一、热冲击下机械结构非线性热力耦合模型的建立（论文文献综述）
王玲玲,曹俊鑫,赵银霜,程想,孔德文[1]（2021）在《近场动力学理论在脆性材料破坏研究中的应用现状》文中提出近场动力学假定一定范围内的物质点之间存在非局部相互作用,通过空间积分重构物质点的运动方程,克服了传统有限元方法位移场连续性条件的局限,在分析强非线性不连续问题时具有无网格属性的数值优势,已成为研究脆性材料破坏的新兴理论。本文简要介绍了近场动力学的基本内容及其理论框架,总结了近场动力学理论在脆性材料准静态裂纹扩展、动态裂纹扩展及冲击失效研究方面的应用现状。
郑澍[2]（2021）在《快堆中心测量柱抗热冲击包覆层结构设计研究》文中进行了进一步梳理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。
吴北民[3]（2021）在《大型超导磁体复杂结构装配及运行过程中的多场力学问题研究》文中认为超导线圈与磁体结构处于强大的电磁力作用下,除了超导材料自身需要足够的力学强度用于克服超高的电磁应力外,还必须通过施加预应力或强大的支撑与约束实现超导磁体的结构稳定性。另外,超导磁体为一复杂的多相、多尺度结构,包括了具有芯丝或层状微结构的复合超导导体、石蜡或环氧树脂绝缘材料、支撑材料与结构等,其设计与制备往往是在室温下加工和装配,而实际的运行环境则是在极低温下（如4.2K）,由此导致的极端条件下的装配力学问题成为新挑战;而运行环境的极低温、高载流、强磁场使得超导磁体往往处于复杂、苛刻的应力环境,加之超导材料应变的敏感性而呈现出的超导电性显着退化等特征,相关的多场行为与力学性能直接关联着磁体结构的安全运行。高场超导磁体设计与研制中的力学问题被公认为超导磁体应用中的瓶颈问题。围绕典型超导磁体组合结构的装配力学问题,以及其多场环境下的力学行为分析与测试,本文开展了较为系统的定量分析与实验研究,发展了新的装配技术,相关方法成功应用于中科院近代物理研究所的第四代超导离子源磁体（FECR）样机设计以及制备中,相关分析与实测结果良好吻合,为大型超导磁体复杂结构的设计分析以及运行测试提供了基本方法与理论指导。（1）围绕超导磁体典型结构——超导螺线管磁体的绕制、降温和励磁过程中多场力学问题,本文首先开展了定量分析和实验研究。分别针对低温超导Nb3Sn单螺线管磁体和Nb Ti组合式超导螺线管磁体,建立了有限元模型,实现了降温和励磁过程中的磁体多场行为分析,数值预测结果与实验吻合良好,验证了方法的可靠性。进一步通过优化分析和实验验证,提出了基于悬臂梁式的组合线圈支撑结构设计,成功解决了5T分体式超导螺线管磁体的装配和力学分析问题。（2）针对异型Nb3Sn复杂超导磁体结构的装配难题,发展了基于Bladder&key的装配新技术,研制了水-气压混合增压系统和加宽型金属压力囊（Bladder）,并通过基础实验验证了其性能的可靠性。进一步发展了针对装配及运行过程多场力学行为的数值模型,开展了结构力-热行为分析,通过考虑不同打压压力、过盈量及摩擦等因素的影响,揭示了预应力对复杂结构装配及运行过程中内部力学特征的调控机制。同时,采用应变片和非接触全场应变的DIC测量等方法,对结构装配过程中的应变进行了测量表征,分析结果与测量结果吻合良好,相关方法及结果为后期线圈结构的装配奠定了坚实的基础。（3）结合第四代超导离子源复杂磁体结构（包括4个螺线管线圈和6个六极线圈）的研制,发展了基于壳体的组合支撑结构和基于Ansys workbench平台的电磁-力-热多场分析模型。在此基础上,开展了磁体样机的结构设计与分析,形成磁体系统完整的装配力学方案以及获得了各个过程的定量结果。相关分析方法有效减少了不同功能和需求的有限元软件之间的数据信息交换带来的繁琐,数值模拟结果可用于确定磁体样机的装配参数条件和力学性能评估,为后续磁体研制提供了理论基础及方法支撑。（4）考虑装配、降温及励磁全过程,针对超导离子源磁体样机假线圈结构的装配及加载过程开展了模拟分析,同时搭建了完备的装配平台,开展了全过程的实验测试。数值预测结果与实验测量结果吻合良好,相关验证了装配力学方法的有效性为超导离子源磁体样机的装配提供了有效的理论和技术指导。（5）完成了超导离子源磁体样机超导线圈的组装、支撑结构垫补等关键装配环节,并实施磁体样机降温、励磁过程的实验测试。相关结果表明:针对样机的装配和运行测试的检测结果与数值预测结果定性上相一致,磁体样机测试结果达到了预期目标,验证了本文关于超导磁体复杂结构从装配、降温和励磁运行全过程分析方法的有效性,基于Bladder&key的装配新技术对于解决第四代超导离子源复杂磁体结构装配可靠有效,对今后大型超导磁体的研制具有的理论和工程指导意义。
陈渝,周华将,谢少雄,徐倩,朱建国,王清远[4]（2021）在《铁电材料的疲劳失效行为》文中研究表明在航空航天、核能发电等重大装备技术领域,作为高温传感/驱动/能量收集器件的敏感材料——铋层状结构铁电（BLSF）陶瓷在复杂载荷环境下的疲劳失效问题严重限制着器件寿命和可靠性的提高.本文以BLSF陶瓷的应用需求为背景,围绕铁电材料的疲劳裂纹扩展与电畴极化翻转及其相互作用机制等关键问题,综述了铁电材料在热、力、电三种载荷及其耦合作用下疲劳失效行为的研究现状,并根据当前铁电材料的一些新发展、新应用对其未来研究方向进行了展望,旨在为高性能、长寿命铁电/压电器件设计提供参考.
邢前[5]（2021）在《电热力作用下系统级封装（SiP）的力学仿真分析》文中研究指明系统级封装（System In a Package,SiP）是通过键合丝、倒装焊、芯片堆叠等封装工艺将多个芯片或元件封装成的一个子系统,它有着信息化、智能化、一体化的优点,但是随着电子器件的小型化、模块化、高可靠性化等要求使得SiP的可靠性问题受到严峻挑战。本文针对某型号SiP,通过应用环境的分析确定敏感环境条件,进行常见失效分析确定敏感部位。利用ANSYS有限元软件模拟SiP整体和局部敏感部位在热应力、机械应力和电热力多物理场耦合条件下的可靠性分析。研究结果表明:（1）对于热应力条件下的可靠性分析。分析SiP的热应力敏感环境主要为温度循环条件,敏感部位为TSV（Through Silicon Via）转接板中焊球层的四边和四角。由于粘塑性本构的原因,发现低温情况下对焊球的结构可靠性比高温情况下要差,最大应力出现在-55℃情况下四角焊球与TSV转接板的连接处,利用Manson-Coffin公式计算了焊球的热疲劳寿命,结果满足航天环境应用要求。针对局部位置的热可靠性分析发现,键合丝的薄弱位置在焊盘处,易发生断裂;芯片堆叠的薄弱位置为粘结层与芯片间的四边四角,易发生芯片翘曲;倒装焊的薄弱位置为焊球层的底边和四角,易发生根部断裂。（2）对于机械应力条件下的可靠性分析。分析SiP机械应力敏感环境主要为机械冲击、随机振动和恒定加速度条件,敏感部位为外引脚的四角和四边,随机振动条件下的应力最大值只是热应力下的10%,主要失效原因是机械疲劳寿命,通过Steinberg三区间法和Morrow修正的Coffin-Manson公式对外引脚处在随机振动条件下的疲劳寿命进行预测,结果满足航天环境应用要求。针对局部位置的机械可靠性分析发现,键合丝在冲击条件下中段的位移较大,易发生搭丝失效问题;外引脚对于冲击环境有缓振的作用,且根部易发生断裂。（3）对于多物理场条件下的可靠性分析。通过耦合关系的简化确定电热单向耦合,热力双向耦合的形式。进行可靠性分析发现,热应力导致的损伤比机械应力下的损伤更加明显,通过损伤叠加的办法求得耦合条件下的疲劳寿命,结果满足航天环境应用要求。本文工作完善了SiP可靠性分析的流程,针对SiP整体开展敏感环境下的可靠性分析,进而判断薄弱位置,指导细部结构的可靠性分析。相较于单一细部结构可靠性分析对于产品设计和工程应用更有实际意义。
王永峰[6]（2020）在《电动汽车电池系统电导线接头电-热-力耦合特性研究》文中研究指明电连接技术是电动汽车电池成组技术的重要组成部分,可通过电导线实现电动汽车电池单体与单体之间的电连接,而电导线接头的性能直接决定了电池模组和电池包的安全性。因此,全球的各大汽车制造商对电动汽车电池系统的电连接技术和接头的性能提出了更高的要求。对实际工况下电动汽车电池系统电导线接头的电-热-力耦合特性进行研究,是提高电动汽车电池系统安全性的重要途经。首先,根据电池系统电导线接头的实际工况进行分析。利用有限元方法,建立了超声波焊接工艺下电导线接头电-热-力耦合数值模型,并把实际工况作为边界条件加载到电导线接头数值模型上,分析接头在电-热-力耦合场作用下的力学行为和性能。对电池系统电导线接头加载不同倍率的放电电流,得知接头温度分布规律为接头左端至接头右端温度逐步增大。接头应力分布呈现出两端大、中心小的分布规律,右端应力增长速度最快,也是接头上应力值最大和最先发生屈服失效的部位。当动力电池放电倍率达到16C的时候,接头右端一点首先发生屈服失效,当放电倍率高达21C后,接头右端失效区域开始增大,并向中间部位扩散,之后接头左端发生屈服失效,接头综合表现为两端失效向中间扩撒,直至接头完全失效。分析了外部环境温度对接头力学性能影响。取电池最佳工作环境温度10～35℃作为边界条件加载到接头模型上,发现随着外部环境温度上升,接头应力会逐渐增加,但是总体增幅相对较小。此外,通过改变接头周围空气的自然对流换热系数的方法来模拟接头外界的散热情况,设置对流换热系数区间为5～25（W/M2·℃）,以此作为边界条件进行加载,发现随着自然对流换热系数的逐渐增加,接头应力呈现下降趋势,但是接头应力变化幅度相对更小,可以认为接头在实际外界环境工况下力学性能表现稳定。对电导线接头加载两种不同频率的温度循环载荷,得出接头上Von Mises应力最大值出现在接头的左端,通过对比加载两种不同频率的温度循环载荷下的力学性能,发现接头Von Mises应力与剪切应力的变化趋势和加载的温度载荷变化趋势保持一致。可见温度对接头的作用十分明显,温度是接头失效的重要原因。取电动汽车在路面上行驶时动力电池放电电流与时间关系曲线中的一个时间段数据作为接头模型输入的边界条件,发现随着工况电流载荷的增加,接头中间部位受到热应力而产生较大的位移,膨胀中心靠近接头右端,接头上的应力呈现出两端大、中间小的分布趋势,导线接头靠近线颈处的应力应变最大。
周毅[7]（2020）在《柴油机活塞热—机耦合疲劳寿命评估方法研究》文中提出活塞作为发动机核心零部件之一,随着发动机性能的不断强化,所承受的热负荷、机械负荷也越来越严重。由于活塞长时间在高热负荷与机械负荷的环境下工作,常常出现顶部烧蚀以及裂纹、环槽及环岸的磨损断裂、销孔开裂等问题,这些问题往往都具有较高的不可测性,一旦出现,将有可能对生产生活造成严重的影响。因此,如何正确的预测活塞的疲劳寿命,保证高强度下活塞的工作可靠性是当下活塞设计中非常重要的一个环节。为此,以一款重型柴油机活塞为研究对象,通过建立三维模型,计算分析了活塞温度场和热应力以及热机耦合应力、变形情况。基于活塞温度场、耦合应力结果,利用疲劳分析软件Fe safe对活塞疲劳寿命进行分析。同时,围绕内冷油腔位置、喉口倒角半径以及销座长度三个活塞结构参数,研究活塞结构参数对活塞温度、耦合应力以及疲劳寿命的影响。最后,通过开展热疲劳试验,对活塞的疲劳可靠性进行了检验,为活塞可靠性以及寿命预测提供试验基础。主要的研究结果如下:（1）活塞稳态下最高温度为359.18℃,位于排气侧的喉口位置,最低温度为131.75℃,位于活塞裙部。在活塞燃烧室内,温度的变化与燃烧室几何结构存在一定的相关性。在一定范围内,调整销座长度对活塞温度场的影响最小,其次是调整喉口倒角半径。调整内冷油腔位置会使得燃烧室中心和内腔顶部分别产生16.32℃、23.47℃的温度变化。（2）活塞整体的热应力分布不均匀,最大热应力出现在第一环槽下表面,为170.47MPa,最小热应力出现在活塞裙部喷油嘴缺口位置,为0.46MPa。活塞耦合应力与热应力的最大值出现在相同位置,对比可知,热应力是导致该位置较大耦合应力产生的主要原因。从活塞耦合变形结果来看,顶部外环区域的耦合变形较为严重,最大变形量为0.58mm。在一定范围内,结构参数的变化对活塞耦合应力的整体分布影响较小。相比改变内冷油腔位置和销座长度,改变活塞喉口倒角半径对活塞耦合应力的影响最小。通过改变内冷油腔的位置和销座长度,会导致活塞最大耦合应力分别产生36MPa、23.1MPa的变化,并且对活塞其他位置的应力也会带来不同程度的影响。（3）活塞疲劳寿命分布与耦合应力分布有高度的相关性,活塞销孔的内上侧区域疲劳寿命偏短。随着表面粗糙度数值的增大,活塞寿命会相应缩短。在一定范围内,结构参数的变化对活塞整体寿命的分布影响较小。相比改变内冷油腔位置和销座长度,改变活塞喉口倒角半径对活塞寿命的影响最小。通过调整内冷油腔位置结构,在内冷油腔底部与活塞顶面位置距离为34mm时,活塞的寿命最长。通过对销座长度进行调整,当长度为95mm时,活塞的寿命最短,当活塞销座长度为97mm时,活塞的寿命最长。（4）热疲劳试验表明,活塞打孔方式以及打孔位置会直接影响活塞热疲劳试验结果。在试验中,同一时刻内活塞顶面不同位置的温度上升情况不同,喉口位置温度上升最快,其次是活塞中心位置,活塞底圈温度上升相对较慢。在接近400℃时,活塞底圈相比喉口位置温差约为20～22℃,活塞中心位置相比喉口位置温差约为17℃。改进打孔方式和位置后,有效避免了钻孔对试验结果的影响,经过5000次试验循环后,活塞顶面未出现裂纹,表明该活塞的材料及结构设计能够满足热疲劳试验考核要求。
刘胜凯[8]（2020）在《三维编织复合材料高速冲击压缩响应的热氧老化效应和结构效应热力耦合分析》文中指出碳纤维增强复合材料,尤其是三维编织结构碳纤维增强复合材料,拥有优良的结构可设计性、整体稳定性、抗分层、抗剪切性能等特点,在航空航天等工程领域具有极大应用空间。在航空航天领域应用过程中大气环境的老化及高速冲击问题是复合材料设计中需要着重考虑的问题,揭示三维编织复合材料热氧老化效应及结构效应对高速冲击压缩响应及损伤失效机理影响对三维编织复合材料的性能设计和应用前景具有重要意义。本文旨在通过实验表征、理论研究以及有限元仿真,研究拥有不同编织结构的碳纤维增强环氧树脂三维编织复合材料热氧老化前后高速冲击性能、温度及热应力变化规律,揭示不同编织结构不同热氧老化条件下编织复合材料损伤破坏机理,为编织复合材料在大气环境中长期服役提供依据。论文主要工作为:（1）三维编织复合材料及环氧树脂基体热氧老化处理,并通过实验表征老化前后复合材料和环氧树脂性能变化。根据复合材料动态热机械性能测试结果选定三档热氧老化温度:110℃,130℃和150℃,老化时间选定为2、4、8、16天,通过恒温老化箱对复合材料及环氧树脂进行恒温老化;在霍普金森杆（SHPB）系统上测试热氧老化前后复合材料及环氧树脂高速冲击压缩性能并采用高速摄影系统记录损伤失效过程;利用电子扫描显微镜观察复合材料老化前后界面变化;采用全反射傅里叶红外光谱分析环氧树脂老化前后发生化学变化,通过以上实验表征揭示复合材料损伤破坏机理。（2）编织复合材料瞬态热弹响应平面应变分析。基于广义热弹理论,采用非傅里叶热传导模型和分数阶导数模型,研究温度场变化时,不同编织结构编织复合材料内部热应力、应变场及温度场响应,揭示编织结构对复合材料内部热应力影响。（3）通过有限元仿真计算不同老化条件下不同编织结构复合材料高速冲击压缩响应。基于编织复合材料编织纱线真实空间构型,构建细观有限元模型,基于连续介质损伤力学,构建连续介质有限元模型,从编织复合材料冲击过程中应力、损伤失效、能量吸收、温度、热应力及界面损伤方面揭示编织结构及热氧老化对编织复合材料高速冲击性能耦合影响。研究发现:（1）编织结构对编织复合材料冲击压缩响应有显着影响。高速冲击过程中,小编织角复合材料呈现明显剪切损伤,随着编织角增大,复合材料冲击应力增大,抗冲击性能也逐渐增强,当编织角为42°时,复合材料没有出现明显冲击损伤。随着编织角增大,复合材料在冲击过程中塑性变形和温升也逐渐增大,相应地,热应力也越来越大。通过理论计算发现,当温度场发生变化时,冲击方向上42°编织角复合材料的热应力为19°编织角复合材料的至少5倍。热应力对编织复合材料损伤起始、界面损伤都有很大影响,尽管19°编织角复合材料在冲击过程中温升不明显,热应力较小,但是通过构建的的考虑温度效应（WT）和不考虑温度效应（NT）两种材料模型对比发现,考虑热应力的模型损伤起始要更早,界面损伤也更严重,因此热应力对复合材料损伤起着至关重要影响。（2）编织复合材料损伤失效是树脂失效和界面失效共同作用结果,热氧老化后编织复合材料损伤失效机理会发生改变。热氧老化后复合材料和环氧树脂冲击性能出现显着下降并且随着老化温度和老化时间增加,冲击应力逐渐下降。未老化树脂和110℃老化树脂冲击呈现脆性断裂,随着老化温度增加,老化后树脂的脆性降低,韧性增强,130℃和150℃温度下老化的环氧树脂冲击过程中没有出现明显开裂。老化后复合材料的界面性能也出现了下降,随着老化温度升高,界面性能逐渐减弱。老化时间为16天,老化温度为110℃时界面损伤不明显,而对于130℃和150℃老化的复合材料可以明显观察出界面开裂。此外,由于树脂老化后性能降低,老化后复合材料塑性变形和温升都出现了明显下降,从而热应力也会降低。对于未老化复合材料和老化温度较低（110℃）的复合材料,树脂的损伤对纤维束吸能及复合材料损伤起主导作用,而对于在较高温度（130℃和150℃）老化的编织复合材料,由于纤维与树脂间界面出现严重损伤,界面性能对纤维束吸能及复合材料损伤失效起主导作用。（3）随着编织角增大,热氧老化对复合材料性能影响会逐渐降低。对于编织复合材料,热氧老化后复合材料冲击过程中应力、温升、热应变和热应力都会降低,而这些变量会随着编织角增大而增大。增大编织角可有效降低热氧老化的负面影响。当编织角为42°时,老化前后复合材料的应力应变及损伤状态没有明显区别,老化对其冲击性能及损伤失效几乎没有影响,但是老化后其冲击过程中温升、热应变及热应力出现了显着下降。本文以三维编织复合材料高速冲击性能为参考,利用理论分析和有限元仿真的方法深入分析结构效应和热氧老化效应对材料编织复合材料性能影响,并与实验结果验证,揭示编织复合材料高速冲击损伤破坏机理及影响因素,为编织复合材料在热氧环境中长期应用服役、结构设计及工程制造提供理论依据。
童心[9]（2020）在《动态载荷下复合固体推进剂的热力耦合特性》文中提出复合固体推进剂在航天和兵器领域的应用越来越广泛,经常受到不同形式的动态载荷,其中较重要的有冲击载荷和循环载荷。复合推进剂在动态加载下不仅表现出非线性力学特性,还会出现自热效应,宏观表现为自身温度的升高。由于复合推进剂的力学行为对温度高度敏感,因而其温升又反过来影响其力学行为,说明复合推进剂在动态载荷加载下存在显着的热力耦合特性。为了研究复合推进剂的热力耦合特性,进行了系统的实验与理论分析,主要内容如下:（1）针对复合推进剂在冲击载荷下的热耗散,利用SHPB（Split Hopkinson Pressure Bar）实验技术和红外辐射瞬态测温技术获取了冲击载荷下复合推进剂力学响应和表面温度的演化规律。复合推进剂在冲击载荷下的应力-应变关系呈现出率相关、大变形的粘-超弹性质,同时伴随着自身温度的升高。复合推进剂在高应变率变形下,几乎所有的机械耗散能都转化为热能（自热效应）。为了描述复合推进剂高应变率力学性能,将朱-王-唐非线性粘弹性本构模型与Mooney-Rivlin超弹性本构模型相结合,构建了等温粘-超弹性本构模型。为了考虑自热效应,通过引入热软化函数对原有模型进行了修正,建立了复合推进剂的一维高应变率热粘-超弹性本构模型,较好地描述了冲击载荷下复合推进剂的自热效应对力学响应的影响。（2）进行了复合推进剂应变控制模式下的疲劳试验,同时为获取推进剂在疲劳加载下的温度场,借助非接触式测温装置实时采集了推进剂试件的表面温度。结果显示:由于基体的粘性,复合推进剂在动态加载下会出现自热效应,表现为其自身温度的升高。在高频高应变幅加载下,通过高分辨率红外热成像装置的实时监测,复合推进剂的局部温升最高可达80°C。疲劳加载下的自热效应促进了复合推进剂的疲劳损伤进程,削弱了复合推进剂的力学性能,具体表现为动态模量随疲劳加载次数的衰减。（3）采用“固有耗散”概念,并利用复合推进剂疲劳温升的演化规律,顺利地获取了复合推进剂的疲劳极限。根据热力学基本原理,建立了复合推进剂疲劳过程中的能量平衡方程。通过测量耗散率得到了复合推进剂疲劳中的能量存储率（储能率）,储能率反映了复合推进剂疲劳中的累积损伤,可作为快速预测疲劳寿命的指标。该方法与传统力学手段相比,可极大地提高工作效率,并具有较高的精度。（4）通过不可逆热力学、连续介质力学的基本定律和热流变简单材料的时间-温度等效原理,推导了线性粘弹性本构模型和线性热粘弹性本构模型。在Schapery本构模型的基础上,通过引入非线性函数的方法构建了非线性粘弹性本构模型,该模型考虑了自热效应与变形之间的耦合作用。本构模型体现了变形历史中的最大von Mises等效应力对非线性力学行为的影响,具有形式简洁、参数较少等特点。推导了非线性热粘弹性本构模型的数值算法,编写了基于Abaqus软件的用户子程序UMAT和UMATHT,经完整测试后成功地描述了复合推进剂在不同加载模式下的非线性力学行为和自热效应,通过应力场与温度场的耦合分析,验证了本构模型的预测能力。本研究加深了对动态载荷下复合推进剂的热力耦合特性的认识,为固体火箭发动机的装药设计、勤务处理等提供了重要的理论依据,具有一定的工程应用意义。
肖逸奇[10]（2019）在《涡轮叶片热障涂层服役可靠性评价及其应用研究》文中进行了进一步梳理热障涂层用于有内冷却结构的航空发动机热端部件上,可以显着地降低部件中金属基底的温度而提高部件寿命或者可提升航空发动机工作温度从而提升发动机性能、降低燃油消耗和污染物排放,已被广泛应用于军民用航空发动机和舰船、工业用燃气轮机当中。然而,由于热障涂层的服役环境极其恶劣,需承受冲蚀、高温氧化和腐蚀等多种载荷,导致涂层服役一定时间后不可避免的发生剥落。涂层一旦剥落,底层承力的金属因直接暴露于高温燃气下而快速失效,事故必然发生,从而影响生命、生产和国防安全。因此,研究其失效机理,预测涂层的服役寿命,防患于未然,则可极大地提升热障涂层的安全应用水平。然而,由于热障涂层本身是多孔的脆性材料,内含大量微孔洞和微裂纹等缺陷,导致其强度及相关参数具有很大的分散性和随机性,同时服役时的载荷也有很大的随机性,最终使得涂层的服役寿命也有很大分散性。基于确定性分析理论的寿命预测法无法考虑这些分散性从而存在根本性的缺陷。工程结构和机械结构的强度和载荷的随机性远没有热障涂层这么大,其安全设计与检验都摒弃基于确定性方法的安全系数法,转为采用基于概率分析的可靠性评价法,即把影响失效的各种量和寿命都看作随机量,以失效概率的大小来评价结构的安全性。由此,非常有必要使用可靠性评价方法来评判热障涂层的服役安全性。基于此,本文的创新性成果如下:（1）建立了考虑材料性能、微结构、环境分散性的热障涂层失效概率评价模型;基于NESSUS可靠性软件和FEM有限元方法,提出了涡轮叶片热障涂层可靠性建模与数值计算方法;采用概率敏感与Π定理理论,建立了可靠性的关键影响因素提炼方法。（2）发展了能模拟夹杂于高温燃气中的固体微粒在叶栅间运动状态的气固两相流数值模拟方法。建立了考虑热障涂层材料和力学以及微观结构等参数、冲蚀粒子速度和冲击角度等参数的冲蚀率模型。基于气固两相流数值模拟方法,模拟了燃气中夹带的大量颗粒在叶栅间的运动状态,并获得了真实情况下大量粒子对整个叶片表面涂层的破坏作用,结果表明由于工作叶片高速旋转,粒子以相对于涂层较大的速度冲击到涂层表面,使得工作叶片比导向叶片冲蚀更严重,且冲蚀严重的区域位于叶背面的前部和叶盆面的尾部。基于局部区域失效准则、冲蚀率模型和气固两相流数值方法建立了全叶面涂层冲蚀失效准则,完成了可靠性评价,并通过灵敏度分析得出涂层的断裂韧性及厚度对热障涂层可靠性影响最大。（3）发展了能模拟涡轮叶片热障涂层局部区域高温氧化失效的相场模型。模拟了失效过程并分析了相关因素对失效的影响。界面不平整时,导致涂层剥落的裂纹萌生于TGO层内的波峰区域。界面粗糙度越大,波峰处TGO生长越快,导致生长应力和热循环应力越大,涂层失效越快。当界面粗糙度A/L>1/4时,裂纹扩展后会穿过TGO与陶瓷层的界面进入陶瓷层,最后与萌生于相邻波峰处的裂纹连结于波谷表层方向的陶瓷层中,导致热障涂层完全剥离。界面粗糙度A/L<1/8时,萌生于TGO层内的裂纹会在TGO内继续扩展或者在TGO与陶瓷层界面处扩展,不会进入陶瓷中。而当界面粗糙度1/8<A/L<1/4时,裂纹扩展至界面附近时有可能出现分叉的现象,某一条支裂纹会往陶瓷层扩展,另一条支裂纹则会沿着界面扩展。评价了高温氧化环境下热障涂层的可靠性及影响因素。结果表明服役环境下,涡轮叶片表面的温度差虽然只有150200 K,但由于温度不均使得TGO生长速率不同,最终导致叶片表面不同部位的涂层失效概率相差达数十倍,如服役500小时后,叶片前缘迎风的局部区失效概率可达70%,而叶背厚部低温区失效概率仅为0.2%。通过概率灵敏度分析得出弹性模量、温度差是影响涂层可靠性的关键因素。（4）基于可靠性评价理论,使用热循环炉或热障涂层服役环境模拟装置对带涂层平板试片和涡轮叶片进行了热障涂层可靠性试验。将试验结果和理论评价结果进行了对比分析,验证了可靠性评价方法的可信度和实用性。另外,为了方便工程应用或从用户角度出发,还建立了热障涂层可靠性和传统寿命之间的转换方法;建立了涡轮叶片不同部位的热障涂层拥有不同重要度时热障涂层的性能评价方法。
二、热冲击下机械结构非线性热力耦合模型的建立（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、热冲击下机械结构非线性热力耦合模型的建立（论文提纲范文）
（1）近场动力学理论在脆性材料破坏研究中的应用现状（论文提纲范文）
| 1 PD理论基础 |
| 2 近场动力学理论在材料破坏行为方面的应用 |
| 2.1 准静态裂纹扩展研究 |
| 2.2 动态裂纹扩展研究 |
| 2.3 冲击破坏行为研究 |
| 3 结语 |
（2）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 |
（3）大型超导磁体复杂结构装配及运行过程中的多场力学问题研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 超导磁体结构及其应用概述 |
| 1.2 相关研究现状与进展 |
| 1.2.1 超导磁体多场行为分析的数值研究 |
| 1.2.2 超导磁体多场性能表征及多场行为实验研究 |
| 1.2.3 大型超导磁体复杂结构装配中的力学行为研究 |
| 1.3 面临的问题与挑战 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第二章 超导螺线管磁体结构装配设计及多场行为研究 |
| 2.1 超导螺线管磁体结构的多场力学行为分析模型 |
| 2.1.1 磁体绕制、降温及励磁过程的力学分析模型 |
| 2.1.2 有限元数值模型 |
| 2.2 单一超导螺线管磁体结构装配与运行过程中的力学行为分析 |
| 2.2.1 磁体结构基本特征及参数 |
| 2.2.2 磁体结构运行环境下的力学行为分析 |
| 2.2.3 实验验证及对比分析 |
| 2.3 组合超导螺线管磁体多场力学行为分析 |
| 2.3.1 磁体结构基本特征及参数 |
| 2.3.2 有限元数值分析与实验测试 |
| 2.3.3 结果与讨论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于Bladder&key异型超导磁体结构装配新技术及分析 |
| 3.1 基于Bladder&key的新装配系统研制 |
| 3.1.1 气-水压混合增压系统 |
| 3.1.2 Bladder&key的研制及性能测试 |
| 3.2 基于Bladder&Key装配的支撑结构力-热行为分析 |
| 3.2.1 基本方程与模型 |
| 3.2.2 有限元分析模型 |
| 3.2.3 装配及运行过程数值模拟与结果讨论 |
| 3.3 基于Bladder&Key装配的支撑结构实验测试 |
| 3.3.1 应变测量及实验过程 |
| 3.3.2 测试结果与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 超导离子源磁体样机结构设计及多场行为分析 |
| 4.1 超导离子源FECR磁体结构及参数 |
| 4.2 FECR磁体样机结构设计与系统组成 |
| 4.2.1 超导线圈系统 |
| 4.2.2 支撑结构系统 |
| 4.2.3 样机装配与加载流程 |
| 4.3 FECR磁体样机运行过程中电磁-力-热多场行为分析 |
| 4.3.1 磁体的电磁场分析 |
| 4.3.2 磁体的电磁-力-热行为分析 |
| 4.3.3 结果分析与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 超导离子源磁体样机假线圈装配及加载过程模拟分析与测试 |
| 5.1 超导离子源磁体样机假线圈结构及力-热行为分析 |
| 5.1.1 假线圈结构 |
| 5.1.2 磁体样机假线圈结构力-热行为分析 |
| 5.2 超导离子源磁体样机假线圈结构装配、加卸载过程实验测试 |
| 5.2.1 应变片的布置与粘贴 |
| 5.2.2 装配和加载 |
| 5.2.3 降温和回温过程 |
| 5.2.4 卸载和拆卸过程 |
| 5.3 超导离子源磁体样机假线圈结构测试全过程及模拟分析对比 |
| 5.3.1 接触压力结果对比分析 |
| 5.3.2 支撑结构应变结果及对比分析 |
| 5.3.3 假线圈应力结果及对比分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 超导离子源磁体样机超导线圈装配及运行测试 |
| 6.1 超导离子源FECR磁体样机超导线圈及结构组装 |
| 6.1.1 超导Nb_3Sn线圈组件 |
| 6.1.2 线圈和其支撑结构组装以及垫补 |
| 6.2 超导离子源磁体样机装配 |
| 6.2.1 径向装配和加载 |
| 6.2.2 轴向装配和加载 |
| 6.3 超导离子源磁体样机降温和运行过程中的测试 |
| 6.3.1 实验准备 |
| 6.3.2 降温过程与实验 |
| 6.3.3 加电励磁过程与实验 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（4）铁电材料的疲劳失效行为（论文提纲范文）
| 1 前言 |
| 2 研究现状 |
| 2.1 力疲劳 |
| 2.2 电疲劳 |
| 2.3 热疲劳 |
| 2.4 多场耦合下的疲劳 |
| 2.5 铁电薄膜的疲劳 |
| 3 结论与讨论 |
| 4 研究展望 |
| 4.1 有关铁电材料新体系的疲劳失效研究 |
| 4.2 有关铁电材料新应用的疲劳失效研究 |
（5）电热力作用下系统级封装（SiP）的力学仿真分析（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 SiP可靠性研究现状 |
| 1.3 SiP常见失效分析 |
| 1.3.1 倒装焊常见失效分析 |
| 1.3.2 TSV硅通孔常见失效分析 |
| 1.3.3 键合丝常见失效分析 |
| 1.3.4 芯片堆叠常见失效分析 |
| 1.4 多物理场耦合研究现状 |
| 1.5 论文研究内容 |
| 2 SiP等效仿真模型的建立及简化 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 SiP结构模型 |
| 2.3 SiP等效仿真方法研究 |
| 2.3.1 子模型法 |
| 2.3.2 非重点部位等效简化 |
| 2.4 SiP等效模型的建立 |
| 2.4.1 SiP整体等效仿真模型 |
| 2.4.2 芯片堆叠及键合丝等效模型 |
| 2.4.3 倒装焊等效仿真模型 |
| 2.4.4 TSV转接板等效仿真模型 |
| 2.5 网格划分 |
| 2.5.1 网格划分方法 |
| 2.5.2 网格无关性测试 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 热应力加载下SiP的可靠性分析 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 热应力可靠性基本理论 |
| 3.2.1 传热学基本理论 |
| 3.2.2 焊点材料的统一本构模型 |
| 3.2.3 热疲劳寿命理论 |
| 3.3 热应力下SiP有限元模型的计算 |
| 3.3.1 定义材料属性 |
| 3.3.2 确定边界条件 |
| 3.3.3 确定热应力负载条件 |
| 3.4 热应力下SiP可靠性 |
| 3.4.1 SiP整体可靠性分析 |
| 3.4.2 键合丝可靠性分析 |
| 3.4.3 芯片堆叠可靠性分析 |
| 3.4.4 倒装焊可靠性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 机械应力加载下SiP的可靠性分析 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 机械应力疲劳可靠性基本理论 |
| 4.3 机械应力下SiP有限元模型的计算 |
| 4.3.1 确定边界条件 |
| 4.3.2 确定机械应力负载条件 |
| 4.4 机械应力下SiP可靠性 |
| 4.4.1 SiP整体可靠性分析 |
| 4.4.2 键合丝可靠性分析 |
| 4.4.3 芯片堆叠可靠性分析 |
| 4.4.4 倒装焊可靠性分析 |
| 4.4.5 CCGA可靠性分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 电热力多物理场耦合下SiP的可靠性分析 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 多物理场耦合可靠性分析理论 |
| 5.2.1 多物理场的耦合关系 |
| 5.2.2 SiP热振耦合疲劳计算路线图 |
| 5.3 SiP多物理场耦合形式简化 |
| 5.3.1 电场与温度场的耦合 |
| 5.3.2 力场与温度场的耦合 |
| 5.3.3 力场与电场的耦合 |
| 5.3.4 耦合形式的确定 |
| 5.4 多物理场耦合作用下SiP有限元仿真计算 |
| 5.4.1 有限元仿真计算设置 |
| 5.4.2 多物理场耦合下SiP的求解分析设置 |
| 5.5 多物理场耦合作用下SiP可靠性 |
| 5.5.1 SiP整体的结构可靠性分析 |
| 5.5.2 倒装焊结构的疲劳可靠性分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（6）电动汽车电池系统电导线接头电-热-力耦合特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 课题的研究背景与意义 |
| §1.2 国内外研究现状 |
| §1.2.1 电动汽车电池系统研究现状 |
| §1.2.2 电池系统电连接技术研究 |
| §1.2.3 圆柱形锂电池正端盖结构组成 |
| §1.2.4 超声波铝丝焊接技术在电动汽车电池系统电连接上的运用原理 |
| §1.2.5 电池系统超声波铝丝焊接接头成形工艺过程 |
| §1.3 研究的主要内容 |
| 第二章 基本理论与研究方法 |
| §2.1 有限元方法的优势及其分析步骤 |
| §2.2 有限元软件COMSOL多物理场强耦合分析 |
| §2.2.1有限元软件COMSOL特点 |
| §2.2.2 电导线接头多物理场强耦合分析 |
| §2.3 导热过程能量传递特性分析 |
| §2.4 传热方式分析 |
| §2.5 三维电热力耦合理论 |
| §2.6 本章小结 |
| 第三章 电导线接头模型建立及仿真研究 |
| §3.1 电池系统电导线接头数值建模结构分析 |
| §3.2 电导线接头数值建模流程 |
| §3.3 电导线接头数值模型假设 |
| §3.4 接头几何模型的建立 |
| §3.5 实现多物理场强耦合方式的材料属性赋予 |
| §3.6 边界条件的处理和设置 |
| §3.7 有限元网格划分 |
| §3.8 求解器设置 |
| §3.9 多物理场耦合参数化扫描和辅助扫描的应用 |
| §3.10 本章小结 |
| 第四章 电导线接头多物理场强耦合特性分析 |
| §4.1 接头在不同放电倍率下的失效过程及危险部位分析 |
| §4.2 不同频率温度循环载荷下的电导线接头热力耦合失效分析 |
| §4.3 本章小结 |
| 第五章 电-热-力耦合场作用下外部环境和放电倍率对电导线接头应力的影响分析 |
| §5.1 电-热-力耦合场作用下外部环境温度对接头力学性能的影响 |
| §5.2 电-热-力耦合场作用下电导线接头散热条件对接头的影响分析 |
| §5.3 电-热-力耦合场作用下电池不同放电倍率对电导线接头应力变化分析 |
| §5.4 实际工况下电导线接头电-热-力耦合分析研究 |
| §5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| §6.1 研究工作总结 |
| §6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者在攻读硕士期间的主要研究成果 |
（7）柴油机活塞热—机耦合疲劳寿命评估方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 研究的目的和意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 活塞热负荷研究现状 |
| 1.3.2 活塞热疲劳研究现状 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 1.5 研究的技术路线 |
| 第二章 传热及强度的理论基础 |
| 2.1 导热微分方程 |
| 2.2 导热的定解条件 |
| 2.3 活塞应力分析理论 |
| 2.3.1 基本方程 |
| 2.3.2 边界条件 |
| 2.3.3 弹性力学问题的求解方法 |
| 2.3.4 有限元分析 |
| 2.4 疲劳寿命分析理论 |
| 2.4.1 疲劳的基本概念 |
| 2.4.2 影响疲劳寿命的主要因素 |
| 2.4.3 疲劳累积损伤理论 |
| 2.4.4 确定疲劳寿命的研究方法 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 活塞温度场有限元分析 |
| 3.1 活塞材料属性 |
| 3.2 三维模型的建立 |
| 3.3 模型边界条件的确定 |
| 3.4 活塞稳态温度场计算结果分析 |
| 3.5 活塞结构参数对活塞温度场的影响 |
| 3.5.1 内冷油腔不同位置对活塞温度的影响 |
| 3.5.2 喉口倒角半径对活塞温度的影响 |
| 3.5.3 销座长度对活塞温度的影响 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 活塞热—机耦合计算分析 |
| 4.1 活塞热应力分析 |
| 4.2 机械负荷作的边界条件 |
| 4.2.1 活塞顶面压力 |
| 4.2.2 活塞往复惯性力 |
| 4.2.3 活塞侧推力 |
| 4.2.4 裙部摩擦力 |
| 4.3 活塞的热—机耦合计算分析 |
| 4.3.1 活塞的热—机耦合应力分析 |
| 4.3.2 活塞的热—机耦合变形分析 |
| 4.4 活塞结构参数对耦合应力的影响 |
| 4.4.1 内冷油腔不同位置对活塞耦合应力的影响 |
| 4.4.2 喉口倒角半径对活塞耦合应力的影响 |
| 4.4.3 销座长度对活塞耦合应力的影响 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 活塞疲劳寿命预测分析 |
| 5.1 活塞疲劳寿命仿真分析流程 |
| 5.2 载荷谱的设定 |
| 5.3 材料设置 |
| 5.4 选择疲劳算法 |
| 5.5 活塞疲劳仿真结果分析 |
| 5.6 表面状态对疲劳仿真结果的影响 |
| 5.7 活塞结构参数对疲劳仿真结果的影响 |
| 5.7.1 内冷油腔不同位置对疲劳仿真结果的影响 |
| 5.7.2 喉口倒角半径对疲劳仿真结果的影响 |
| 5.7.3 销座长度对疲劳仿真结果的影响 |
| 5.8 小结 |
| 第六章 活塞疲劳试验研究 |
| 6.1 活塞热疲劳试验的工作原理 |
| 6.2 热疲劳试验台的系统组成 |
| 6.3 活塞热疲劳试验研究 |
| 6.3.1 试验边界 |
| 6.3.2 试验调试 |
| 6.3.3 试验参数设定 |
| 6.3.4 试验结果分析 |
| 6.4 改进后的活塞热疲劳试验研究 |
| 6.4.1 改进后的试验边界 |
| 6.4.2 改进后的试验结果分析 |
| 6.5 小结 |
| 第七章 全文总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读硕士学位期间项目经历及发表论文 |
| 附录 A 项目经历 |
| 附录 B 发表论文 |
| 附录 C 获奖情况 |
（8）三维编织复合材料高速冲击压缩响应的热氧老化效应和结构效应热力耦合分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 碳纤维增强复合材料热氧老化研究现状 |
| 1.2.1 碳纤维增强复合材料热氧老化机理 |
| 1.2.2 碳纤维增强复合材料热氧老化后力学性能 |
| 1.3 碳纤维增强聚合物基复合材料高速冲击响应 |
| 1.3.1 碳纤维增强聚合物基复合材料高速冲击机械响应 |
| 1.3.2 碳纤维增强聚合物基复合材料高速冲击热力耦合响应 |
| 1.4 研究目标及内容 |
| 1.5 本研究创新点 |
| 1.6 章节内容 |
| 第二章 三维编织碳纤维增强复合材料制备、测试及有限元模型构建 |
| 2.1 原材料 |
| 2.2 三维编织复合材料制造工艺 |
| 2.3 三维编织复合材料热氧老化实验 |
| 2.4 材料高速冲击压缩响应测试 |
| 2.5 傅里叶红外光谱测试 |
| 2.6 比热容测试 |
| 2.7 细观有限元模型建立 |
| 2.7.1 细观有限元几何模型 |
| 2.7.2 细观有限元材料模型 |
| 2.8 连续介质有限元模型建立 |
| 2.8.1 材料模型 |
| 2.8.2 几何模型 |
| 2.9 本章小结 |
| 第三章 三维编织复合材料瞬态热机械响应平面应变分析 |
| 3.1 非傅里叶热传导模型和分数阶导数 |
| 3.2 问题描述与基本方程 |
| 3.3 应力场和温度场求解 |
| 3.4 数值结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 高速冲击下三维编织复合材料内部热应力分析 |
| 4.1 编织结构对三维编织复合材料高速冲击压缩响应影响 |
| 4.2 两种材料模型及模型验证 |
| 4.3 编织结构对复合材料热应力影响 |
| 4.4 热应力对编织复合材料损伤失效影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 三维编织复合材料热氧老化前后冲击压缩响应 |
| 5.1 三维编织复合材料老化前后高速冲击压缩响应 |
| 5.2 环氧树脂热氧老化前后高速冲击压缩响应 |
| 5.3 三维编织复合材料热氧老化机理有限元分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 热氧老化及编织结构对编织复合材料冲击性能耦合效应分析 |
| 6.1 热氧老化及编织结构对复合材料冲击压缩性能耦合影响分析 |
| 6.2 热氧老化及编织结构对复合材料冲击性能耦合影响有限元分析 |
| 6.2.1 有限元模型验证 |
| 6.2.2 温度变化 |
| 6.2.3 热应变和热应力变化 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文 |
（9）动态载荷下复合固体推进剂的热力耦合特性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号说明 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 材料的热力耦合特性 |
| 1.2.2 实验技术的发展 |
| 1.2.3 本构模型及仿真方法的应用 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 冲击载荷下复合推进剂的热力耦合特性 |
| 2.1 瞬态测温技术与高应变率实验 |
| 2.1.1 材料 |
| 2.1.2 实验装置 |
| 2.1.3 输出电压与温度的关系 |
| 2.1.4 实验有效性分析 |
| 2.2 本构模型的建立与改进 |
| 2.2.1 功-热转化 |
| 2.2.2 粘-超弹性本构模型 |
| 2.2.3 本构模型的改进 |
| 2.3 关于红外测温方法的分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 循环载荷下复合推进剂的热力耦合特性 |
| 3.1 疲劳力学行为及自热效应 |
| 3.1.1 实验方法和步骤 |
| 3.1.2 力学行为分析 |
| 3.1.3 疲劳中的自热效应 |
| 3.2 红外热像法在疲劳参数获取中的应用 |
| 3.2.1 利用红外热像法快速获取疲劳极限 |
| 3.2.2 利用红外热像法快速获取疲劳寿命 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 复合推进剂的热力耦合本构模型 |
| 4.1 本构模型的建立 |
| 4.1.1 线性粘弹性本构模型 |
| 4.1.2 线性热粘弹性本构模型 |
| 4.1.3 非线性热粘弹性本构模型 |
| 4.2 本构模型的参数识别 |
| 4.2.1 利用DMA获取粘弹性参数 |
| 4.2.2 时温等效因子的获取方法 |
| 4.2.3 线性粘弹性应力极限的获取方法 |
| 4.3 生热方程的推导 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 热力耦合本构模型的数值开发及验证 |
| 5.1 线性粘弹性本构模型的数值算法 |
| 5.1.1 应力和Jacobian矩阵的更新 |
| 5.1.2 能量耗散 |
| 5.2 线性热粘弹性本构模型的数值算法与验证 |
| 5.2.1 数值算法 |
| 5.2.2 线性模型子程序的编写与验证 |
| 5.3 非线性热粘弹性本构模型的二次开发 |
| 5.3.1 数值算法 |
| 5.3.2 非线性模型子程序的编写 |
| 5.4 非线性热粘弹性本构模型与数值算法的验证 |
| 5.4.1 疲劳实验 |
| 5.4.2 单轴拉伸实验 |
| 5.4.3 自热效应及其影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 未来展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录 A 线性热粘弹性本构模型的热力学推导 |
| 附录 B 生热方程的推导 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 一、发表的学术论文 |
| 二、申请的发明专利 |
| 三、参加的科学研究情况 |
（10）涡轮叶片热障涂层服役可靠性评价及其应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 热障涂层的重大需求与发展瓶颈 |
| 1.1.1 航空发动机对热障涂层的重大需求 |
| 1.1.2 热障涂层及其典型结构特征 |
| 1.1.3 热障涂层的剥落瓶颈 |
| 1.2 剥落失效的研究现状与困境 |
| 1.2.1 诱导热障涂层剥落的关键因素 |
| 1.2.2 基于寿命理念的关键破坏模式预测 |
| 1.2.3 剥落寿命研究面临的困境 |
| 1.3 热障涂层可靠性理念的优势与研究挑战 |
| 1.3.1 结构可靠性的基本概念 |
| 1.3.2 热障涂层服役可靠性评价的优势 |
| 1.3.3 热障涂层可靠性评价的研究现状与挑战 |
| 1.4 本文的选题依据与研究内容 |
| 1.4.1 本文的选题依据 |
| 1.4.2 本文的主要内容 |
| 第2章 涡轮叶片热障涂层服役可靠性评价的总体思路与关键技术 |
| 2.1 涡轮叶片热障涂层服役可靠性评价的总体思路 |
| 2.2 典型破坏模式及其准则 |
| 2.3 材料、结构与环境参数的随机性及其分布规律 |
| 2.4 可靠性理论 |
| 2.4.1 Monte-Carlo抽样方法 |
| 2.4.2 均值法与改进均值法 |
| 2.5 基于NESSUS和有限元软件的涡轮叶片可靠性计算方法 |
| 2.6 灵敏度分析与关键影响因素提炼方法 |
| 2.7 基于П定理的参数优化 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 高温气流下涡轮叶片热障涂层的冲蚀服役可靠性评价 |
| 3.1 热障涂层冲蚀率模型 |
| 3.2 高温气流下涡轮叶片热障涂层冲蚀破坏的数值模拟与分析 |
| 3.2.1 冲蚀失效数值模拟基本理论 |
| 3.2.2 涡轮叶片热障涂层冲蚀的有限元建模 |
| 3.2.3 冲蚀破坏模拟及机制分析 |
| 3.3 涡轮叶片热障涂层冲蚀失效准则 |
| 3.4 影响冲蚀失效各参数的统计特征分析 |
| 3.5 冲蚀服役可靠性评价 |
| 3.6 冲蚀失效关键影响因素分析 |
| 3.6.1 基于可靠性灵敏度的关键影响因素分析 |
| 3.6.2 基于П定理的影响因素分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 涡轮叶片热障涂层界面氧化的可靠性评价 |
| 4.1 基于相场理论的热障涂层界面氧化破坏机制分析 |
| 4.1.1 氧化诱导涂层开裂的相场模型 |
| 4.1.2 界面断裂相场模型的经典案例验证 |
| 4.1.3 热循环条件下氧化诱导裂纹扩展的相场模拟 |
| 4.2 热障涂层界面氧化失效准则的建立 |
| 4.2.1 基于相场法的热障涂层界面氧化失效准则 |
| 4.2.2 基于临界能量释放率的热障涂层界面氧化失效准则 |
| 4.3 氧化影响参数的统计特征分析 |
| 4.4 热障涂层界面氧化失效可靠性评价 |
| 4.5 界面氧化关键因素分析 |
| 4.5.1 基于可靠性灵敏度的影响因素分析 |
| 4.5.2 基于П定理的影响因素分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 涡轮叶片热障涂层可靠性评价的应用研究 |
| 5.1 可靠性理论在涡轮叶片热障涂层热震性能评价中的应用 |
| 5.2 可靠性理论在涡轮叶片热障涂层燃气热冲击性能评价中的应用 |
| 5.3 服役环境下涡轮叶片热障涂层氧化失效的可靠性评价 |
| 5.4 服役可靠性与寿命预测的转换 |
| 5.5 涡轮叶片热障涂层失效权重的分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 总结 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 个人简历和在校期间取得的学术成果 |
四、热冲击下机械结构非线性热力耦合模型的建立（论文参考文献）
- [1]近场动力学理论在脆性材料破坏研究中的应用现状[J]. 王玲玲,曹俊鑫,赵银霜,程想,孔德文. 贵州大学学报(自然科学版), 2021(03)
- [2]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)
- [3]大型超导磁体复杂结构装配及运行过程中的多场力学问题研究[D]. 吴北民. 兰州大学, 2021
- [4]铁电材料的疲劳失效行为[J]. 陈渝,周华将,谢少雄,徐倩,朱建国,王清远. 力学进展, 2021(04)
- [5]电热力作用下系统级封装（SiP）的力学仿真分析[D]. 邢前. 北京交通大学, 2021(02)
- [6]电动汽车电池系统电导线接头电-热-力耦合特性研究[D]. 王永峰. 桂林电子科技大学, 2020(02)
- [7]柴油机活塞热—机耦合疲劳寿命评估方法研究[D]. 周毅. 昆明理工大学, 2020(04)
- [8]三维编织复合材料高速冲击压缩响应的热氧老化效应和结构效应热力耦合分析[D]. 刘胜凯. 东华大学, 2020(01)
- [9]动态载荷下复合固体推进剂的热力耦合特性[D]. 童心. 南京理工大学, 2020(02)
- [10]涡轮叶片热障涂层服役可靠性评价及其应用研究[D]. 肖逸奇. 湘潭大学, 2019(12)