检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：刘凯华浙江大学

学位级别：硕士

随着车用换热设备不断向着紧凑化、小型化发展,换热器的跨尺度问题越来越明显,在紧凑型、小型化换热器的设计研发过程中,尤其是对新型的换热器,在设计阶段没有大量的试验数据来进行换热器流动换热性能的预测,如果用换热器的详细模型来... 详细信息

随着车用换热设备不断向着紧凑化、小型化发展,换热器的跨尺度问题越来越明显,在紧凑型、小型化换热器的设计研发过程中,尤其是对新型的换热器,在设计阶段没有大量的试验数据来进行换热器流动换热性能的预测,如果用换热器的详细模型来进行数值模拟计算将耗费大量的计算资源与时间,因此,能否建立不依赖于试验、性能预测精度较高且计算较快的换热器数值等效方法,将很大程度上影响到换热器的设计、优化迭代工作效率。本文以“不依赖于试验”、“精度高”为目标,提出了基于代表性单元流动换热特性的等效计算方法。该方法从翅片单元的流动、换热理论出发,建立起了换热器微观与宏观的映射关系,而该关系则被用于换热器整体的性能计算,最后结合不同类型换热器的试验数据对该方法进行了对比及验证分析。首先基于换热器翅片单元尺度的流动、传热过程进行了理论分析,将换热器内部流动简化为多孔介质流动,用多孔介质参数描述翅片阻力;传热方面则以热阻的形式描述翅片单元的换热性能,并做了相应简化。以流动、换热参数结合重叠网格结构的方式建立起了换热器微观与宏观之间的映射关系,最后得到了完整的等效方法计算流程。为了验证等效方法的预测精度,以车用油冷器为对象开展了数值模拟研究。通过对车用油冷器的代表性单元进行数值模拟分析,得到了其简化后的流动、换热参数,并根据其映射关系建立了换热器整体模型,计算结果显示该等效方法能在较大工况范围内进行准确的性能预测,考虑所有工况的换热功率预测误差约为2.3%,最大误差不超过15%,验证了该方法的准确性。最后对等效方法的普遍适用性进行了研究,通过对不同种类换热器的等效计算,分析得到了该等效方法的适用性规律以及计算误差。结果显示该方法对不同种类换热器的换热预测误差大部分在±10%以内,证明了等效方法对油冷器、中冷器、水冷换热器的适用性较好;此外该方法有着“对封闭式的换热器计算精度较高,对流向单一的换热器计算更为便捷”的适用规律。

关键词：代表性单元多孔介质重叠网格性能预测试验依赖性小

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一种代表性单元及其在疲劳损伤中的应用

引用

太原工业大学学报 1997年第2期28卷 5-8页

作者：曹天捷太原工业大学应用力学研究所山西太原

本文提出了一种处理非均匀疲劳损伤问题的代表性单元，这种代表性单元由一系列并联的杆元组成，各杆元的横截面形状为多边形，且边数和大小是随机的，即所谓的Ｄｉｒｉｃｈｌｅｔ图案。因此这种代表性单元可以被用来考虑细观结构以及性... 详细信息

本文提出了一种处理非均匀疲劳损伤问题的代表性单元，这种代表性单元由一系列并联的杆元组成，各杆元的横截面形状为多边形，且边数和大小是随机的，即所谓的Ｄｉｒｉｃｈｌｅｔ图案。因此这种代表性单元可以被用来考虑细观结构以及性能的随机性问题；文中还利用数理统计的方法探讨了代表性单元的尺寸问题。实例表明：应用这种代表性单元并将弹性模量视为随机变量可以较好地解决低周疲劳损伤局部性的计算问题。

关键词：代表性单元疲劳损伤低周疲劳

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从多孔介质的数字表征中选择代表性单元体积的高效方法

从多孔介质的数字表征中选择代表性单元体积的高效方法

引用

作者：朱塞佩·德·普里斯科乔纳斯·特尔克美国德克萨斯州

本发明涉及用以估计多孔介质的样本中的代表性单元体积即REV的方法，其中与现有方法相比，所选择的子体积是单元体积的更好近似。可以定义诸如岩石等的多孔介质的样本中的REV，其中相对于经由该多孔介质的流体流动的预期方向来选择该RE... 详细信息

标准号: CN104335042A

本发明涉及用以估计多孔介质的样本中的代表性单元体积即REV的方法，其中与现有方法相比，所选择的子体积是单元体积的更好近似。可以定义诸如岩石等的多孔介质的样本中的REV，其中相对于经由该多孔介质的流体流动的预期方向来选择该REV。该方法可以鉴定岩石的数字表示的良好程度以及通过达西定律对流体流动进行描述的准确程度，并且使得能够在沿不同方向应用该方法的情况下，对REV的沿不同方向的不同长度尺度进行评价并且对孔隙结构的各向异性进行评估。该方法还可以确定用以推定由于子样本的大小不足而导致孔隙率-渗透率的趋势何时崩溃的鲁棒标准。

关键词：多孔介质样本流体流动岩石代表性单元长度尺度单元体积孔隙结构预期方向准确程度孔隙率渗透率定律鲁棒异性评估评价

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基于微结构识别的单向复合材料导热系数预估

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航空动力学报 2016年第11期31卷 2641-2651页

作者：江华毛军逵屠泽灿沈凯宋金融郭文黄维娜南京航空航天大学能源与动力学院江苏省航空动力系统重点实验室南京210016 中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院上海200120 先进航空发动机协同创新中心北京100191 南京航空航天大学材料科学与技术学院南京210016 中国航空发动机集团有限公司中国燃气涡轮研究院成都610500

以T300碳纤维/环氧树脂基单向复合材料为例,考虑纤维周围间隙缺陷的影响,建立了基于微观图像识别的等效导热系数预估方法.首先利用图像识别技术处理材料微观电镜照片,然后依据纤维体积分数稳定性判据应用几何重构技术建立了代表性单元,... 详细信息

以T300碳纤维/环氧树脂基单向复合材料为例,考虑纤维周围间隙缺陷的影响,建立了基于微观图像识别的等效导热系数预估方法.首先利用图像识别技术处理材料微观电镜照片,然后依据纤维体积分数稳定性判据应用几何重构技术建立了代表性单元,并通过在代表性单元(RVE)内部交界面处添加接触热阻的方法引入间隙缺陷的影响,最终利用有限元方法模拟得到等效导热系数(ETC).研究发现:间隙的位置对等效导热系数影响微弱;随着间隙缺陷占比和厚度的增加,等效导热系数显著降低;间隙缺陷占比大于0.8,无量纲间隙缺陷厚度小于0.15时,单向纤维增韧复合材料的等效导热系数受间隙影响最突出;相对于纤维和基体理想接触的情况,考虑间隙缺陷后,等效导热系数最大降幅可达52.1%.

关键词：单向复合材料等效导热系数间隙缺陷代表性单元图像识别接触热阻

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基于均匀化理论的复合材料安定性分析方法

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工程科学学报 2019年第12期41卷 1558-1566页

作者：秦方张乐乐黄松华陈耕北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 德国亚琛工业大学机械工程材料应用研究所亚琛52062

周期性非均质复合材料具有微观结构特征,需要均匀化理论进行宏观和微观的多尺度分析来研究其性能表现.针对其耐久强度性能,应用塑性极限安定下限定理,特别分析了其在长期交变载荷下的安定状态.结合工程应用目标,提出一种全新的代表性单... 详细信息

周期性非均质复合材料具有微观结构特征,需要均匀化理论进行宏观和微观的多尺度分析来研究其性能表现.针对其耐久强度性能,应用塑性极限安定下限定理,特别分析了其在长期交变载荷下的安定状态.结合工程应用目标,提出一种全新的代表性单元边界条件,结合圆锥二次优化算法进行数值计算,可以从材料微结构和组分性能出发,经过弹性应力场求解确定位移边界载荷数值,最终由优化求解得到复合材料板材的面内塑性性能容许域.所求得的应力域以单向应力为基,可根据结构宏观的单向应力状态变化幅值直接进行安定状态与否的判定.通过文中的多个算例,验证了所编写的软件及计算流程的可行性及数值准确性,展示了该方法在工程模型中的应用场合和工程实践意义.

关键词：复合材料极限安定分析均匀化理论代表性单元圆锥二次优化

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复合相变蓄热材料传热特性计算与实验研究

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实验流体力学 2018年第5期32卷 48-53页

作者：肖光明杜雁霞刘磊魏东杨肖峰桂业伟中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室四川绵阳621000

复合相变材料(PCM)作为一种固/液相变材料与多孔高导热泡沫等材料复合而成的新型材料体系,具有潜热大和热导率高等优异性能。因此,基于复合相变材料的蓄热装置成为新一代飞行器热管理技术的研究热点。以碳化硅(SiC)泡沫填充石蜡类相变... 详细信息

复合相变材料(PCM)作为一种固/液相变材料与多孔高导热泡沫等材料复合而成的新型材料体系,具有潜热大和热导率高等优异性能。因此,基于复合相变材料的蓄热装置成为新一代飞行器热管理技术的研究热点。以碳化硅(SiC)泡沫填充石蜡类相变材料为研究对象,采用有限容积法与等效热容法相结合的方法,建立了考虑材料细观与宏观传热特性的复合相变材料传热特性数值预测方法,搭建了实验平台并开展了材料传热特性的实验研究,验证了计算模型与方法的有效性。相关方法可为材料孔隙率、微结构等特征对复合相变材料传热特性的影响规律研究以及材料蓄热性能的优化提供参考。

关键词：石蜡 SiC泡沫代表性单元双温度法蓄热性能

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基于晶体塑性不均匀变形分析的Q235钢疲劳寿命规律预测

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广西大学学报（自然科学版） 2021年第1期46卷 42-50页

作者：覃达威朱建文岑成贤陆大敏李泽深张克实广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 加利福尼亚大学土木与环境工程学院加州洛杉矶90095-1593 绍兴文理学院土木工程学院浙江绍兴312000 南宁学院土木与建筑工程学院广西南宁530200

结合试验和有限元多晶晶体塑性计算模拟,研究循环载荷下Q235钢非均质性和不均匀变形对疲劳的影响,探讨疲劳寿命预测方法。完成Q235钢材料试样一系列对称循环下的低周疲劳试验,采用反映细观随机生成多晶结构的VORONOI多晶“代表性单元”(... 详细信息

结合试验和有限元多晶晶体塑性计算模拟,研究循环载荷下Q235钢非均质性和不均匀变形对疲劳的影响,探讨疲劳寿命预测方法。完成Q235钢材料试样一系列对称循环下的低周疲劳试验,采用反映细观随机生成多晶结构的VORONOI多晶“代表性单元”(RVE)模型进行材料疲劳循环模拟。材料循环塑性特性用晶体塑性模型来描述,通过数值模拟对循环加载中材料晶粒尺度不均匀局部应变(最大主应变和轴向应变)的计算和统计分析,得到以下结果:应变统计标准差随循环不断增长,并存在极限;不同应变幅循环下对应的极限值相近;用该极限值作评判材料疲劳破坏的指标参量,借助多晶RVE晶体塑性循环模拟,可预测材料应变疲劳寿命曲线(现有方法必须通过系列试验才能获得);无论按BCC或FCC晶体晶格进行计算,对材料疲劳寿命规律的预测结果基本相同。

关键词： Q235结构钢多晶材料代表性单元晶体塑性疲劳寿命预测

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蜂窝夹层复合材料的非线性本构理论研究

蜂窝夹层复合材料的非线性本构理论研究

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作者：刘强同济大学

学位级别：博士

玻璃钢面板蜂窝芯夹层复合材料因具有高比强度、高比刚度、高比表面积等优点以及优良的抗冲击能力、耐疲劳性能和材料的可设计性能，日益受到人们的重视。目前已经在航空航天、交通运输、电子、能源、化工、机械、建筑等领域得到了广泛... 详细信息

玻璃钢面板蜂窝芯夹层复合材料因具有高比强度、高比刚度、高比表面积等优点以及优良的抗冲击能力、耐疲劳性能和材料的可设计性能，日益受到人们的重视。目前已经在航空航天、交通运输、电子、能源、化工、机械、建筑等领域得到了广泛应用，尤其是在卫星、航天器、飞机上大量采用了蜂窝夹层复合材料。\n 本文根据相关试验标准进行了蜂窝夹层复合材料板的弯曲试验、平压实验、侧压实验、剪切实验。自行设计制备面内拉伸实验试件，测定蜂窝夹层复合材料在单一应力状态或简单应力状态下的应力应变关系，同时测得蜂窝夹层复合材料的等效弹性模量和极限承载力。\n 在理论研究方面，首先基于六边形蜂窝的代表性体单元建立了考虑面板约束效应的蜂窝芯位移模式并根据真实代表性单元与其等效均质材料的代表性单元在宏观均匀应变作用下弹性应变能相等的原则推导出计入面板约束效应的蜂窝芯等效弹性常数，然后基于细观力学三维桥联模型、一阶剪切变形假定将夹层复合材料板理想化为二维正交各向异性均质板并推导出其整体等效弹性常数及弯曲刚度。进一步探讨了蜂窝几何参数对其弹性常数以及对蜂窝夹层复合材料板的等效弹性常数和弯曲刚度的影响。通过与现有理论结果、有限元结果和实验数据进行对比证实本文导出的弹性常数公式具有合理的预报精度。结果表明面板约束对蜂窝芯等效弹性常数有显著影响。\n 其次，根据蜂窝代表性单元中各蜂窝壁的弹-塑性本构方程，计算出蜂窝壁在总体坐标系下的应变能增量，然后，由应变能的可加性导出蜂窝代表性单元的等效弹-塑性本构方程。再应用一阶剪切理论和三维弹塑性桥联模型，建立起蜂窝夹层复合材料的弹-塑性本构方程。\n 与现有的预报蜂窝夹层复合材料宏观强度的方法不同，本文通过判断组分材料的失效来确定其破坏和材料破坏点的位置，根据蜂窝夹层复合材料整体承载特征，当材料并未完全丧失承载能力时，对失效材料所在的复合材料单层或蜂窝壁进行刚度折减，进一步依据最终破坏判据确定其极限承载能力。为了反映面层、胶层和芯层不同的破坏特征，本文分别进行不同的刚度衰减而不是对蜂窝夹层复合材料的整体刚度矩阵进行刚度衰减，并据并据蜂窝夹层复合材料的弹塑性本构方程导出衰减后的整体刚度矩阵，实施后续分析。\n 利用对应于J2流动塑性理论的径向返回算法导出蜂窝夹层复合材料组分材料的应力更新表达式，并基于所建立的本构方程、破坏判据及刚度衰减准则，编制计算程序预报蜂窝夹层材料受三点弯曲、面内拉伸和面内压缩作用时的荷载-位移曲线和应力-应变曲线，并与实验测得的曲线进行比较。进一步探讨蜂窝和面层的几何特征、铺层方式对蜂窝夹层复合材料在不同加载条件下弹塑性响应和极限承载力的影响。

关键词：蜂窝夹层复合材料细观力学代表性单元桥联模型本构理论破坏判据刚度衰减强度理论

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一种预测单向玄武岩纤维复合材料横向弹性模量的方法

引用

玻璃钢／复合材料 2017年第2期 32-37页

作者：李祖湛郝志明贾彬李潘西南科技大学土木工程与建筑学院绵阳621900 中国工程物理研究院总体工程研究所绵阳621900

根据单向玄武岩纤维复合材料中纤维排列方式,考虑几何对称性,并引入应变协调假设,提出了一种矩形代表性单元。根据代表性单元内纤维和基体的分布推导出单向玄武岩纤维复合材料的横向弹性模量。与实验、其他理论的结果比较表明,该代表性... 详细信息

根据单向玄武岩纤维复合材料中纤维排列方式,考虑几何对称性,并引入应变协调假设,提出了一种矩形代表性单元。根据代表性单元内纤维和基体的分布推导出单向玄武岩纤维复合材料的横向弹性模量。与实验、其他理论的结果比较表明,该代表性单元方法可以较好地预测单向玄武岩纤维复合材料的横向弹性模量。

关键词：玄武岩纤维复合材料代表性单元横向弹性模量

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EAS-Nb_(3)Sn股线等效力学性能的分级均匀化分析

引用

低温与超导 2022年第6期50卷 16-24页

作者：张志超时立帆扬州大学建筑科学与工程学院扬州225000

Nb_(3)Sn股线与内部纤维的几何尺度跨度大,数值计算时考虑全部细观结构会耗费大量计算资源且耗时较长。根据EAS-Nb_(3)Sn股线的几何特征进行了三级分层、两级等效处理,建立了EAS-Nb_(3)Sn股线分层多尺度计算模型,并数值计算了每级代表... 详细信息

Nb_(3)Sn股线与内部纤维的几何尺度跨度大,数值计算时考虑全部细观结构会耗费大量计算资源且耗时较长。根据EAS-Nb_(3)Sn股线的几何特征进行了三级分层、两级等效处理,建立了EAS-Nb_(3)Sn股线分层多尺度计算模型,并数值计算了每级代表性单元的等效弹性参数,减少了数值分析的计算量。同时考虑了股线从高温制备到极低温工作环境的巨大温度变化,数值分析了4 K~923 K温度范围内EAS-Nb_(3)Sn股线不同层级结构的等效弹性参数和考虑铜保护层塑性时股线的宏观应力-应变关系,数值结果表明,温度越高,股线各层级的弹性参数越小。将EAS-Nb_(3)Sn股线数值模拟的应力应变曲线与实验结果进行了比较,在应变较小时吻合良好。

关键词： Nb_(3)Sn股线代表性单元分级均匀化等效本构关系

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