的数值越大;车轮与尖轨接触法向力随冲角的增大而增大;不同冲角工况下车轮与尖轨的接触等效应力变化规律基本一致,最大等效应力均出现在2 m位置处;冲角的增大会造成尖轨前端等效应力增大,导致车轮轮缘与尖轨的磨耗增加,降低车轮和尖轨的使用寿命.     

Ti(C,N)基金属陶瓷与3Cr13不锈钢的真空钎焊

采用AgCuZnNi钎料对Ti(C,N)基金属陶瓷和3Cr13不锈钢进行真空钎焊。研究了钎焊温度和钎焊时间对钎焊接头剪切强度的影响,通过SEM和EDS对Ti(C,N)基金属陶瓷/3Cr13不锈钢接头的显微组织、元素分布及断口形貌进行分析。研究表明:随着钎焊温度和钎焊时间的增加,钎焊接头的剪切强度先增大后减小。在钎焊温度为820℃,钎焊时间为10 min的工艺条件下,钎焊接头的结合强度达到最大,其剪切强度为154 MPa。Ti(C,N)基金属陶瓷/3Cr13不锈钢焊缝由Ag基固溶体和Cu基固溶体构成。Ag基固溶体主要集中在焊缝的中部,而Cu基固溶体大多数分布在焊缝两侧与母材结合。Ti(C,N)基金属陶瓷/3Cr13不锈钢接头断裂主要发生在Ti(C,N)基金属陶瓷侧,其断裂方式为脆性断裂。     

金刚石刀具银钎焊方法

为了更好地实现金刚石刀头与刀具基体的连接,并保证一定的结合强度,采用银钎焊方法。银钎料的元素成分和含量、钎焊剂类型和作用、加热设备及感应器形状的选择和温度控制、焊缝尺寸大小和装配间隙、钎焊前的预处理等是获得优质钎焊接头的关键因素。通过对获得的银钎焊接头进行试验分析和公式应力计算及无损检测等金刚石刀具银钎焊方法的可靠性评估,结果达到并满足了金刚石刀具的切削强度要求。有效预防或避免了钎焊接头的缺陷产生,从而获得了优质的钎焊接头,保证并延长金刚石刀具的使用寿命。     

钎焊过程数值模拟研究进展

综述了近年来钎焊数值模拟技术的研究进展,并对数值模拟技术向系统化、精细化和精确化发展的趋势进行了预测.得出了以下结论:1)采用有限容积法和分子动力学法对钎料熔滴的润湿铺展行为进行模拟,有助于研究多物理场耦合条件下钎焊工艺参数对钎料熔滴在基体表面的润湿、铺展和填缝的影响;2)有限元法可以较为准确地模拟钎焊接头应力场和残余应力分布、钎焊过程的温度场,以及对接头力学性能进行评估,模拟结果与试验结果基本吻合.简化本构模型、引入材料性能参数、考虑界面传质和反应产物的影响等方面仍然是未来研究的难点和重点.     

Effect of rolling parameters on plate curvature during snake rolling

In order to predict the plate curvature during snake rolling,FE model was constructed based on plane strain assumption.The accuracy of the FE model was verifi ed by the comparison between the plate curvature conducted by FE model and experiment respectively.By using FE model,the effect of offset distance,speed ratio,reduction,roll radius and initial plate thickness on the plate curvature during snake rolling was investigated.The experimental results show that,a proper offsetting distance can efficiently decrease plate curvature,however an excessive offsetting distance will increase plate curvature.A larger speed ratio,reduction will cause a large plate curvature,however a larger roll radius has effect to reduce plate curvature.Plate which undergoes a larger reduction and plate with a larger initial thickness always need a larger offset distance to keep the plate the minimum plate curvature,but for a larger roll radius a smaller offset distance is needed.     

工艺参数对钎焊TC4接头微观组织及显微硬度的影响

采用Ti-Zr-Cu-Ni非晶钎料真空钎焊TC4钛合金,研究不同保温时间对钎焊接头的影响.采用光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM),能谱仪(EDS)和显微硬度计对接头的显微组织和力学性能进行分析.结果 表明,焊缝主要组织为α-Ti与β-Ti,且随着保温时间的增加,焊缝区逐渐增厚,组织逐渐粗大.当保温时间为40 ...     

Method of temperature rising velocity and threshold control of electron beam brazing

In order to accommodate electron beam to the brazing of the joints with various curve shapes and the brazing of thermo sensitive materials, the method of electron beam scanning and brazing temperature control was developed, in which electron beam was controlled to scan according to predefined scanning track, and the actual temperature rising velocity of the brazed seam was lim- ited in an allowed scope by detecting the brazed seam temperature, calculating the temperature rising velocity and adjusting the beam current during the brazing process; in addition, through the setting of the highest allowed temperature, the actual temperature of the brazed seam could be controlled not exceeding the threshold set value, and these two methods could be employed alone or jointly. It is shown that high precision temperature control in electron beam brazing could be realized and the productivity be increased by the proposed method.     

复合活性钎料钎焊Cu与Al2O3的接头组织及性能

为改善紫铜与Al_2O_3陶瓷的连接强度,采用纳米-Al_2O_3增强的AgCuTi复合钎料(Ag Cu Tip)对紫铜与Al_2O_3陶瓷进行了真空钎焊.采用扫描电镜、能谱分析以及剪切试验对钎焊接头微观组织及力学性能进行了分析.钎焊接头典型界面组织为紫铜/扩散层/铜基固溶体+银基固溶体+Ti_2Cu+Ti_3(Cu,Al)3O/Al_2O_3.纳米-Al_2O_3的添加抑制了Al_2O_3侧反应层的生长,并促进钎缝中形成弥散分布的Ti_2Cu相.随着保温时间的延长,铜侧扩散层和Ti_3(Cu,Al)_3O反应层的厚度逐渐增大.保温时间为20 min时,铜母材向钎料过度溶解,降低了接头性能.当钎焊温度为880°C,保温10 min时,接头抗剪强度最高为82 MPa.纳米颗粒的加入细化了钎缝组织并降低了母材与钎缝热膨胀系数的不匹配,因此提高了接头的连接性能.保温时间可影响界面组织及反应层的厚度,进而影响接头的连接强度.     

动车组变曲率L型截面铝合金门立柱拉弯精度控制

对某动车组L型截面变曲率铝合金门立柱的拉弯成形过程进行模拟.基于不同阶段下的截面应力应变分布和回弹半径变化关系,探索了铝合金门立柱拉弯成形精度的影响因素,优选工艺参数及控制方法,并通过试验进行验证.结果表明:变曲率L型截面铝合金门立柱拉弯成形主要缺陷为截面畸变和回弹,其中截面畸变缺陷包括直线段区域腹板塌陷和圆弧端区域立...