一、基于有限差分法的瞬态温度场计算误差研究（论文文献综述）
郭宇飞[1]（2021）在《激光熔覆Inconel 625合金组织演变的数值分析》文中研究说明随着科学技术的不断进步,传统的钢铁材料在实际应用中已经难以满足需求,而激光熔覆技术的出现为该问题的解决提供了一条新途径。作为一种新型的材料表面改性工艺,激光熔覆技术能够有效地提高基材表面的性能,延长材料使用年限,但激光熔覆时熔覆层具有高温、快速、复杂的冶金特点,熔覆层在成型过程中会发生复杂的物理化学反应,采用传统的试验方法难以进行实时研究,故而,探索一条新的研究熔覆层成型过程的途径就具有重大的实际意义。而数值模拟技术可以直观的重现激光熔覆时温度场和微观组织的演化,且研究周期短,节约资源,目前已成为一种新型的研究方法。本文分别构建了有限元模型和有限差分模型,针对两种模型的建模过程、温度场模拟结果、与元胞自动机模型耦合的难易程度等方面进行了综合考虑,拟在熔覆Inconel 625合金时,温度场分布计算采用有限元模型,微观组织演变模拟采用有限差分模型。通过有限元模型对单道以及多层多道激光熔覆时温度场的演化进行了仿真,温度场呈近似的椭圆状分布,熔覆区域热量高度集中;多道激光熔覆时,前一道熔覆过程会对后续熔覆过程产生预热作用。在此基础上,探究了试样不同节点热循环曲线的转变规律,研究了不同熔覆工艺参数下温度场的演变状况,当激光功率增大,熔覆温度升高,激光扫描速度加快,熔覆温度降低。并针对模拟的温度场结果进行了验证性试验,模拟的熔覆层外貌轮廓及尺寸与试验结果基本一致。在有限差分模型的基础上,构建了晶体生长的元胞自动机-有限差分（CA-FD）模型。通过对熔覆层中等轴晶的生长以及溶质偏析进行模拟,证明了所建模型能够正常运行且稳定性良好。采用CA-FD模型对单道和多层多道熔覆层中晶体的生长过程进行了模拟,模拟的晶体形核与生长过程符合晶体凝固学理论,并揭示了不同参数对晶体形貌的影响规律:随着形核基底数的增多或激光扫描速度的加快,熔覆层中晶体数量增多,晶体尺寸减小;随着激光功率的增大,熔覆层中晶体数量减少,晶体尺寸增大。同时,对所模拟的晶体形貌结果进行了验证,模拟结果和试验结果基本一致。基于所建的晶体生长CA-FD模型,构建了相转变CA-FD模型和三维晶体生长CA模型,实现了熔覆层凝固过程相转变以及三维等轴晶的数值模拟,发现熔覆层微观组织最终由γ+NbC+Laves三相组成;随着过冷度的增大,晶体生长速度加快,晶体发生粗化,二次枝晶数量增多;随着扰动振幅的增大,二次枝晶数量增多,一次枝晶和二次枝晶都有所细化。同样的,对相变结果进行了试验验证,模拟的相转变过程较为合理。综上所述,本文采用数值模拟技术对激光熔覆Inconel 625合金进行了系统的研究,阐明了熔覆时熔覆层温度场和微观组织的演化机理,揭示了不同参数对熔覆层凝固过程的影响规律,为熔覆工艺的选取和熔覆组织的调控提供借鉴。
胡聪[2]（2021）在《复杂环境与应力场作用下钢桥焊接接头疲劳性能研究》文中认为钢结构因具备诸多优点而被广泛使用于桥梁建设中。但由于长期服役于交变荷载下,钢结构易发生疲劳破坏,严重影响桥梁结构安全。对于存在腐蚀介质、火灾高温等的复杂环境中,理论上就更加难以准确预估钢桥的剩余疲劳寿命。焊接接头作为钢桥最主要的连接方式之一,在实际工程中多处于复杂环境和交变荷载的耦合作用中,因而开展复杂环境与应力场作用下钢桥焊接接头疲劳性能的研究就很有必要。本文以母材为Q420q D高强钢的两种不同连接形式的焊接接头为研究对象,基于有限元与试验相结合的方法分析了腐蚀介质和火灾高温对焊接接头疲劳性能的影响。参照设计尺寸建立两种焊接接头的有限元模型,针对无处理、仅腐蚀处理和腐蚀与火灾处理三种工况,基于S-N曲线法对两种焊接接头疲劳寿命进行估算,并进行了两种焊接接头三种工况下的6组×10根试件的疲劳试验,研究了三种工况下两种焊接接头的疲劳性能变化规律,为既有钢桥的剩余疲劳寿命评估和待建钢桥的抗疲劳、抗火设计提供理论基础和参考依据。主要完成的研究内容及成果如下:（1）对钢桥焊接接头疲劳问题的研究现状进行了介绍,总结了钢桥焊接结构疲劳寿命评估方法,介绍了钢桥的腐蚀类型、影响因素、预测模型和腐蚀试验,概述了钢桥腐蚀疲劳破坏机理和影响因素,阐述了火灾高温对焊接接头残余应力分布和大小的影响,并对现有的焊接过程有限元分析方法和理论进行了简要的概括介绍。（2）参照国内外文献和实际试验条件设计两种焊接接头:十字接头和搭接接头。基于ANSYS有限元软件平台建立了两种焊接接头的三维几何模型,采用热-应力耦合场分析顺序法,应用组合热源,结合生死单元技术,焊后按火灾标准升温曲线对焊接接头施加火灾温度荷载,获得了焊接过程和火灾高温处理过程中的焊接接头瞬态温度场、空间残余应力的大小和分布规律。结果表明,焊接过程中,十字接头焊缝熔池最高温度接近2500℃,搭接接头焊缝熔池最高温度超过2700℃,均超过了Q420q D钢室温时的熔点,且节点温度离热源越近,温度越高。火灾高温处理后,两种焊接接头的残余应力呈现不同程度的下降,且残余应力大体按位置呈对称分布。（3）建立了单个角焊缝含不等数量腐蚀坑的两种焊接接头静力分析模型,获得了单个角焊缝中腐蚀坑数量与应力集中系数、疲劳寿命之间的变化关系,并基于FE-SAFE软件预测了三种工况模型的疲劳寿命。结果表明,搭接接头的应力集中系数要大于十字接头的应力集中系数,两种焊接接头在相同应力荷载下,无处理模型、腐蚀与火灾模型和仅腐蚀模型的疲劳寿命依次递减,且十字接头的疲劳寿命始终高于搭接接头的疲劳寿命。（4）进行了两种焊接接头三种工况下的疲劳试验,获得了相应的S-N曲线,分析了疲劳断口宏观结构、微观结构和疲劳损伤。基于数值模拟结果和各国规范设计曲线对两种焊接接头的疲劳特性和疲劳寿命给予评价。结果表明,腐蚀介质和火灾高温的确会对焊接接头的疲劳性能产生影响。三种工况下,十字接头的疲劳强度均大于搭接接头的疲劳强度,且两种焊接接头实际疲劳寿命较好的吻合了数值模拟结果。仅腐蚀处理的两种焊接接头受腐蚀时间和腐蚀程度等影响与各国船级社规范设计曲线公式计算值相差较大;GB规范设计曲线能够较好地评估无处理和腐蚀与火灾处理这两种焊接接头的疲劳寿命。
郑澍[3]（2021）在《快堆中心测量柱抗热冲击包覆层结构设计研究》文中研究表明快堆中心测量柱用于为堆内测量设备和控制棒驱动机构提供保护,其完整性与反应堆安全紧密关联。中心测量柱位于堆芯出口上方500mm处,长期受到冷却剂（液钠）的温度影响。在快堆正常运行时,中心测量柱保持高温状态;但当反应堆紧急停堆时,功率的骤然衰减使得堆芯出口温度迅速下降,进而造成中心测量柱表面温度快速降低,产生热冲击现象。严重的热冲击可能使中心测量柱产生热疲劳甚至失效,是快堆中必须关注的问题。为了保护中心测量柱,常在外侧添加包覆层以减弱其表面温度的变化。包覆层的合理设计对于降低热冲击对结构的影响十分重要。工程结构设计可以采用理论分析方法和有限元方法。虽然目前国内外研究中,热冲击下温度场、应力场和结构设计等相关研究较多,但尚未发现针对中心测量柱抗热冲击包覆层结构设计的理论分析、计算模型,也未发现适用于该结构和热冲击温度特性的有限元分析设计模型。因此,迫切需要开展中心测量柱抗热冲击包覆层理论设计和有限元设计模型的研究。包覆层结构设计分为两个方面。一是包覆层总厚度设计,用以保证中心测量柱的完整性;二是包覆层单层厚度设计,用以保证包覆层的完整性。作为研究第一步,采用导热微分方程、热弹性力学方程开发了一套热冲击瞬态分析模型,并结合ASME疲劳评价方法建立了中心测量柱模型抗热冲击包覆层公式法结构设计路径,详细研究了模型任一厚度区间内的导热、应力求解与疲劳评价过程,且得到了有限元方法的验证。中心测量柱和包覆层相互独立,因此两者间可存在两种布置方式,包括堆叠（层间存在接触）和分离（层间存在间隙）。分析方式也可以分为弹性和弹塑性分析两种。研究第二步中据此提出了详细的包覆层分析法设计流程,给出了不同布置方式和分析方式下包覆层的设计步骤,详细研究了中心测量柱与包覆层在热冲击下的稳态和瞬态温度模拟方法、层间存在间隙和接触时的分析过程、基于弹性与弹塑性分析的应力应变求解和疲劳评价方法。弹塑性分析方式得到了实验验证。研究第三步则是采用公式法和分析法设计流程对真实中心测量柱模型进行抗热冲击包覆层结构设计,并对结果进行了对比分析。公式法设计结果显示,包覆层总厚度为6mm,分为两层,单层厚度为3mm。层间存在间隙时基于有限元弹性分析的包覆层结构设计结果为:总厚度为6mm,分为两层,单层厚度为3mm,层间（中心测量柱、各包覆层之间）间隙距离为2.54mm;层间存在间隙时基于有限元弹塑性分析的包覆层设计结果为:总厚度为2mm,无需分层,即单层厚度也为2mm,层间间隙距离为2.648mm;层间存在接触时基于有限元弹性分析的包覆层设计结果为:总厚度为4mm,无需分层,但无法设计出单层厚度;层间存在接触时基于有限元弹塑性分析的包覆层设计结果为:总厚度为2mm,无需分层,但包覆层单层厚度需增至9mm。以上结果均是满足设计要求的临界值。对比分析可发现,间隙模型中包覆层的弹性应力明显小于接触模型中的数值。弹塑性分析中包覆层的总应变范围明显小于弹性分析中的数值。这导致相较于接触模型,间隙模型可以使包覆层单层厚度显着降低,降幅为77.8%。弹塑性分析相较弹性分析,包覆层总厚度和单层厚度均大幅度下降,总厚度平均降幅为58.35%,单层厚度降幅为33.3%。由此可知,中心测量柱与包覆层堆叠布置（接触模型）可能更有利于工程装配,但需考虑设计中接触造成的包覆层单层厚度增大的问题。分离布置（间隙模型）更有利于缩减包覆层单层尺寸和体积,但工程装配可能存在困难。相比于弹性分析,弹塑性分析虽占用较多计算资源,但可降低设计保守性。本文对快堆中心测量柱抗热冲击包覆层结构设计展开了深入的理论和数值模拟研究,开发了包覆层公式法结构设计模型,提出了分析法设计流程。公式法程序化后的便捷性可使其在初步设计中起到较大作用,分析法的准确性则使其在详细设计中有良好应用前景。这些成果可以为快堆中心测量柱抗热冲击包覆层结构设计提供方法参考。同时,本文给出了多组包覆层设计结果,并对模型温度、应力应变和疲劳进行了对比分析,这些数据可以作为包覆层设计与分析的基准数据。
李娜娜[4]（2021）在《254SMo不锈钢板材热轧数值计算及实验研究》文中认为超级奥氏体不锈钢的开发是高品质特种不锈钢的重要研究方向,由于成本上占有优势,常在工业生产中作为钛合金和镍基合金的替代材料。254SMo超级奥氏体不锈钢作为一种合金含量高的超级奥氏体不锈钢,因具备出色的抗腐蚀能力和优异的综合力学性能,被广泛应用于苛刻腐蚀环境中。然而,254SMo热塑性差,变形抗力大,轧制出优质的板材存在一定的困难。为了优化254SMo超级奥氏体不锈钢生产工艺,本文综合考虑轧制中复杂多物理场耦合问题,采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法,对254SMo超级奥氏体不锈钢热变形行为及轧制过程进行了深入研究,为实际热轧生产提供一定的指导。主要研究内容及结论如下:利用等温恒应变速率热模拟压缩实验,获得254SMo超级奥氏体不锈钢在热变形温度范围为900-1100℃、应变速率范围为0.005-5s-1的流变应力数据,分析热变形参数对真实应力-应变曲线的影响规律:流变应力曲线的峰值应力在应变速率较低的情况下,随着变形温度的升高而降低,且流变曲线的单峰特征变得明显。建立了254SMo超级奥氏体不锈钢的高温本构模型,计算得到254SMo超级奥氏体不锈钢的变形激活能为546k J/mol,指数函数形式的本构方程精度可达97.5%。对压缩后254SMo奥氏体不锈钢进行组织分析,254SMo不锈钢流变应力曲线的峰值应力在应变速率较低时随变形温度的升高而降低是因为动态再结晶起主要作用。为获得计算精度高且计算时间短的轧制力计算方法,采用SIMS经验公式计算了254SMo不锈钢板材热轧轧制力;利用ABAQUS软件建立了254SMo超级奥氏体不锈钢三维热力耦合有限元模型,分析轧制过程中的等效应力分布规律,获得了不同轧制工艺参数下轧制力的变化规律;基于有限差分法,建立了考虑辐射、对流、传导等多因素下的板材热轧过程的温度场模型,并以Orowan变形区圆弧状微元体变形为基础,得出了轧制力计算模型。运用C++语言编写程序,开发了基于有限差分方法的254SMo不锈钢板材热轧轧制力、轧制温度的计算软件。通过轧制实验获得254SMo不锈钢板材在30%、35%、40%三种轧制压下率,1150℃、1250℃两种加热制度下的轧制力。通过实测数据和模拟数据的对比可知:ABAQUS模拟计算的轧制力误差在10%以内,具有较高的计算精度,但是计算时间长;SIMS经验公式计算的轧制力误差在20%左右,计算精度较低;基于有限差分法获得的轧制力误差在12%左右。综合考虑误差精度、计算时间、人机交互等,基于有限差分法编制的轧制规程计算软件可以对254SMo不锈钢板材轧制工艺制定提供高效精准的指导。
赵金富[5]（2021）在《TiAlN刀具涂层对刀-屑热量分配及切削温度影响规律的研究》文中研究说明切削刀具被誉为工业制造的“牙齿”,涂层刀具可视为有“牙冠保护的牙齿”,加工过程中刀具涂层避免工件材料与刀具基体直接接触,保护刀具基体。刀具涂层影响切削热量的产生与分配,阻碍热量进入刀具体,降低刀具基体温度,存在热障效果,从而影响切削热传导与切削温度。刀具涂层厚度、结构、组分等均影响涂层材料的热物理性能,进而影响切削热量分配与切削温度。本文以刀具涂层对刀-屑热量分配与切削温度的影响机理为研究主线,揭示刀具涂层厚度、组分与热物理性能对涂层刀具热传导的影响规律,以TiAlN涂层刀具加工GH4169为研究对象,通过材料性能表征、传热和切削理论分析、切削实验与模拟热传导实验观测对涂层刀具切削温度进行研究。通过揭示刀具涂层对刀-屑热量分配与切削温度的影响机理,指导涂层刀具设计和优选以降低切削温度。首先,分析刀具涂层导热系数的影响因素及其作用机理。用PVD-直流电弧法制备TiAlN刀具涂层,并测试其导热系数,基于测量结果与扩展不可逆热力学理论,阐述刀具涂层导热系数的温度效应与尺度效应,揭示TiAlN刀具涂层中Al组分含量对涂层导热系数的影响规律。研究表明:PVD Ti0.55Al0.45N涂层导热系数在25～500℃范围内随温度增加呈二次函数形式增长;数纳米厚度的TiAlN刀具涂层与其导热系数之间存在尺度效应,当TiAlN涂层厚度达到几十纳米-微米时,其导热系数的尺度效应可以忽略;不同Al组分含量的Ti1-xAlxN涂层晶体结构不同导致了涂层导热系数的差异,随着Al组分含量增加Ti1-xAlxN涂层导热系数减少,减至最小值后随着Al组分含量增加而增大,当Al/Ti原子比值为0.72时导热系数最小为 4.6W/（m·K）。其次,研究涂层刀具刀-屑热量分配规律。提出刀-屑接触微元体概念,建立涂层刀具时变刀-屑热量分配预测模型,阐明刀-屑热量分配系数的时变效应,以硬质合金涂层刀具连续车削与断续铣削镍基高温合金GH4169为例,揭示刀具涂层厚度、刀具涂层、刀具基体和工件热物理性能、断续铣削加工速度对于刀-屑热量分配的耦合影响机制,搭建双色测温装置测试切削温度验证了涂层刀具时变刀-屑热量分配模型的有效性。研究表明:在刀-屑初始接触时由于持续时间短,刀-屑热量的分配系数小,随着刀-屑接触时间延长,刀-屑热量的分配系数增加并逐渐趋于稳定;刀-屑初始接触时较厚刀具涂层可显着降低刀-屑热量的分配系数,随着刀-屑接触时间增加涂层厚度对于刀-屑热量的分配系数的影响逐渐减弱;具有更低导热系数和更高导温系数的刀具涂层与基体加工GH4169时刀-屑热量分配系数更大。然后,揭示刀具涂层的热障作用机理。建立单侧恒定温度的刀具涂层热障解析模型,分析加工过程中刀具涂层热障作用存在条件和持续时间,阐明随温度变化的刀具涂层与刀具基体的热物理性能对刀具涂层热障作用的影响机制。搭建恒温热传导模刀试验装置确定了从瞬态至稳态热传导所需时间,验证了刀具涂层热障解析模型的准确性。研究表明:刀具涂层显着热障作用时间范围在几-几十毫秒内;TiAlN刀具涂层引起的温度下降梯度随着刀具前刀面温度的增加而线性增加,在高温下刀具涂层的热障效果更显着;刀具基体的热物理性能影响刀具涂层热障作用。较低的涂层导热系数、较高的刀具基体导热系数和较低的刀具基体导温系数可增强刀具涂层的热障作用效果。最后,研究涂层刀具切削温度分布及其影响因素的作用机制。建立涂层刀具前刀面施加时变热源的瞬态与稳态切削热传导模型,阐述时变热源、刀具涂层厚度、刀具涂层和基体热物理性能、边界条件对涂层刀具切削温度分布的影响规律,指导设计涂层刀具几何尺寸及选用材料热物理性能参数,结合切削热传导模拟实验验证了模型的准确性。研究表明:不同时变热源类型造成涂层刀具前刀面单位面积上施加热量的差异,影响刀具体内部温升。瞬态热传导阶段,较厚TiAlN刀具涂层、较高涂层导热系数、较低涂层导温系数、较低刀具基体导热系数、较高刀具基体导温系数会降低涂层刀具体温度;稳态热传导阶段,较薄TiAlN刀具涂层、较高涂层导热系数会降低刀具涂层温度,较高刀具基体导热系数、较高刀具-刀柄接触面换热系数会降低涂层刀具体温度。结果表明,在车削GH4169时,宜选用涂层厚度较薄的TiAlN刀具涂层,另外相比PVD Ti0.55Al0.45N刀具涂层,Al组分含量高,具有更高导热系数的Ti0.41Al0.59N刀具涂层也可以降低加工GH4169时切削温度。
张帅[6]（2020）在《基于瞬态热-结构耦合的快速分析方法研究及其应用》文中进行了进一步梳理在实际工程领域,处于热环境下的机械结构普遍存在,其几何形状和材料参数也会受温度影响,对此类结构进行有效的瞬态热-结构耦合分析以指导其结构设计是至关重要的,从而使以有限单元法为核心的数值分析技术被广泛应用。然而,传统有限单元法常因系统刚度“过硬”导致其计算精度不足,也会因网格划分带来巨大耗时和几何误差,并制约着CAD/CAE一体化的发展。同时,重复且完整的数值计算也是十分耗时的,尤其当问题的规模较大、时间步长较小且考虑材料参数的温度相关性时。为此,本文针对材料参数与温度相关的三维瞬态热-结构弱耦合问题,立足于相关数值分析的计算精度和效率以及相关结构的CAD/CAE一体化设计,基于组合近似法的理论及应用展开研究。其主要工作概括如下:（1）基于组合近似法提出了稳定节点积分快速分析框架,并开发了相应的快速求解器用于瞬态热-结构弱耦合静力学分析。首先,以四面体单元作为背景网格,在节点光滑有限元法的基础上通过引入基于温度场或位移场梯度变化的稳定项来构造出稳定节点光滑有限元法。其次,组合近似法将二项式级数展开的前几项作为缩减基法中高质量的基向量,利用初始分析信息将系统温度场和位移场的大规模计算转变为缩减方程的小规模求解。通过具体算例分析,该求解器在具备很好的稳定性、收敛性及计算精度的同时,大大降低了计算成本,提高了分析效率。（2）基于组合近似法提出了等几何快速分析框架,并开发了相应的快速求解器用于瞬态热-结构弱耦合分析。一方面,该求解器将CAD建模中精确表达几何体NURBS基函数作为CAE分析中的形函数,避免了网格划分带来的巨大耗时与几何误差;另一方面,该求解器同样集成了高精度和高效率组合近似法,在避免等几何完全分析的情况下利用初始分析信息可快速地分析后续的系统响应。通过具体算例分析,该求解器可有效地处理考虑复杂热力边界条件的瞬态热-结构耦合问题,并且在保证等几何高精度分析的同时,提高了等几何分析效率。（3）基于等几何快速求解器和启发式优化算法提出了等几何快速闭环优化设计框架用于瞬态热-结构弱耦合结构的CAD/CAE一体化设计。该框架融合了NURBS基函数的稳定性与快速求解器的高效性,在统一模型的基础上实现了结构修改后系统瞬态响应的快速分析,从而加速了闭环优化进程。通过对具体结构优化,验证了该闭环优化设计框架在性能上的高精度和高效率。
周启豪[7]（2020）在《起步工况湿式离合器滑摩与热负荷特性研究》文中进行了进一步梳理湿式离合器因其接合力矩大、工作可靠、磨损稳定等在汽车自动变速器中应用广泛。汽车起步工况,湿式离合器摩擦片和对偶钢片短时间内迅速接合,接触表面生成大量摩擦热使温度上升,温度过大将造成摩擦副热失效,影响行驶安全性。为了深入研究起步工况湿式离合器的滑摩和热负荷特性,本文结合校企合作项目,对起步工况湿式离合器的摩擦特性、冷却液温度和摩擦副瞬态温度场进行仿真研究,具体研究内容如下:首先,通过分析湿式多片离合器的摩擦转矩产生机理,分别对接合过程传递转矩和分离状态的带排转矩建模与仿真。其次,通过搭建起步工况动力传递模型与摩擦转矩计算相结合,推导了湿式离合器滑摩功与冷却液温度数学模型,并探究了不同起步载荷、坡道角度和冷却液流量对滑摩功及冷却液温度的影响。然后,针对不同起步工况湿式多片离合器瞬态温升问题进行热负荷特性研究,建立了摩擦副二维热传导模型,根据有限差分法在Matlab中编写瞬态热计算程序,仿真了坡道起步、竞速起步和连续多次起步工况湿式多片离合器的瞬态温度场及不同起步工况、不同摩擦材料对温度场的影响。研究发现:同一接触面温度差异与径向位置有关,不同接触面摩擦副温度受约束影响明显;不同起步工况对湿式多片离合器径向和轴向温差影响不同,连续多次起步更容易引起热烧蚀。针对连续多次起步设计了冷却液流量自调整的优化方案,可以有效降低连续多次起步的摩擦副最高温度。最后,在湿式离合器台架上进行热负荷试验,通过在对偶钢片表面和冷却液出口位置预埋热电偶的方式,进行不同冷却液流量的连续接合试验。根据试验结果和仿真结果对比,验证了有限差分热编程计算湿式多片离合器瞬态温度场的可靠性,可以为企业湿式离合器热模型的研究提供参考。
徐岩[8]（2020）在《基于双曲型方程的二维非傅里叶传热数值模拟》文中研究表明随着微纳尺度导热材料的出现,在超短脉冲的热冲击环境下,脉冲宽度短到与材料热弛豫时间相当,热扰动后需要一定的延迟时间才会产生热响应,这种偏离经典傅里叶传热定律的效应,需要用非傅里叶传热定律来描述。因此建立超常规热环境下的非傅里叶传热模型,以满足实际工程需要具有重要意义。本文针对激光辐照材料表面引起的非傅里叶传热问题,基于双曲型方程分别建立面吸收和体吸收条件下的非傅里叶传热模型。基于有限元方法,研究模型的数值求解方法,得到瞬态温度场的数值解。数值模拟激光辐照单层各向同性材料引起的傅里叶传热和非傅里叶传热问题,通过比较两者轴向、径向、时间温度场分布,总结出非傅里叶传热和傅里叶传热引起的温度分布的不同,获得非傅里叶热波的传播与界面反射的规律。数值模拟激光辐照各向异性层状材料引起的非傅里叶传热问题,通过改变底层材料的轴向和径向导热系数,总结出各向异性层状材料轴向和径向导热系数对非傅里叶传热温度场的影响。数值结果表明:与传统傅里叶传热的扩散作用不同,非傅里叶传热呈现出明显的波动特性,并且非傅里叶热波在传播到径向边界或轴向边界时会发生反射现象。改变底层材料的轴向导热系数会使非傅里叶热波在双层材料交界面处发生明显的透射和反射现象,且对温度场的影响较大,改变底层材料的径向导热系数只会使非傅里叶热波在双层材料交界面处发生明显的透射现象,不会发生明显的反射现象,对温度场的影响较小。体吸收相比面吸收的温度曲线更加的平滑,面吸收条件下对应的非傅里叶热波效应更加明显。本文的研究结果可为非傅里叶传热的相关实验研究提供必要的理论指导,对相关实验研究有一定的积极作用;获得非傅里叶热波的传播与在界面处反射的特征与规律,可为揭示非傅里叶热波与物质相互作用机理提供必要的理论基础;在实际的工程应用中,可为金属的快速熔化和凝固、材料表面热处理、激光加工技术等提供一定的参考依据。
文爽[9]（2020）在《基于卡尔曼滤波的参与性介质时变热流与温度场在线重构》文中提出参与性介质普遍存在于航空航天、能源动力等高新技术领域,例如,再入飞行器的热防护材料、航空发动机的高温陶瓷部件、航天飞机的光学窗口、太阳能集热器和涡轮发动机的隔热防护层等均属于参与性介质。为保证上述设备的安全高效运转,往往需要对其表面热流和内部温度分布进行近实时甚至是实时监测,但绝大多数情况下,由于表面恶劣的换热环境,基于现有的直接测量手段对上述设备边界瞬态热流和内部温度分布进行快速精确测量几乎是不可能的,必须通过间接手段（反演技术）重建得到。目前,边界时变热流和内部温度场的近实时甚至实时重建研究主要集中在纯导热领域,而参与性介质边界时变热流和内部温度分布的重建研究主要为基于传统梯度算法和随机搜索算法的离线方式。因此,亟需发展精确、强鲁棒性参与性介质边界时变热流场及内部温度场同时在线重建方法。本文围绕参与性介质边界时变热流场和内部温度场同时近实时甚至实时重建这一主题,分别引入适用于线性系统的标准卡尔曼滤波技术、适用于弱非线性系统的扩展卡尔曼滤波技术以及适用于强非线性系统的无迹卡尔曼滤波技术对上述问题展开研究。主要工作可以概括为以下几个方面:基于实时重建卡尔曼滤波理论,对标准卡尔曼滤波技术、扩展卡尔曼滤波技术和无迹卡尔曼滤波技术等在线重建算法进行了详细理论推导,同时概述了广泛用于导热反问题的标准卡尔曼滤波耦合递归最小二乘方法,分别采用标准卡尔曼滤波技术及其耦合算法对纯导热问题中的边界瞬态热流场和内部温度场进行了实时重建,并基于实验测量的温度信息,对所提出算法的有效性和可靠性进行了验证。针对光热物性参数不随温度变化的参与性介质内的辐射导热耦合换热问题,基于参与性介质的边界温度信息,分别采用标准卡尔曼滤波技术和标准卡尔曼滤波耦合递归最小二乘法对均匀折射率介质表面边界时变热流和内部温度分布进行了实时重建。结果表明,标准卡尔曼滤波方法的稳定性及适用范围远超耦合算法。在此基础上,基于标准卡尔曼滤波技术构建了梯度折射率介质边界时变热流和内部温度分布实时重建模型。针对参与性介质光热物性参数与温度相关的问题,分别基于标准卡尔曼滤波技术和扩展卡尔曼滤波技术构建了二维非线性辐射导热耦合换热中边界时变热流场及内部温度场的同时重建模型,结果表明标准卡尔曼滤波不能对上述参数进行精确重构。此外,基于扩展卡尔曼滤波技术和无迹卡尔曼滤波技术实现了非线性辐射相变耦合换热中边界瞬态热流、内部温度场及相界面的同时实时重建,结果表明扩展卡尔曼滤波技术仅能有效求解弱非线性问题。在此基础上,基于无迹卡尔曼滤波技术对参与性介质光热物性参数、温度场和边界热流进行了重建研究,发现若对上述参数进行同时实时重建至少需要两个位置的测量信息。为提高重建结果的精度和稳定性,引入利用未来一小段时间内测量信息的平滑技术,基于未来一小段时间内的温度信息,采用无迹卡尔曼滤波技术耦合固定区间平滑技术对非线性辐射导热耦合换热中的边界时变热流和内部温度分布进行了近实时重建,重建结果表明引入固定区间平滑技术之后,重建边界热流的时滞性和稳定性及重建温度分布的精度均得到显着改善。通过分析未来温度信息对重建结果的影响,发现仅距预测点未来一小段时间内的温度信息有利于提高重建精度和稳定性。
江耿辉[10]（2020）在《基于梯度基算法与径向积分边界元法的瞬态热传导反问题研究》文中提出为了准确分析航空航天领域中热防护材料空间非均质、与温度相关的非线性热物性参数以及可能存在的几何损伤变形等复杂的热力学问题,本文基于径向积分边界单元法结合梯度基优化算法对材料的空间非均质、与温度相关的非线性热物性参数进行辨识,以及针对结构可能存在损伤变形进行反演分析研究,具体研究内容如下:在瞬态热传导正问题的求解中,采用径向积分边界单元法准确地计算空间非均质、与温度相关的非线性材料的瞬态温度场,并将数值模拟过程从实数域拓展到复数域,以便于复变量求导法的实施,进一步充分检验了复数域边界元算法的准确性。相比于其他数值计算方法,如有限单元法、有限差分法与有限体积法等等,边界单元法凭借其只离散计算域边界的特点发挥出巨大的优势。尤其是在几何可变的反问题中,边界单元法有效地避免了结构内部单元的生成与重组过程中容易产生的网格畸形问题。复变量求导法的成功引入,使得梯度基优化算法中的灵敏度矩阵得以精确、高效求解,极大提升了整个热传导反分析的计算精度与计算效率。此外,针对传统共轭梯度法的线性收敛特点,其与最速下降法的有效结合对收敛过程中存在的收敛速度慢乃至无法收敛到最优解等问题进行修正,从而显着提高优化算法的迭代搜索效率。在具体的瞬态热传导反分析算例中,基于本文研究方法分别完成了空间非均质、与温度相关的非线性复杂热物性参数规律以及未知几何形状的准确辨识研究。此外,考虑到实际工程应用价值,本文进一步分析了不同的测量误差以及不同的初值选择对于最终辨识结果的影响,以此充分验证本文方法具有良好鲁棒性与实用性。特别地,考虑到边界单元法在求解大规模、非线性热传导问题时计算量巨大的特点,本文特别针对径向积分边界单元法开展模型特征分析,建立适合材料非线性边界单元法的物理降阶模型,大大降低问题求解的自由度,进而极大提升了径向积分边界单元法在求解非线性瞬态问题时的计算效率。本文的研究工作对于航空航天领域中复合材料的热物性参数确定以及结构变形反演辨识等提供一定的理论指导,并为其算法精度、计算效率的提升等方面提供一些新思路。
二、基于有限差分法的瞬态温度场计算误差研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于有限差分法的瞬态温度场计算误差研究（论文提纲范文）
（1）激光熔覆Inconel 625合金组织演变的数值分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 激光熔覆技术 |
| 1.3 激光熔覆模拟研究进展 |
| 1.3.1 激光熔覆温度场模拟进展 |
| 1.3.2 激光熔覆组织演变模拟进展 |
| 1.4 研究内容及技术路线 |
| 2 温度场模型建立 |
| 2.1 有限元模型建立 |
| 2.1.1 定义材料属性及单元类型 |
| 2.1.2 建立几何模型及网格划分 |
| 2.1.3 施加热源 |
| 2.2 有限差分模型建立 |
| 2.2.1 试样内部传热方程 |
| 2.2.2 定义边界条件 |
| 2.2.3 差分方程的收敛性与稳定性 |
| 2.3 模型对比分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 温度场模拟及分析 |
| 3.1 单道激光熔覆温度场模拟 |
| 3.2 不同工艺参数下温度场模拟 |
| 3.2.1 激光功率对温度场演变的影响 |
| 3.2.2 激光扫描速度对温度场演变的影响 |
| 3.3 多层多道激光熔覆温度场模拟 |
| 3.4 温度场模拟结果验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 微观组织演变过程的耦合模型建立 |
| 4.1 宏微观温度场转变 |
| 4.2 微观组织模拟条件简化 |
| 4.3 晶体形核与生长模型 |
| 4.3.1 晶体形核模型 |
| 4.3.2 晶体生长模型 |
| 4.4 溶质扩散与再分配模型 |
| 4.5 模型检验 |
| 4.5.1 模型运行检验 |
| 4.5.2 模型稳定性检验 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 微观组织演变过程的数值模拟及分析 |
| 5.1 单道熔覆层晶体生长模拟 |
| 5.1.1 熔覆层微观温度场模拟 |
| 5.1.2 熔覆层晶体生长模拟 |
| 5.1.3 熔覆层局部区域晶体生长模拟 |
| 5.2 不同参数下晶体生长模拟 |
| 5.2.1 形核基底数对晶体生长的影响 |
| 5.2.2 激光功率对晶体生长的影响 |
| 5.2.3 激光扫描速度对晶体生长的影响 |
| 5.3 多层多道熔覆层晶体生长模拟 |
| 5.3.1 多层多道CA-FD模型建立 |
| 5.3.2 多层多道熔覆层晶体生长过程模拟 |
| 5.4 相转变模拟 |
| 5.4.1 相转变模型建立 |
| 5.4.2 相转变过程模拟 |
| 5.5 模拟结果验证 |
| 5.6 三维晶体生长数值模拟 |
| 5.6.1 三维等轴晶生长过程模拟 |
| 5.6.2 不同参数下三维等轴晶生长模拟 |
| 5.6.3 三维多个等轴晶生长过程模拟 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间主要研究成果 |
（2）复杂环境与应力场作用下钢桥焊接接头疲劳性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 钢桥疲劳研究现状 |
| 1.2.1 钢桥疲劳研究进展 |
| 1.2.2 疲劳寿命评估方法 |
| 1.3 钢桥腐蚀研究现状 |
| 1.3.1 腐蚀破坏类型 |
| 1.3.2 腐蚀影响因素 |
| 1.3.3 腐蚀预测模型 |
| 1.3.4 腐蚀试验研究 |
| 1.4 钢桥腐蚀疲劳研究现状 |
| 1.4.1 腐蚀疲劳定义 |
| 1.4.2 腐蚀疲劳破坏机理 |
| 1.4.3 腐蚀疲劳影响因素 |
| 1.5 火灾高温后残余应力研究现状 |
| 1.6 本文主要研究内容 |
| 第二章 焊接过程有限元分析理论 |
| 2.1 焊接过程有限元分析的特点 |
| 2.2 焊接有限元模型的简化 |
| 2.3 焊接温度场分析计算的基本理论 |
| 2.3.1 传热学经典理论 |
| 2.3.2 焊接温度场的基本方程 |
| 2.3.3 非线性瞬态温度场热传导的有限元求解 |
| 2.4 焊接应力与变形场分析的基本理论 |
| 2.4.1 屈服准则 |
| 2.4.2 流动准则 |
| 2.4.3 强化准则 |
| 2.4.4 热弹塑性理论 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 焊接接头温度场与应力场数值分析 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 试件设计 |
| 3.3 有限元模型建立 |
| 3.3.1 建立三维几何模型 |
| 3.3.2 给定材料性能参数 |
| 3.3.3 单元选择与网格划分 |
| 3.3.4 移动热源选取与施加 |
| 3.3.5 采用生死单元技术 |
| 3.4 焊接热-应力耦合场有限元分析 |
| 3.4.1 瞬态温度场分析 |
| 3.4.2 焊接应力场分析 |
| 3.5 焊后火灾高温处理对焊接热-应力耦合场的影响 |
| 3.5.1 焊后火灾高温荷载施加 |
| 3.5.2 焊后火灾高温处理对温度场的影响 |
| 3.5.3 焊后火灾高温处理对应力场的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 焊接接头疲劳寿命有限元分析 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 腐蚀坑模型静力有限元分析 |
| 4.2.1 腐蚀坑的形成机理及其形貌探究 |
| 4.2.2 腐蚀坑有限元模型建立 |
| 4.2.3 有限元计算结果分析 |
| 4.3 FE-SAFE疲劳寿命分析 |
| 4.3.1 FE-SAFE软件介绍 |
| 4.3.2 FE-SAFE疲劳分析过程 |
| 4.3.3 不同工况下的疲劳寿命结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 复杂环境与应力场作用下焊接接头疲劳试验研究 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 试验概况 |
| 5.2.1 材性拉伸试验 |
| 5.2.2 加速腐蚀试验 |
| 5.2.3 火灾高温试验 |
| 5.3 疲劳试验 |
| 5.3.1 试验设备及加载方案 |
| 5.3.2 试验现象及结果 |
| 5.4 试验结果分析与讨论 |
| 5.4.1 S-N曲线拟合 |
| 5.4.2 疲劳断口分析 |
| 5.4.3 疲劳损伤分析 |
| 5.4.4 对比分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论和展望 |
| 6.1 研究结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历 在读期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（3）快堆中心测量柱抗热冲击包覆层结构设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究的目的和意义 |
| 1.2 中心测量柱及包覆层简介 |
| 1.3 研究现状 |
| 1.3.1 热冲击现象的研究现状 |
| 1.3.2 抗热冲击结构设计的研究现状 |
| 1.3.3 研究现状小结 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第2章 公式法设计的理论方法 |
| 2.1 热冲击下温度场公式法研究 |
| 2.1.1 热冲击过程简化 |
| 2.1.2 分析模型 |
| 2.1.3 瞬态温度场公式推导 |
| 2.2 热冲击下应力场公式法研究 |
| 2.3 弹性疲劳评价方法 |
| 2.3.1 采用弹性分析的限制条件 |
| 2.3.2 采用弹性分析的疲劳评价方法 |
| 2.4 公式法有限元验证 |
| 2.4.1 模型与网格 |
| 2.4.2 结果对比 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于有限元的分析法设计方法与流程 |
| 3.1 温度场研究 |
| 3.2 布置方式研究 |
| 3.2.1 层间存在间隙 |
| 3.2.2 层间存在接触 |
| 3.3 分析方式研究 |
| 3.3.1 弹性分析 |
| 3.3.2 弹塑性分析 |
| 3.4 实验验证 |
| 3.4.1 实验介绍 |
| 3.4.2 有限元模拟及结果对比 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 某快堆中心测量柱抗热冲击包覆层结构设计与分析 |
| 4.1 包覆层公式法设计 |
| 4.1.1 包覆层总厚度设计 |
| 4.1.2 包覆层单层厚度设计 |
| 4.1.3 模型温度及应力分析 |
| 4.2 有限元模型及关键参数敏感性分析 |
| 4.2.1 中心测量柱有限元模型及边界条件 |
| 4.2.2 网格与单元类型敏感性分析 |
| 4.2.3 时间步长敏感性分析 |
| 4.2.4 接触设置敏感性分析 |
| 4.3 层间存在间隙时包覆层的设计与分析 |
| 4.3.1 基于弹性分析的包覆层设计与分析 |
| 4.3.2 基于弹塑性分析的包覆层设计与分析 |
| 4.4 层间存在接触时包覆层的设计与分析 |
| 4.4.1 基于弹性分析的包覆层设计与分析 |
| 4.4.2 基于弹塑性分析的包覆层设计与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结 |
| 5.1 研究结论 |
| 5.2 主要创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 攻读博士学位期间参加的科研工作 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（4）254SMo不锈钢板材热轧数值计算及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 超级奥氏体不锈钢的概况 |
| 1.2.1 超级奥氏体不锈钢的发展 |
| 1.2.2 超级奥氏体不锈钢的性能特点 |
| 1.2.3 超级奥氏体不锈钢的应用 |
| 1.2.4 254SMo超级奥氏体不锈钢的研究现状 |
| 1.3 轧制成形的研究方法 |
| 1.3.1 解析法 |
| 1.3.2 实验法 |
| 1.3.3 数值法 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第2章 254SMo热变形行为的实验研究 |
| 2.1 等温热压缩实验 |
| 2.1.1 实验材料 |
| 2.1.2 实验方法及设备 |
| 2.2 热压缩真应力-真应变曲线 |
| 2.2.1 变形温度对254SMo流变应力的影响 |
| 2.2.2 应变速率对254SMo流变应力的影响 |
| 2.3 热压缩后金相组织分析 |
| 2.4 本构方程的建立及验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 254SMo板材热轧成形计算 |
| 3.1 有限元法模拟计算 |
| 3.1.1 建立几何模型 |
| 3.1.2 设置材料属性 |
| 3.1.3 设置初始条件和边界条件 |
| 3.1.4 设置相互作用 |
| 3.1.5 划分网格 |
| 3.1.6 有限元模拟结果分析 |
| 3.2 SIMS公式计算 |
| 3.2.1 接触弧水平投影长度 |
| 3.2.2 外摩擦应力系数 |
| 3.2.3 SIMS公式计算结果 |
| 3.3 有限差分法 |
| 3.3.1 温度场模型 |
| 3.3.2 轧制力模型 |
| 3.3.3 轧制规程计算程序及结果输出 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 254SMo板材热轧实验研究 |
| 4.1 实验研究路线 |
| 4.2 轧制力测量仪器及方法 |
| 4.3 轧制力数据分析 |
| 4.3.1 实测轧制力数据 |
| 4.3.2 有限元模拟数据与实测数据对比 |
| 4.3.3 SIMS经验公式计算数据与实测数据对比 |
| 4.3.4 有限差分法程序计算数据与实测数据对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（5）TiAlN刀具涂层对刀-屑热量分配及切削温度影响规律的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号及其单位 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 刀具涂层几何参数、组分及热物理性能的测试 |
| 1.1.1 刀具涂层厚度、组分的测量 |
| 1.1.2 刀具涂层导热系数的测量 |
| 1.2 涂层刀具刀-屑热量的分配 |
| 1.3 涂层刀具切削温度 |
| 1.3.1 刀具涂层的热障作用 |
| 1.3.2 涂层刀具切削温度预测 |
| 1.3.3 涂层刀具切削温度的测量方法 |
| 1.4 TiAlN涂层刀具加工GH4169 |
| 1.5 存在问题、研究目标与研究内容 |
| 1.5.1 存在问题 |
| 1.5.2 研究目标 |
| 1.5.3 研究内容 |
| 第2章 刀具涂层导热系数的影响因素分析 |
| 2.1 TiAlN刀具涂层制备 |
| 2.2 刀具涂层导热系数的测量 |
| 2.3 涂层导热系数影响因素的作用机制 |
| 2.3.1 温度对TiAlN刀具涂层导热系数的影响 |
| 2.3.2 刀具涂层厚度对涂层导热系数的影响 |
| 2.3.3 Al组分含量对TiAlN刀具涂层导热系数的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 涂层刀具刀-屑热量分配 |
| 3.1 涂层刀具刀-屑热量分配的建模及求解 |
| 3.2 连续车削加工涂层刀具刀-悄热量分配 |
| 3.2.1 涂层厚度对刀-屑热量分配的影响 |
| 3.2.2 刀具涂层热物理性能对刀-屑热量分配的影响 |
| 3.2.3 刀具基体热物理性能对刀-屑热量分配的影响 |
| 3.2.4 工件材料热物理性能对刀-屑热量分配的影响 |
| 3.3 断续铣削加工涂层刀具刀-屑热量分配 |
| 3.4 涂层刀具刀-屑热量分配模型验证 |
| 3.4.1 与现有刀-屑热分配模型比较验证 |
| 3.4.2 切削温度测量实验验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 刀具涂层的热障机理 |
| 4.1 刀具涂层热障解析模型的建立及求解 |
| 4.1.1 瞬态热传导阶段刀具涂层热障解析模型及求解 |
| 4.1.2 稳态热传导阶段刀具涂层热障解析模型及求解 |
| 4.2 刀具涂层热障效果的分析 |
| 4.2.1 刀具涂层热障效果存在条件及持续时间 |
| 4.2.2 刀具前刀面温度对涂层热障效果的影响 |
| 4.2.3 刀具涂层和基体热物理性能对涂层热障效果的影响 |
| 4.2.4 刀具涂层对瞬态热传导至稳态热传导的时间段的影响 |
| 4.3 恒温热传导模拟试验与模型验证 |
| 4.3.1 恒温加热平台及试验条件 |
| 4.3.2 实验结果与理论预测值比较 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 涂层刀具切削温度分布 |
| 5.1 涂层刀具切削热传导模型 |
| 5.2 涂层刀具瞬态温度分布及影响因素 |
| 5.2.1 时变热源类型对涂层刀具瞬态温度分布的影响 |
| 5.2.2 刀具涂层厚度对涂层刀具瞬态温度分布的影响 |
| 5.2.3 刀具涂层热物理性能对涂层刀具瞬态温度分布的影响 |
| 5.2.4 刀具基体热物理性能对涂层刀具瞬态温度分布的影响 |
| 5.3 涂层刀具稳态温度分布及影响因素 |
| 5.4 涂层刀具切削热传导模型试验验证 |
| 5.5 应用案例 |
| 5.5.1 TiAlN刀具涂层厚度优选 |
| 5.5.2 TiAlN刀具涂层Al组分含量优选 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间所发表的论文及科研情况 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（6）基于瞬态热-结构耦合的快速分析方法研究及其应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 瞬态热-结构耦合问题研究概述 |
| 1.3 数值算法研究概述 |
| 1.3.1 节点积分方法 |
| 1.3.2 等几何分析方法 |
| 1.4 重分析方法研究概述 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 瞬态热-结构耦合的理论基础 |
| 2.1 瞬态非线性热传导分析 |
| 2.1.1 瞬态热传导控制方程及边界条件 |
| 2.1.2 基于有限单元法的系统传热方程离散 |
| 2.2 瞬态热-结构耦合静力学分析 |
| 2.2.1 热-结构耦合静力学控制方程及边界条件 |
| 2.2.2 基于有限单元法的系统静力学方程离散 |
| 2.3 瞬态热-结构耦合动力学分析 |
| 2.3.1 热-结构耦合动力学控制方程及边界条件 |
| 2.3.2 基于有限单元法的系统动力学方程离散 |
| 2.3.3 Newmark-β法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于组合近似法的稳定节点积分快速分析方法 |
| 3.1 基于稳定节点光滑有限元法的瞬态热-结构耦合分析 |
| 3.1.1 基于节点的光滑域构造 |
| 3.1.2 基于梯度变化的稳定项构造 |
| 3.1.3 数值算例 |
| 3.2 基于组合近似法的稳定节点积分快速分析框架 |
| 3.2.1 问题描述 |
| 3.2.2 基于组合近似法的快速分析框架 |
| 3.3 数值算例 |
| 3.3.1 针肋散热器 |
| 3.3.2 发动机气缸活塞 |
| 3.3.3 阀体 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于组合近似法的等几何快速分析方法 |
| 4.1 等几何分析相关理论 |
| 4.1.1 NURBS基函数及几何表达 |
| 4.1.2 网格细化方法 |
| 4.1.3 基于NURBS的等几何空间映射 |
| 4.2 基于等几何方法的瞬态热-结构耦合分析 |
| 4.2.1 瞬态非线性热传导的等几何分析 |
| 4.2.2 热-结构耦合的等几何分析 |
| 4.2.3 数值算例 |
| 4.3 基于组合近似法的等几何快速分析框架 |
| 4.3.1 问题描述 |
| 4.3.2 基于组合近似法的动力学快速分析框架 |
| 4.4 数值算例 |
| 4.4.1 轮齿 |
| 4.4.2 散热板 |
| 4.4.3 支座 |
| 4.4.4 车架横梁 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于等几何快速分析的闭环优化设计 |
| 5.1 基于等几何快速分析的闭环优化框架 |
| 5.2 数值算例 |
| 5.2.1 轮齿结构的单目标优化 |
| 5.2.2 横梁结构的多目标优化 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 1 主要研究成果及创新点 |
| 2 进一步的研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 攻读学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
（7）起步工况湿式离合器滑摩与热负荷特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 湿式多片离合器概述 |
| 1.2.1 离合器的发展简介 |
| 1.2.2 湿式多片离合器的特点 |
| 1.2.3 湿式离合器存在的主要问题 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 滑摩特性研究现状 |
| 1.3.2 热负荷特性研究现状 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 第二章 湿式离合器摩擦转矩特性分析 |
| 2.1 湿式离合器接合过程摩擦转矩机理分析 |
| 2.2 湿式离合器接合过程摩擦转矩数学模型 |
| 2.2.1 湿式离合器油膜压力模型 |
| 2.2.2 湿式离合器粗糙接触压力模型 |
| 2.2.3 湿式离合器摩擦副接合转矩模型 |
| 2.3 湿式离合器分离过程带排转矩数学模型 |
| 2.4 湿式离合器转矩传递特性仿真与分析 |
| 2.4.1 湿式离合器接合转矩仿真分析 |
| 2.4.2 湿式离合器带排转矩仿真分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 起步工况滑摩功及冷却液温度仿真 |
| 3.1 起步过程汽车传动系统动力学模型 |
| 3.1.1 湿式离合器动力传递分析 |
| 3.1.2 发动机扭矩模型 |
| 3.1.3 汽车起步阻力模型 |
| 3.1.4 起步滑摩功与滑摩功率计算 |
| 3.2 湿式离合器起步过程滑摩功仿真分析 |
| 3.2.1 滑摩功仿真参数 |
| 3.2.2 不同坡道起步对滑摩功的影响 |
| 3.2.3 不同载荷起步对滑摩功的影响 |
| 3.3 湿式离合器冷却液温度仿真 |
| 3.3.1 冷却液温度数学模型 |
| 3.3.2 冷却液出口温度仿真结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 湿式离合器热负荷特性研究 |
| 4.1 传热学基本理论 |
| 4.1.1 热传递的基本形式 |
| 4.1.2 导热微分方程 |
| 4.1.3 对流换热系数的计算 |
| 4.1.4 有限差分法简介 |
| 4.2 湿式离合器摩擦副热负荷分析 |
| 4.2.1 摩擦副二维结构简化 |
| 4.2.2 摩擦副接触压力模型 |
| 4.2.3 摩擦副热传递参数分析 |
| 4.3 有限差分数学模型 |
| 4.3.1 热传导方程有限差分 |
| 4.3.2 热传导方程的边界条件 |
| 4.4 瞬态温度场仿真结果 |
| 4.4.1 坡道起步温度场分析 |
| 4.4.2 竞速起步温度场分析 |
| 4.4.3 连续多次起步温度场分析 |
| 4.4.4 不同摩擦材料对温度场的影响 |
| 4.5 冷却液流量自调整对温度场的优化 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 湿式离合器台架试验研究 |
| 5.1 台架试验系统 |
| 5.1.1 试验台总成 |
| 5.1.2 试验设备 |
| 5.2 湿式离合器温升试验方案 |
| 5.2.1 试验目的 |
| 5.2.2 试验准备 |
| 5.2.3 试验步骤 |
| 5.3 台架试验结果分析 |
| 5.3.1 对偶钢片表面温度 |
| 5.3.2 冷却液出口温度 |
| 5.3.3 仿真与试验对比分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 研究总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术成果 |
（8）基于双曲型方程的二维非傅里叶传热数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究目的和意义 |
| 1.2 非傅里叶传热国内外研究现状 |
| 1.2.1 非傅里叶传热下模型的建立与求解 |
| 1.2.2 非傅里叶传热的相关实验研究 |
| 1.3 论文的主要内容 |
| 第2章 非傅里叶传热理论基础 |
| 2.1 激光辐照热效应 |
| 2.2 非傅里叶热传导 |
| 2.2.1 热传导 |
| 2.2.2 傅里叶传热与非傅里叶传热的对比 |
| 2.2.3 热传导方程及定解条件 |
| 2.3 有限元法 |
| 2.3.1 有限元法概述 |
| 2.3.2 有限元法求解步骤 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 非傅里叶传热与傅里叶传热的对比 |
| 3.1 理论模型 |
| 3.1.1 空间轴对称模型 |
| 3.1.2 模型假设条件 |
| 3.2 数值模拟步骤 |
| 3.2.1 数学模型 |
| 3.2.2 网格剖分 |
| 3.3 数值模拟结果 |
| 3.3.1 非傅里叶传热与傅里叶传热温度分布云图 |
| 3.3.2 非傅里叶传热与傅里叶传热轴向温度分布 |
| 3.3.3 非傅里叶传热与傅里叶传热径向温度分布 |
| 3.3.4 非傅里叶传热与傅里叶传热时间温度分布 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 各向异性层状材料非傅里叶传热数值模拟 |
| 4.1 理论模型 |
| 4.2 数学模型 |
| 4.3 轴向导热系数对非傅里叶传热温度场的影响 |
| 4.3.1 轴向导热系数对非傅里叶传热轴向温度场的影响 |
| 4.3.2 轴向导热系数对非傅里叶传热径向温度场的影响 |
| 4.3.3 轴向导热系数对非傅里叶传热时间温度场的影响 |
| 4.4 径向导热系数对非傅里叶传热温度场的影响 |
| 4.4.1 径向导热系数对非傅里叶传热轴向温度场的影响 |
| 4.4.2 径向导热系数对非傅里叶传热径向温度场的影响 |
| 4.4.3 径向导热系数对非傅里叶传热时间温度场的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论及创新点 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（9）基于卡尔曼滤波的参与性介质时变热流与温度场在线重构（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 参与性介质内辐射导热耦合换热的研究现状 |
| 1.2.2 辐射导热耦合换热反问题研究现状 |
| 1.2.3 卡尔曼滤波技术及其在传热领域应用的研究现状 |
| 1.3 本文研究的主要内容 |
| 第2章 时变场参量在线重构的卡尔曼滤波方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 卡尔曼滤波技术 |
| 2.2.1 标准卡尔曼滤波技术 |
| 2.2.2 扩展卡尔曼滤波技术 |
| 2.2.3 无迹卡尔曼滤波技术理论 |
| 2.3 纯导热系统中边界时变高热流密度和温度场的实时重建 |
| 2.3.1 介质中导热模型 |
| 2.3.2 基于标准卡尔曼滤波技术的边界热流和内部温度场协同重建策略 |
| 2.3.3 导热问题中边界热流和温度场实时重建结果 |
| 2.4 卡尔曼滤波算法的实验验证 |
| 2.4.1 实验装置 |
| 2.4.2 反演实验条件 |
| 2.4.3 实验结果及分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于KF技术的参与性介质温度场和边界热流实时重建 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 均匀折射率介质边界时变高热流密度和内部温度场同时实时重建研究 |
| 3.2.1 均匀折射率介质内辐射导热耦合换热模型 |
| 3.2.2 基于KF技术的参与性介质边界热流和温度场协同重建策略 |
| 3.2.3 均匀折射率介质内重建结果分析 |
| 3.3 梯度折射率介质边界时变高热流密度和内部温度场同时实时重建研究 |
| 3.3.1 梯度折射率介质内的辐射导热耦合换热模型 |
| 3.3.2 梯度折射率介质内重建结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于EKF和 UKF技术的参与性介质多参数实时重建 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于EKF的二维非均匀参与性介质温度场和边界热流实时重建 |
| 4.2.1 二维非均匀介质内的辐射导热耦合换热模型 |
| 4.2.2 二维非均匀介质内重建结果分析 |
| 4.3 基于EKF和 UKF的辐射相变换热中时变物理量协同重建 |
| 4.3.1 参与性介质内辐射相变耦合换热模型 |
| 4.3.2 参与性辐射相变耦合换热模型验证 |
| 4.3.3 EKF和 UKF算法性能对比 |
| 4.4 基于UKF的参与性介质光热物性参数、边界热流及温度场重建研究 |
| 4.4.1 参与性介质光热物性参数重建 |
| 4.4.2 参与性介质光热物性参数、边界热流和温度场同时重建 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于平滑技术的参与性介质温度场与边界热流快速重建 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 平滑技术 |
| 5.2.1 固定点平滑技术 |
| 5.2.2 固定滞后平滑技术 |
| 5.2.3 固定区间平滑技术 |
| 5.3 基于RTS固定区间平滑技术的温度与热流协同重建策略 |
| 5.4 RTS固定区间平滑技术重建结果与分析 |
| 5.4.1 未来测量信息对重建结果时滞的影响 |
| 5.4.2 未来测量信息对重建结果稳定性的影响 |
| 5.4.3 结构参数对重建结果的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A 标准卡尔曼滤波技术 |
| 附录B 线性RTS固定区间平滑技术 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（10）基于梯度基算法与径向积分边界元法的瞬态热传导反问题研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 解析半解析法研究 |
| 1.2.2 随机算法的研究 |
| 1.2.3 梯度基算法的研究 |
| 1.2.4 反问题稳定性研究 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 瞬态热传导问题的径向积分边界单元法 |
| 2.1 常系数瞬态热传导问题 |
| 2.2 瞬态非均质热传导问题 |
| 2.3 材料非线性瞬态热传导问题 |
| 2.4 非线性边界单元法的降阶模型 |
| 2.4.1 POD模态获取 |
| 2.4.2 边界单元法降阶模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 瞬态热传导反分析研究 |
| 3.1 目标函数及收敛准则 |
| 3.2 梯度基优化算法 |
| 3.2.1 最速下降法 |
| 3.2.2 共轭梯度法 |
| 3.2.3 最小二乘法 |
| 3.2.4 Levenberg-Marquardt算法 |
| 3.3 灵敏度矩阵的求解 |
| 3.4 算法流程 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 非均质热物性参数辨识 |
| 4.1 二维线性非均质材料辨识 |
| 4.2 二维指数型非均质材料辨识 |
| 4.3 三维线性非均质材料 |
| 4.4 测量误差的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 非线性热物性参数辨识 |
| 5.1 复数域非线性边界元数值算法验证 |
| 5.2 初始条件的影响 |
| 5.3 测量误差影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 几何形状辨识 |
| 6.1 外边界单自由度几何形状辨识 |
| 6.2 内边界几何形状辨识 |
| 6.3 测量误差的影响分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 非线性边界元模型降阶方法 |
| 7.1 一维边界元降阶模型 |
| 7.2 二维边界元降阶模型 |
| 7.3 三维边界元降阶模型 |
| 7.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
四、基于有限差分法的瞬态温度场计算误差研究（论文参考文献）
- [1]激光熔覆Inconel 625合金组织演变的数值分析[D]. 郭宇飞. 西安理工大学, 2021(01)
- [2]复杂环境与应力场作用下钢桥焊接接头疲劳性能研究[D]. 胡聪. 华东交通大学, 2021(01)
- [3]快堆中心测量柱抗热冲击包覆层结构设计研究[D]. 郑澍. 华北电力大学(北京), 2021(01)
- [4]254SMo不锈钢板材热轧数值计算及实验研究[D]. 李娜娜. 太原理工大学, 2021(01)
- [5]TiAlN刀具涂层对刀-屑热量分配及切削温度影响规律的研究[D]. 赵金富. 山东大学, 2021
- [6]基于瞬态热-结构耦合的快速分析方法研究及其应用[D]. 张帅. 湖南大学, 2020(08)
- [7]起步工况湿式离合器滑摩与热负荷特性研究[D]. 周启豪. 江苏大学, 2020(02)
- [8]基于双曲型方程的二维非傅里叶传热数值模拟[D]. 徐岩. 长春理工大学, 2020(01)
- [9]基于卡尔曼滤波的参与性介质时变热流与温度场在线重构[D]. 文爽. 哈尔滨工业大学, 2020
- [10]基于梯度基算法与径向积分边界元法的瞬态热传导反问题研究[D]. 江耿辉. 大连理工大学, 2020(02)