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。     

梯度陶瓷水煤浆喷嘴的残余热应力有限元分析

根据陶瓷水煤浆喷嘴出口破损和脱落的主要原因, 提出了梯度功能陶瓷喷嘴的设计思想,目的是人为的在喷嘴的制备过程中在喷嘴的出口处形成有利的残余压应力,缓和喷嘴在使用中的拉应力. 通过合理地设计梯度功能陶瓷喷嘴不同部位材料组分的分布,设计了两种模型：轴向梯度陶瓷喷嘴FGM-Z, 径向梯度陶瓷喷嘴FGM-R. 利用有限元法对两种模型进行了分析,得出：两种梯度喷嘴模型在出口处均形成了有利的压应力,特别是FGM-R喷嘴在喷嘴的整个内壁都形成了有利的压应力. 通过比较,初步确定最佳模型为FGM-R陶瓷水煤浆喷嘴.     

梯度陶瓷水煤浆喷嘴的残余热应力有限元分析

根据陶瓷水煤浆喷嘴出口破损和脱落的主要原因,提出了梯度功能陶瓷喷嘴的设计思想,目的是人为的在喷嘴的制备过程中在喷嘴的出口处形成有利的残余压应力,缓和喷嘴在使用中的拉应力,通过合理地设计梯度功能陶瓷喷嘴不同部位材料组分的分布,设计了两种模型：轴向梯度陶瓷喷嘴FGM-Z,径向梯度陶瓷喷嘴FGM-R,利用有限元法对两种模型进行了分析,得出：两种梯度喷嘴模型在出口处均形成了有利的压应力,特别是FGM-R喷嘴在喷嘴的整个内壁都形成了有利的压应力,通过比较,初步确定最佳模型为FGM-R陶瓷水煤浆喷嘴。     

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%。     

陶瓷/金属梯度热障涂层的热冲击性能研究

利用ANSYS软件对陶瓷／金属梯度热障涂层的热冲击性能进行了有限元分析，比较了不同涂层方案和不同基体金属材料对涂层抗热冲击性能的影响，理论计算与实验结果能够很好吻合。     

陶瓷/金属复合耐磨涂层的性能评价

应用大气等离子喷涂（APS）技术制备陶瓷／金属复合耐磨涂层试样，并对其硬度，结合强度，微观结构和耐磨性等性能进行评估，结果表明Al2O3-TiO复合涂层在耐磨性方面好于WC－NiCrAl复合涂层，而WC－NiCrAl复合涂层在结合强度性能上好于Al2O3-TiO2复合涂层。     

金属－陶瓷梯度材料的热应力分析

分析了金属－陶瓷梯度材料的微观结构特征，并用Ｅｓｈｅｌｂｙ等效原理和Ｍｏｒｉ－Ｔａｎａｋａ平均场理论导出了梯度材料性能预测的三相理论公式．在对性能预测的基础上，用有限元法计算了ＭｇＯ／Ｎｉ梯度材料体系的制备热应力；得到了一些有意义的结论．     

陶瓷复合钢管热应力的有限元计算

用有限元方法计算了陶瓷基复合钢管的温度场及残余热应力,并分析了热应力对陶瓷裂纹形成的影响.在计算中,考虑了钢管的塑性变形和材料物理参数随温度的变化.     

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%。     

金属—陶瓷梯度材料动态热应力响应变物性分析模型研究

研究了梯度材料在承受热冲击载荷作用时的动态热应力响应分析模型问题，研究的重点是分析材料的变物特性（即材料的热学和力学性能依赖于温度的特性）对动态效应力响应的影响。分析结果表明，当梯度材料承受热冲击载茶作用时，变物性特性对材料的动态热应力响应的影响十分明显，在对梯度材料进行评价和优化设计时，必须采用动态热应力变物性分析模型进行分析。     

颗粒形状对铝基复合材料热残余应力影响的有限元分析

通过复合材料显微组织观察，建立了平面应力状态的复合材料组织模型，利用有限元方法对Al2O3p/2024Al复合材料和SiCp/2024Al复合材料淬火过程的热应力进行了数值模拟，研究了颗粒形状对铝基复合材料淬火处理过程下热残余应力的影响．结果表明，由于增强颗粒与铝基体之间的热膨胀系数差异较大，淬火处理后颗粒和基体的界面附近产生很大的热残余应力场，同时基体发生塑性应变．     

SiC/Ti基复合材料中纤维排布方式对残余热应力的影响

采用ANSYS有限元分析软件，对SCS－6 SiC／Ti－24A1－11Nb复合材料的残余热应力进行数值模拟，重点分析了纤维排布对残余热应力的影响。结果表明，在高温和热等静压成型的工艺条件下，与四方纤维排布模型相比，六方纤维排布模型的残余热应力较小，应力分布也较均匀，不易导致基体开裂。研究结果为SiC纤维增强Ti基复合材料的制备方法和工艺提供了一定的依据。     

小腿肢体残端的三维有限元应力分析

通过建立三维线性有限元模型来分析在集中载荷作用下小腿肢体残端的应力分布,且分析了不同边界条件对肢体残端应力分布的影响。此模型基于残肢、骨的三维几何形状,考虑残肢表面的不同位移约束条件、小变形假定,同时假定软组织和骨都为线弹性材料。得到了在集中载荷作用并考虑位移约束条件下肢体残端的最大主应力和剪切应力分布情况,并对此进行了比较和分析,此模型可以预测在不同载荷作用和不同位移约束条件下肢体残端的应力分布,可作为假肢优化设计的依据。     

激光熔覆陶瓷热应力分析

针对在金属表面熔覆陶瓷材料时容易因热应力产生微裂纹的问题,建立了陶瓷激光熔覆时的非定常温度场模型和弹性热应力模型,并采用求相应泛函极值的方法进行求解。对这些模型在激光作用条件下的有限元法数值模拟,分析加工参数与热应力的关系,并与实验结果相比较,符合实际情况,可以用以指导在激光熔覆时避免或减少裂纹的产生。     

隐框玻璃幕墙温度应力的有限元分析

为进一步了解隐框玻璃幕墙温度应力的分布规律,采用ANSYS有限元分析软件,对单块隐框玻璃在内外温差作用下的应力分布进行了模拟分析,并分析了玻璃尺寸对温度应力分布的影响.结果表明:在内外温差作用下,玻璃板角部的应力最大,且在室外温度为-30,℃时应力最大;随长宽比的增大,玻璃板长边应力、短边应力以及板中心应力均逐渐增大,且板中心应力增大较快,水平向线应变逐渐增大,而竖直向线应变逐渐减小,玻璃板心挠度先增大后略微减小.     

热冲击轴对称问题有限元分析

以考虑热位移加速移加速度项的运动微分方程式为基础，利用加权余量法建立了热冲击轴 对称问题的有限元方程，并应用Ｗｉｌｓｏｎ－θ法对其进行数值求解。最后以热冲击无限长薄壁圆筒问题为例，对热冲击期间热应力的变化规律进行了分析。     

高温超导磁体热应力的有限元数值模拟

为了研究高温超导磁体的热应力应变,利用Bi223带材试绕制了一个双饼型高温超导磁体,并以此为研究对象,为磁体中的带材和环氧涂层都建立了应力应变的有限元模型,分析其从室温冷却至液氮温度过程中应力应变的变化。     

大体积混凝土温度场及温度应力的有限元分析

结合工程实例,采用ANSYS有限元软件对大体积混凝土浇筑及冷却过程中的温度场及温度应力进行了模拟,通过APDL语言编写程序控制了模拟过程．分析结果与工程计算及实际测试结果相近,验证了所建模型与选取参数的正确性,保证了运用ANSYS研究大体积混凝土水化热影响参数的可行性．分析发现：混凝土温度峰值与最大拉应力与浇筑温度呈正相关;采用低热量水泥时,可降低温度峰值、推迟峰值出现时间,并降低结构温度应力;环境温度变化时,温差成为关键因素,应根据实际情况制定季节性施工方案．     

非定常热传导和热应力轴对称问题的有限元分析

数学分析的方法难于求解复杂几何形状和多样化的边界条件的热应力问题。特别是在非定常的情况下,温度变化范围比较大,物性系数随温度的变化是显著的。如果考虑这种情况,则问题更难以解决。该文用有限元法来求解非定常热传导和热应力的轴对称问题,求解过程中考虑了物性系数随温度的变化,并将问题作为拟静态来处理,边界条件下受限制。