一、ANALYSIS OF TRANSIENT THERMAL STRESS IN CYLINDRICALLY ORTHOTROPIC TUBES（论文文献综述）
孙勇敢[1]（2020）在《环境载荷对弹性边界条件下板壳结构声学性能影响研究》文中研究指明舰艇、航空航天、建筑等工程领域中的振动和噪声问题一直被国内外学者所关注。实际工程结构通常有复杂的边界条件并遭受各种载荷,恶劣的环境载荷甚至会造成结构的破坏,这些都会影响实际结构的动态性能和声学性能,因此,建立符合实际的物理模型对于准确预报结构的动力学性能和声学性能至关重要。另外,如何实现轻质结构的宽频减振降噪也是国内外科研工作者研究的热点,周期性结构在特定频率内所具有的阻止弹性波传播的带隙特性为结构的减振降噪提供一种新的思路,但目前计算周期性带隙结构基本上都假定元胞单元之间的连接方式是刚性固定的,这种理想化的元胞单元边界连接方式不利于局部共振带隙结构的实际应用,同时研究设计轻质、低声辐射及隔声性能优良的结构也具有非常重要的理论意义和实用价值。针对上述问题,本论文以舰艇工程中常见的静压力（或静水压力）、热等环境载荷和局部板壳结构为研究对象,建立了环境载荷对弹性边界条件下板壳结构声学性能影响计算模型,分析了弹性边界条件（或弹性连接）、力载荷、热载荷、损伤等对板壳结构声学性能的影响。此外,还建立了基于元胞单元弹性连接的局部共振板结构的计算模型,讨论了元胞单元弹性连接刚度对局部共振板结构带隙及动态性能的影响,并提出了基于多带隙局域共振结构阻尼及多频谐振作用的宽带隙设计方法。本论文主要内容和成果如下:（1）将弹性基础刚度、边界刚度及弹性连接刚度计入总体刚度矩阵,建立了加筋板、加筋板-圆柱壳耦合结构振动声辐射计算模型,讨论了弹性基础刚度、边界刚度及弹性连接刚度对板壳结构振动声学性能的影响。结果表明,从自由边界—简支边界—刚性固定边界过渡过程中,存在两个固有频率急剧增加的阶段,在实际结构振动计算时要特别注意,以免引起大的误差。同时边界支持刚度是影响结构声辐射效率的重要参数,“软”边界有助于降低结构声辐射效率。当支持边界刚度足够大,增加弹性基础刚度时,加筋板声辐射效率变化较小,但增加弹性基础刚度可以减小结构表面速度均方值,从而降低结构低频辐射噪声,同时弹性基础范围、弹性基础位置等可能影响结构辐射声功率减小的幅值。另外,耦合结构的模态可分为单一结构模态和多个结构耦合模态,当连接刚度增加时,耦合结构的均方速度曲线和辐射声功率曲线均向高频移动且共振峰值增加,共振频率数目减少。（2）计算了面内载荷作用下加筋板结构振动声辐射性能,并通过引入多个随机入射角、振幅、相位角的平面波相互叠加来模拟混响声场,建立了静压力下混响声场激励的加筋板隔声性能计算模型,该模型可用于静压力作用时结构低频隔声性能修正。在此基础上,建立了静（水）压下加筋板-圆柱壳弹性耦合结构水下声辐射性能计算模型,该模型允许结构具有任意复杂的弹性边界和结构之间的弹性连接方式,计及了静（水）压力引起的应力刚度并给出了其显式表达式。另外,还建立了局部热载荷下任意边界条件层合板结构振动及声辐射的计算模型,研究了边界条件、受热位置、受热面积等对板结构临界温度、振动频率以及结构声辐射性能的影响,提高了实际环境中复杂结构声辐射性能预报的准确性。（3）建立了基于元胞单元弹性连接的局部共振板结构的计算模型,研究了元胞单元弹性连接刚度对局部共振结构带隙及动态性能的影响。数值结果表明,存在一个元胞单元弹性连接刚度范围,在此范围内连接刚度增加时,局部共振结构带隙频率及抑制弹性波的程度迅速增加,而大于此范围时,局部共振结构带隙频率及抑制弹性波的程度基本不变,这一发现拓宽了利用局部共振结构进行振动与噪声控制的应用范围。另外,单带隙局部共振结构形成的低频带隙通常较窄且带隙附近又易出现隔声低谷。为克服上述缺点,首先,研究了边界条件、载荷、弹簧系统频率对结构带隙的影响;其次,建立了局部共振多带隙板结构及其局部共振带隙板-圆柱壳弹性耦合结构声辐射性能计算模型,研究了结构阻尼对结构声辐射性能的影响;最后,在此基础上计算了混响声场激励的多带隙局部共振板结构隔声性能,提出了基于共振结构阻尼、多频谐振作用的结构宽带隙设计方法,该方法不以牺牲结构刚度和增大结构质量为代价,并且受约束、环境载荷、材料等影响较小,既实现了远高于原结构的宽带隔声量,又消除了带隙附近的隔声低谷,为轻质、低声辐射及隔声性能优良的实际结构设计提供参考。（4）基于复合材料各向异性损伤本构关系,建立了力-热载荷引起的结构损伤对加筋圆柱壳声辐射性能影响计算模型,分析了损伤对复合材料圆柱壳的声辐射性能的影响。结果表明,当温度载荷和外压力载荷作用于加筋圆柱壳结构时,圆柱壳和横向筋单元要先于纵向筋发生损伤,并且随着结构损伤程度的增加,加筋圆柱壳结构刚度减小,基频逐渐变小。损伤程度较小时,加筋圆柱壳结构的均方速度、辐射声功率和声辐射效率变化较小;损伤程度较大时,加筋圆柱壳结构的均方速度、辐射声功率和声辐射效率变化与频率相关:中低频时,加筋圆柱壳结构均方速度及辐射声功率均明显增加,加筋圆柱壳表面均方速度曲线和辐射声功率曲线明显向低频移动,高频时,结构的声辐射效率减小,辐射声功率也随之减小。
刘灏良[2]（2020）在《碳纤维复合材料激光辐照效应数值模拟研究》文中研究说明高能激光由于其功率大,能量集中等特点,使得激光与物质相互作用时在材料表面或内部产生一系列的物化反应导致材料损伤或者破坏。碳纤维环氧树脂复合材料拥有高强度、低密度、耐高温等特性得到广泛应用,由于碳纤维材料的热导率与弹性模量均为正交各向异性,激光与其相互作用机理复杂,温度场与应力场研究均十分困难,目前对于激光与碳纤维材料的相互作用研究集中在材料受激光辐照温度场及激光辐照时的极限应力拉伸强度,激光辐照下的两种效应耦合即热力耦合效应目前研究公开报道很少。此外碳纤维材料目标几何形状及碳纤维材料与金属部件结合下的激光辐照热力研究不仅具有挑战性,同时也具有重要的理论意义和应用价值的。考虑实际激光跟瞄系统的机械性能和大气环境的影响下,高能激光系统辐照目标的到靶光斑具有时空运动特性,其光斑运动范围及速度对激光辐照一定形状碳纤维目标的温升效果影响研究可为高能激光系统辐照目标的效果评估提供理论支持。本文首先针对碳纤维环氧树脂层合材料的物理特性,基于在碳纤维层合板中的三维热传导方程,利用COMSOL仿真软件,对碳纤维材料各向异性的热物性参数和结构特性建模并系统仿真激光辐照下碳纤维层合材料的温升分布和应力分布,详细分析了碳纤维层合板热应力分布的规律,同时对比了不同功率下碳纤维材料的温度场和达到碳纤维升华温度的时间。论文还仿真分析激光辐照碳纤维圆柱壳体的热力效应,并与具有合金钢内壳的碳纤维圆柱壳的目标受激光辐照的热力特性、烧蚀时间进行差异对比,仿真结果表明具有合金钢内壳的碳纤维壳体的热力学性能得到显着提升。研究结果对认识碳纤维的热力规律以及激光辐照特定目标下的碳纤维材料的热力分布具有重要的参考价值。在对激光辐照碳纤维复合材料及圆柱壳体目标的热应力的研究基础上,基于高能激光系统跟瞄精度偏差对到靶激光光斑抖动的影响,对不同抖动程度的光斑分别建立光束模型,系统仿真了光斑在运动时辐照目标的温升效果,同时归纳出激光辐照目标的温升效率受激光光束抖动半径的影响规律,最后总结不同跟瞄状态下的激光对目标的辐照效率,该研究结果为高能激光系统的跟瞄精度对激光的辐照效率影响分析提供理论支持。
李增林[3]（2020）在《蓝宝石-氮化镓异质膜系统残余应力数值模拟研究》文中进行了进一步梳理GaN是一种重要的宽禁带半导体材料,广泛用于制备高亮度LED、半导体激光器和大功率电子设备。在蓝宝石（α-Al2O3）衬底上生长的GaN由于其与蓝宝石衬底之间存在较大的晶格失配和热膨胀失配,所以在生长过程中存在较大的应力,常导致GaN薄膜的翘曲和开裂,这些缺陷的存在对于生长满足器件质量要求的GaN材料影响很大。本文利用有限元分析软件ANSYS APDL,模拟分析了蓝宝石-氮化镓异质膜系统冷却过程中系统界面应力的分布、影响因素以及残余应力的演化过程。主要研究结果如下:1、蓝宝石-氮化镓异质膜系统的界面应力沿径向整体分布均匀,只在边缘处界面应力发生突变,边缘处应力很大。在保持蓝宝石衬底厚度不变并忽略边缘效应的条件下,随着GaN薄膜厚度的增加,系统界面应力存在极大值和极小值;2、在忽略边缘效应的条件下,改变蓝宝石衬底厚度并增加GaN膜厚,系统界面应力存在极大值和极小值。值得注意的是,此极小值点总是在蓝宝石衬底与GaN膜厚度之比约为4.3左右时出现。因此,系统界面应力大小并非只取决于二者的热膨胀系数差异,界面应力受膜厚比的影响也很大;3、为了探究降温速率对薄膜系统热应力的影响,取典型的4英寸蓝宝石衬底厚度650μm,GaN膜厚150μm;进行了从生长温度（1373K）冷却至800K过程的非稳态数值模拟计算。模拟发现,由于晶格失配产生的应力要远远大于因热失配产生的应力;4、蓝宝石-氮化镓异质膜系统各向正交异性材料对系统残余应力的分布影响很大。由于异质膜界面材料性质发生突变及边缘效应,在薄膜系统界面的边缘位置应力比较集中,这里的局部应力很可能会超过材料强度而发生断裂,从而引发裂纹或分层;5、添加AlN缓冲层可以明显降低异质膜界面应力,且AlN缓冲层的最佳厚度约为60nm。
程思凡[4]（2020）在《热噪声环境下箭体结构振动分析》文中指出随着高超音速新型地空火箭的发展,箭体结构会面临严酷的热、振动、噪声等复合载荷环境。这种环境下,箭体结构的热应力、热变形问题变得更加突出,热对结构的稳定性及动态特性产生影响,箭体结构的响应变得复杂。由于加筋圆柱壳结构大约占整个箭体结构的80%左右,本文将箭体结构简化为加筋圆柱壳模型,进行热屈曲、热模态和热噪声响应分析。本文基于Donnel的薄壳理论,建立了加筋圆柱壳的热屈曲方程,分别通过理论和仿真计算得到了临界屈曲温度,分析了临界屈曲温度存在差异的原因。建立了加筋圆柱壳的动力学基本方程,应用伽辽金原理和摄动法得到了加筋圆柱壳结构的振动频率,并通过Ansys对加筋圆柱壳结构不同温度下的模态频率和模态振型进行了仿真分析,讨论了不同温度下结构模态的变化规律。热噪声作用下,随着温度的增加加筋圆柱壳的振动跨越线性和非线性阶段,以高斯白噪声作为噪声载荷,采用实模态叠加法预测线性随机振动响应,等效线性化法预测非线性随机振动响应。对不同温度下简支加筋圆柱壳的随机振动响应进行了仿真分析,讨论了在热屈曲后噪声激励引起加筋圆柱壳结构跳变的现象。
胡朝斌[5]（2020）在《内弹道精细化建模及其在身管烧蚀磨损研究中的应用》文中认为火炮身管在高温高压火药燃气作用下的烧蚀磨损不可避免。为了深入研究火炮身管烧蚀磨损,需要对决定身管烧蚀磨损的内弹道载荷做深入研究。精细化的内弹道过程数学模型和高精度的数值求解方法对于内弹道载荷的研究至关重要。但火炮膛内高温高压火药燃气和非线性的弹炮接触碰撞环境使得目前的数学模型和求解方法大都是基于大量简化假设而构建的。为了建立精细化的装药内弹道燃烧过程数学模型和准确可靠的数值求解方法,本文在前人工作的基础上,分别深入研究了考虑弹带挤进过程的弹炮非线性耦合问题、装药内弹道燃烧与弹炮相互作用耦合计算问题、身管瞬态热传导与内弹道过程耦合计算问题以及身管烧蚀磨损数值求解框架构建问题。基于对内弹道过程所涉及的物理化学过程相关关键问题的深入研究,构建了更为精细化的装药内弹道燃烧过程数学模型和数值求解框架,为内弹道研究、装药设计和火炮使用提供了理论和应用支持。具体内容如下:a)弹炮非线性相互作用过程的耦合研究:针对涉及材料损伤失效的固体瞬态接触碰撞问题,分别应用有限元法（FEM）、有限元-光滑粒子流耦合方法（FEM-SPH）以及欧拉-拉格朗日耦合方法（CEL）对涉及材料塑性大变形和损伤失效的固体力学问题做了分析,并对弹丸挤进身管的过程做了模拟研究,分析了不同方法模拟弹丸瞬态挤进过程的效果。该问题的研究为后期内弹道燃烧过程与弹炮机械相互作用过程的耦合计算提供了可靠的非线性结构响应计算方法。b)经典内弹道过程与弹炮机械相互作用过程的耦合计算研究:针对经典内弹道理论中关于弹炮机械相互作用的简化假设,分析了装药内弹道燃烧过程中能量的转化过程,改进了经典内弹道过程能量方程,构建了经典内弹道燃烧过程与弹炮机械相互作用过程的耦合计算模型,并基于耦合计算模型分析了弹炮结构参数对内弹道过程的影响。c)两相流内弹道过程与弹炮机械相互作用过程的耦合计算研究:针对火炮膛内多相反应流场中涉及的高温-高压瞬态效应、弹底处移动边界处理、激波和火焰波等流场强间断现象,构建并验证了Godunov类计算格式与弹炮机械相互作用过程的耦合计算模型。基于耦合计算模型,分析了作用在身管内壁上的分布压力载荷对弹炮相互作用过程和内弹道燃烧过程的影响,计算结果表明膛内分布压力载荷对内弹道过程的影响不可忽视。d)身管瞬态热传导过程与装药内弹道燃烧过程的耦合计算研究:针对内弹道模型中关于火药燃气系统热散失的简化假设,分别改进了经典内弹道模型中的能量转化方程和内弹道多相流模型中的气相能量方程,建立了装药内弹道燃烧过程与身管瞬态热传导过程的实时双向耦合计算模型。基于耦合计算模型和耦合计算方法,分析了不同内弹道模型中热散失与身管瞬态热传导的相互影响。结果表明,两相流模型在内弹道起始阶段和身管坡膛区域的参数分布更符合实际情况。e)身管烧蚀磨损与装药内弹道燃烧耦合计算框架研究:针对不可避免的身管烧蚀磨损现象,分析了身管烧蚀对内弹道过程的影响,提供了在身管不同寿命期保持内弹道性能一致性的方法;基于已构建的精细化的内弹道过程模型和计算框架,提出了火炮身管不同寿命期内弹道性能变化的快速推进求解方法,研究了身管内壁在不同寿命期的退化规律及其对内弹道过程的影响,并分析了射击频率对身管烧蚀磨损的影响,最后定性分析了身管内壁磨损退化的机理。
郭颖[6]（2019）在《饱和多孔地基广义热-水-力耦合问题动力响应研究》文中研究指明多场耦合问题是岩土工程、工程地质等众多工程领域研究中的重点内容,该问题主要涉及了工程热物理学科与众多学科的广泛交叉。在多场耦合的情况下,如何确定土体孔隙水的渗流、热量的传递、组分物质或者污染物的迁移与扩散等多种过程一直是国内外岩土工程领域迫切需要解决的问题。该问题的解决可以为很多工程领域提供必要的理论基础和分析手段,对进一步指导实际工程施工具有不可或缺的意义。本文主要采用正则模态法从Biot波动理论出发,进一步引入对经典的Fourier热传导定律进行修正的热传导定律和Darcy定律,从而达到可以研究和分析饱和多孔地基热-水-力耦合动力响应问题的目的;进一步考虑土体的流变性,深入分析了各向同性饱和多孔粘弹性地基在外荷载作用下各物理量的分布情况;继而又考虑了土体的各向异性的特质,更进一步深入分析了各向异性饱和多孔弹性地基中土体参数变化对各物理量的影响,对比了各向同性和各向异性饱和多孔弹性地基在研究热-水-力耦合问题时的差异。主要工作和研究成果如下:（1）在Biot波动理论的基础上,引入修正的Fourier热传导定律和广义Darcy定律,建立了可用于描述饱和多孔弹性地基中应力场、渗流场和温度场之间的耦合关系的各向同性饱和多孔弹性地基的热-水-力耦合动力响应模型。并引入了正则模态法对该地基耦合问题进行求解,为研究和分析饱和多孔地基耦合问题提供了有效的研究模型和分析方法。（2）对于时间微观但空间宏观的饱和多孔弹性地基的热-水-力耦合问题,根据已建的饱和多孔弹性地基的热-水-力耦合动力响应模型,结合边界条件采用正则模态法得到了地基上表面受到外荷载作用时各无量纲物理量（无量纲超孔隙水压力、竖向位移、竖向应力和温度）的解析表达,最终分析了所考虑的各物理量的变化规律。通过对新建模型的适当简化以及一定的退化即可得到不考虑孔隙水的热-力耦合地基动力模型,探讨和分析了不同地基模型受到外荷载作用时的差异,并给出了不同地基的适用条件。采用退化成为静态问题的方法和用Flex PDE软件对相同动态问题进行数值模拟的方法对该地基模型的合理性、正则模态法在求解该问题时的适用性以及解析解的可靠性进行了验证。从算例结果可以看出:孔隙水、荷载频率以及热载子驰豫时间因子等参数的变化均会对所涉及的物理量有一定的影响。力源作用下,孔隙水的存在使得除超孔隙水压力外增大最明显的物理量增大了 3 0%以上,而热源作用时,除超孔隙水压力外增大最明显的物理量增大了 45%以上。（3）考虑土体的流变性特性,在上述饱和多孔弹性地基的热-水-力耦合动力响应模型的基础上引入考虑粘弹松弛时间因子的Kelvin-Voigt粘弹性模型,结合边界条件着重分析了荷载频率、粘弹性松弛时间因子、渗透系数、作用时间、孔隙率等参数变化时各物理量的分布情况。同样采用退化成为静态问题的方法和用Flex PDE软件对相同动态问题进行数值模拟的方法对该地基模型的合理性、正则模态法在求解该问题时的适用性以及解析解的可靠性进行了验证。从算例结果可以看出:粘弹性松弛时间因子α0和α1、渗透系数以及孔隙率对各无量纲量的影响与外荷载的种类息息相关。此外,除了地基上表面受到热源作用的无量纲温度外,粘弹性地基中各物理量在受到外荷载作用后均有明显的滞后现象。（4）考虑到天然的土体由于沉积过程、应力分布等不同,通常会显现出一些各向异性的特性,根据分数阶微积分理论,结合了 Riemann-Liouville积分算子建立了各向异性饱和多孔弹性地基的热-水-力耦合动力响应模型,采用正则模态法得到了地基上表面受到不同外荷载作用时各物理量的解析解。着重分析了荷载频率、分数阶系数、热传导系数各向异性参数以及渗透系数各向异性参数变化对各无量纲量的影响。当分数阶系数取一且物理意义相同的各向异性的参数均取为同一个数值时,该问题的理论模型即可退化成与各向同性饱和多孔弹性地基的热-水-力耦合动力响应模型一致的地基模型,从而验证了该地基模型的合理性。结果表明:在地基受到力源作用时,分数阶系数变化仅对无量纲温度有明显的影响,但当地基受到热源作用时,分数阶系数变化对所有物理量均有显着影响;随着热传导各向异性参数增大,地基上表面受到力源作用时的无量纲超孔隙水压力外的所有物理量均逐渐增大。分数阶系数的存在使得热传导系数各向异性参数变化对各物理量的影响更明显了;渗透系数各向异性参数变化对地基上表面受到热源作用时的无量纲温度外所考虑的物理量均有明显的影响,对部分物理量的扰动深度也有明显的影响,地基上表面受到力源作用时,当渗透系数各向异性参数为φ1=1时,超孔隙水压力曲线在深度为z=4.5处基本就衰减为零,竖向应力曲线在深度为z=2.5处基本就衰减为零;而当渗透系数各向异性参数为φ1=2时,超孔隙水压力曲线扰动深度增大至z=6深度处,竖向应力曲线扰动深度增大至z=5深度处。本文的研究成果不但可为地基的设计和破坏机理研究奠定一定的理论基础并提供一定的技术支持,而且还能够对深入了解地基中所发生的渗流和传热过程等问题提供一定的借鉴和参考。
王树森[7]（2019）在《各向异性材料的无网格法热弹性分析及热力耦合拓扑优化研究》文中认为复合材料结构的热弹性分析和结构优化设计是当前研究的热点,也是具有挑战性的研究课题。目前,复合材料结构的热弹性分析和结构优化设计主要是基于网格类的数值计算方法,对于复杂的三维问题,其前处理工作量往往比计算求解过程还大,计算精度也严重受网格质量制约;尤其是在求解移动边界和优化设计等问题时,网格易发生扭曲或畸变,需要对计算域进行网格重构。无网格法是一种迅速发展的数值方法,其形函数构造无需依赖网格,并可构造高阶场函数,计算精度大大提高;同时在拓扑优化中能有效克服网格依赖性和棋盘格等数值不稳定性问题。本文基于无网格伽辽金法（the element-free Galerkin method,EFGM）研究各向异性材料的热弹性问题,并在热弹性分析的基础上建立各向异性材料EFG热力耦合拓扑优化模型,对各向异性结构的热力耦合多目标拓扑优化问题进行研究。主要研究内容包括:（1）结合热弹性力学理论,建立了热载荷和机械载荷共同作用下的正交各向异性材料稳态热弹性问题的无网格法计算模型。利用罚函数法处理本质边界条件,给出了罚因子的合理取值范围,采用实际工程算例验证了计算模型的正确性,并探讨了各向异性结构的材料方向角和正交各向异性材料因子对EFG稳态热变形和热应力的影响规律。（2）建立了正交各向异性材料瞬态热弹性问题的无网格法计算模型,采用隐式向后差分格式离散时间域,并通过复杂几何形状的工程算例验证了计算模型和计算程序的正确性。探讨了时间步长对无网格EFG法计算稳定性的影响,给出了合理的时间步长,讨论了无网格伽辽金法中权函数对计算精度的影响,同时研究了各向异性结构的材料方向角和正交各向异性材料因子对EFG瞬态热变形和热应力的影响规律,将任意时刻的EFG与有限元结果进行了对比,表明了EFG法在计算精度和数值稳定性方面的优势。（3）基于EFG法和变密度法,建立了各向异性材料的EFG热力耦合多目标拓扑优化的数学模型,并与FEM结果对比验证了拓扑优化模型的正确性。同时,探讨了权值、正交各向异性材料因子、材料方向角及体积分数对EFG热力耦合多目标拓扑优化结果的影响规律,并采用3D打印技术加工了EFG拓扑优化结构,结果表明利用EFG多目标拓扑优化模型得到的结构边界清晰,易于加工。最后,对拓扑优化前后的结构进行了无网格传热分析和静力学分析,通过对比验证了所得最优拓扑结构的有效性。本文基于无网格法研究了热载荷和机械载荷共同作用下的各向异性材料热弹性分析及热力耦合拓扑优化问题,结果表明EFG法的计算结果具有较高的计算精度,且适应于二维和三维复杂工程问题的热应力和热变形计算。同时,EFG热力耦合拓扑优化结构轮廓清晰,易于加工,促进了拓扑优化方法在工程中的应用,论文研究具有较好的理论意义和工程应用价值。
佟兵[8]（2019）在《拉伸载荷下非金属粘结型柔性立管静力分析》文中研究指明深水是油气资源勘探开发的重要领域,在开发过程中离不开海洋装备的支持,管道作为重要的输送设备一直受到各方面的关注。随着水深加大,传统的钢制管道因其自身的缺陷而存在发展瓶颈,开发一种新型管道势在必行。在柔性管道中,非金属粘结型的,以热塑性材料为基体,以纤维为增强体的复合材料管道,凭借其重量轻、耐腐蚀、柔性好等优点在众多新型管道中脱颖而出,但其关键技术却被国外公司所垄断,目前在国内关于基础理论的研究开展的也相对较少,本文研究热塑性纤维缠绕复合柔性管在拉伸及温度作用下的力学性能。本文以热塑性纤维缠绕复合材料柔性管为研究对象,通过分析管道在受拉过程中的几何变形,对管道截面进行简化,并根据层数将圆管截面分割成多个圆环结构,通过位移连续条件构建整体应力应变关系,结合弹塑性材料本构关系,构建拉伸作用下的力学模型,利用MATLAB的符号求解器和强大的数值求解能力进行求解,分析了增强层数、纤维角度、纤维数量等参数的影响,获得了管道在整个拉伸过程中的力学性能。在温度作用下,通过热传导方程确定管道温度分布及温度梯度,将温度应力引入模型整体应力应变关系中,考虑不同温度下热塑性基体材料的性能,获得了温度对管道整体拉伸性能的影响。研究发现:影响纤维缠绕复合管抗拉性能的主要因素是纤维的缠绕角度,缠绕角度越小,复合管的抗拉性能越好,减小纤维缠绕角度或增加小缠绕角度铺层含量,可以显着提高复合管道的抗拉能力。本文提出的两种提高管道抗拉能力的方法,以±45°为界,在缠绕角度大于±45°时,增大内衬层厚度的提升效果要优于增大增强层数,在缠绕角度小于±45°时,增大增强层数的提升效果要优于增大内衬层厚度,而且小角度增强层的提升效果远比大角度明显。温度对抗拉性能的影响非常显着,整体温度与拉伸载荷呈线性反比关系,整体温度越低,管道的抗拉能力越强,但会更早的进入屈服阶段,管道内外表面的温差对纤维的影响最为明显。
荣腾龙[9]（2019）在《深部煤体多场耦合作用下渗透率演化规律研究》文中研究说明深部煤体的赋存环境具有“高地应力、高温、高渗透压”的“三高”特征,同时深部开采中煤岩体还具有强扰动和强时效的工程响应。“三高”特征在采掘活动中显着影响煤体渗透率的变化,而开采扰动形成的采动裂隙能够有效提高煤层渗透率。因此掌握多场耦合影响和开采扰动下深部煤体渗透率的演化规律对于防治深部煤与瓦斯突出等灾害、实现煤与瓦斯共采等技术来说至关重要。目前,煤体渗透率研究的先进成果主要集中在煤层气抽采方面,其力学边界条件、物理场变化与煤炭开采并不相同,而关于煤炭开采方面的渗透率研究较多是面向浅部煤层或单一因素影响下的渗透率变化,针对多场耦合和开采扰动下深部煤层渗透率演化规律研究略显不足。针对这一问题,本文以深部煤层工作面前方煤体为研究对象,以深部开采扰动下的采动应力路径和扰动应力-气体压力-温度耦合为控制条件,综合运用理论推导、数值模拟和室内试验的手段,对深部煤体多场耦合作用下的渗透率演化规律进行了研究。本文主要的研究结论如下:（1）改进了以往煤体渗透率模型中单轴应变和上覆载荷不变的假设,建立了两种形式的三向应力下煤体渗透率模型——指数型和立方型,结合改变轴压和围压、改变气体压力条件的渗透率实测数据验证了两种三向应力下煤体渗透率模型均具有较好的适用性,但指数型的拟合优度更高;基于此,考虑吸附解吸和损伤破裂的作用,构建了两种形式的开采扰动下考虑损伤的深部煤体渗透率模型——指数型和立方型,又结合常规三轴加载、开采扰动加卸载和气体压力改变下的渗透率实测结果证明了两种模型较好的适用性,指数型的拟合结果较立方型更贴近实测值。（2）考虑温度与扰动应力引起的耦合损伤及解吸效应,建立了开采扰动与温度耦合下的深部煤体渗透率模型,分别通过改变温度、扰动应力和温度耦合的渗透率实测结果验证出模型能够较好的反映相应试验条件的渗透率演化过程;温度与扰动应力耦合下,煤体渗透率随内膨胀应变系数的增大而增大,随热内膨胀应变系数的增大而减小。（3）将多场耦合下引起裂隙变形的因素划分为:有效应力、气体压力和温度,利用各向异性弹性理论建立了多场耦合下各向异性的深部煤体渗透率模型,并分别利用改变有效应力、改变气体压力、改变温度以及应力、气压和温度耦合下的试验结果验证了模型良好的适用性;然后基于统计损伤力学推导了各向异性的损伤本构,同时利用全微分方法给出了本构中参数的取值方式,进而建立了多场耦合下考虑损伤的各向异性深部煤体渗透率模型。（4）将煤体简化为由“煤基质桥”连接煤基质的几何结构,利用有限元软件模拟分析了多物理场中因素对内膨胀系数的影响规律。在恒定围压的边界条件下,升高孔隙压力与升高温度后煤基质的水平位移场分布相类似,煤基质位移的最大值均出现在煤体上下两端。由于煤基质桥的抵抗作用,在煤基质桥附近的煤基质水平位移均近乎为0。随着孔隙压力的升高或温度的升高,煤基质内外侧的水平位移增量均呈现非线性的增长;内膨胀系数随孔隙压力的升高呈线性下降过程,与理论反演结果相比具有良好的一致性,而随温度的升高呈指数形式的上升过程。（5）实验表明平煤矿区的深部煤体在保护层开采方式应力路径下的峰值抗压强度范围在47.67～52.53 MPa,相应的应力集中系数范围在1.907～2.101之间;深部煤体的峰值强度和峰值应变均随着气体压差的升高而降低;采动应力加卸载后煤体的破坏模式以剪切破坏为主。由于采动应力路径中原岩应力的恢复过程,试验初始时刻深部煤体渗透率较低,处在1× 10-18 m2的数量级;采动应力路径下深部煤体渗透率的演化过程呈现先缓慢升高、峰值后骤然上升的变化趋势。
林华刚[10]（2019）在《超声速气流中复合材料结构的气动弹性颤振研究》文中研究表明近年来,超声速和高超声速飞行器大量涌现,其结构部件的工作环境非常恶劣,为了能在高温、腐蚀、振动等复杂工况下工作,复合材料在航空航天领域得到广泛应用。相比以往的情形,飞行器设计中常用板壳结构的边界条件也发生了改变,这给复杂飞行环境下复合材料结构气动弹性颤振研究带来了挑战。颤振是结构在气动力、惯性力和弹性力相互耦合下发生的一种自激振动,它是结构动强度中最重要的气动弹性问题。当颤振发生时,结构一般呈现有限幅值的极限环振动,对飞行器结构的疲劳强度、飞行性能和飞行安全带来不利影响。同时随着飞行马赫数的提高,气动热效应带来结构刚度下降,产生热应力、热应变和材料烧蚀等现象,因此在超声速气动弹性研究中需要考虑热载荷对结构颤振稳定性的影响。本文深入研究了超声速气流中复合材料板壳结构的振动特性和气动弹性颤振行为。其主要研究内容如下:给出一种基于人工弹簧技术和Rayleigh-Ritz法确定弹性支撑、弹性连接板壳结构自由振动特性的统一方法,通过在边界和连接处布置人工弹簧来模拟弹性支撑和弹性连接,结构的位移场通过自由梁函数、修正Fourier级数和特征正交多项式三种不同的试函数表示。考虑人工弹簧的变形势能,借助Rayleigh-Ritz法给出了结构固有频率和振型函数的统一解形式。比较不同试函数在求解结构频率时的正确性、收敛性和计算效率差异;讨论不同弹簧刚度下板壳结构自由振动特性。针对以往气动弹性以及振动特性分析均集中于经典边界结构的问题,考虑均匀温度升高带来的热应变效应,基于弹性支撑结构的模态函数,讨论超声速气流中复合材料层合板结构的振动及颤振特性。采用von Kármán大变形理论描述层合板的非线性位移-应变关系,气动力采用一阶准定常活塞理论,推导了层合板结构颤振的非线性偏微分方程,通过假设模态法和Garlerkin法将偏微分方程组离散成常微分运动方程。采用频域分析方法讨论弹簧刚度、不同边界对层合板固有频率、热屈曲和颤振稳定性的影响;分析来流动压因素对壁板非线性动力学响应的作用。考虑非均匀温度场中弹性支撑圆柱壳结构,通过求解稳态热传导方程得到温度沿厚度方向的梯度分布,考虑结构材料属性是温度和位置坐标的函数,基于线性活塞理论建立超声速气流中弹性支撑圆柱壳结构的气动弹性方程。利用Rayleigh-Ritz法给出的圆柱壳结构的模态函数离散系统的偏微分运动方程,其中试函数由Gram-Schmidt过程构造的正交多项式簇组成。分析圆柱壳体积分数指数、不同边界、不同温度场载荷对圆柱壳振动特性和颤振边界的影响。建立高超声速气流中壁板结构的流-固-热耦合模型,通过热-气动弹性耦合迭代计算,研究非均匀加热情况下结构的非线性动力学行为。采用Ecoker参考温度法和热流方程计算结构表面热流;采用显示有限差分递推格式计算沿弦向和厚度方向的二维瞬态热传导方程,给出了结构的瞬态温度场分布。整个耦合计算中,考虑结构材料属性、热膨胀系数等参数随温度实时变化,弹性变形对气动加热、气动加热对平板刚度的影响,计算壁板结构在气动热-气动弹性耦合作用下的时域响应,并与稳定温度场中结构的非线性响应做了对比。
二、ANALYSIS OF TRANSIENT THERMAL STRESS IN CYLINDRICALLY ORTHOTROPIC TUBES（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、ANALYSIS OF TRANSIENT THERMAL STRESS IN CYLINDRICALLY ORTHOTROPIC TUBES（论文提纲范文）
（1）环境载荷对弹性边界条件下板壳结构声学性能影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外相关工作研究进展 |
| 1.2.1 结构声辐射计算方法概述 |
| 1.2.2 温度和力载荷下结构声振问题研究进展 |
| 1.2.3 附加弹簧质量系统的结构声振问题研究进展 |
| 1.2.4 损伤对结构声振性能影响研究进展 |
| 1.3 本文主要研究思路 |
| 2 弹性边界条件下板壳结构振动声辐射性能计算 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 板梁模型 |
| 2.2.1 Mindlin板单元 |
| 2.2.2 空间梁单元 |
| 2.2.3 偏心梁 |
| 2.2.4 弹性基础模型 |
| 2.3 结构声辐射性能计算模型 |
| 2.4 约束条件对加筋板振动声辐射性能的影响 |
| 2.4.1 约束条件对加筋板振动性能的影响 |
| 2.4.2 约束条件对加筋板声辐射性能的影响 |
| 2.5 内部约束刚度对板-圆柱壳耦合结构声辐射性能的影响 |
| 2.5.1 连接刚度对加筋板-圆柱壳耦合结构振动声辐射性能的影响 |
| 2.5.2 周期性加筋对板-圆柱壳耦合结构声辐射性能的影响 |
| 2.6 小结 |
| 3 力载荷下弹性边界板壳结构声学性能分析及宽频带隙设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 面内力作用下加筋板结构振动声学性能分析 |
| 3.2.1 计算模型 |
| 3.2.2 数值结果分析 |
| 3.3 静压力下加筋板结构隔声性能计算 |
| 3.3.1 计算模型 |
| 3.3.2 数值结果分析 |
| 3.4 静(水)压下加筋板-圆柱壳耦合结构声学性能计算 |
| 3.4.1 应力刚度矩阵 |
| 3.4.2 数值结果分析 |
| 3.5 局部共振结构宽带隙设计及声学性能分析 |
| 3.5.1 局部共振结构带隙性能计算 |
| 3.5.2 局部共振结构宽带隙设计及声学性能计算 |
| 3.5.3 局部共振带隙板-圆柱壳耦合结构声学性能计算 |
| 3.5.4 多带隙局部共振结构隔声性能计算 |
| 3.6 小结 |
| 4 热载荷下弹性边界板结构声辐射性能计算 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算模型 |
| 4.3 数值计算结果 |
| 4.3.1 模型验证 |
| 4.3.2 层合板临界频率影响因素 |
| 4.3.3 局部热载荷下板结构振动性能分析 |
| 4.3.4 局部热载荷下板结构声辐射性能分析 |
| 4.4 小结 |
| 5 力-热载荷引起的结构损伤对圆柱壳声辐射性能影响分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算模型 |
| 5.2.1 圆柱壳刚度矩阵 |
| 5.2.2 刚度退化模型 |
| 5.2.3 声辐射性能计算 |
| 5.3 温度和静压载荷下加筋圆柱壳应力分析 |
| 5.4 损伤对加筋圆柱壳结构振动声辐射性能影响分析 |
| 5.5 小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（2）碳纤维复合材料激光辐照效应数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 激光辐照碳纤维材料国内外研究现状 |
| 1.2.2 高能激光系统辐照目标的影响因素研究现状 |
| 1.3 论文结构和安排 |
| 第二章 激光辐照理论基础 |
| 2.1 激光与物质相互作用及热传导理论简介 |
| 2.1.1 材料对激光的吸收系数 |
| 2.1.2 各向同性材料中的热传导方程 |
| 2.1.3 各向异性材料中的热传导方程 |
| 2.2 热应力理论 |
| 2.3 激光热应力有限元分析 |
| 2.3.1 热应力有限元分析基础 |
| 2.3.2 COMSOL Multiphysics软件介绍 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 激光辐照碳纤维层合板仿真研究 |
| 3.1 激光辐照碳纤维层合板模型介绍 |
| 3.1.1 碳纤维层合板几何模型与网格划分 |
| 3.1.2 材料热力参数及边界设置 |
| 3.2 激光辐照碳纤维材料板温升场 |
| 3.2.1 激光辐照碳纤维板与铝板温升对比 |
| 3.2.2 300W激光辐照碳纤维板温升及与实验对比 |
| 3.2.3 500W激光辐照碳纤维板温升及与实验对比 |
| 3.3 激光辐照碳纤维层合板热应力场 |
| 3.3.1 碳纤维层合板热-力分析 |
| 3.3.2 激光辐照碳纤维层合板应力规律 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 激光辐照碳纤维圆柱壳体仿真研究 |
| 4.1 激光辐照碳纤维圆柱壳体热力耦合分析 |
| 4.1.1 碳纤维圆柱壳体模型介绍 |
| 4.1.2 碳纤维圆柱壳温度分布 |
| 4.1.3 碳纤维圆柱壳热应力分析 |
| 4.2 跟瞄精度对激光辐照碳纤维圆柱壳的温升影响 |
| 4.2.1 激光跟瞄精度对到靶光斑的影响 |
| 4.2.2 不同光斑抖动半径下激光辐照材料柱壳温升对比 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本文主要研究内容 |
| 5.2 对后续工作的展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（3）蓝宝石-氮化镓异质膜系统残余应力数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 GaN材料简介 |
| 1.2 生长GaN薄膜的基本方法 |
| 1.2.1 氢化物气相外延法(HVPE) |
| 1.2.2 金属有机气相沉积法(MOCVD) |
| 1.3 薄膜结构、应力和缺陷 |
| 1.3.1 薄膜结构 |
| 1.3.2 薄膜应力 |
| 1.3.3 薄膜缺陷 |
| 1.4 前人研究概况 |
| 1.5 存在问题及研究内容 |
| 1.5.1 存在问题 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 第二章 薄膜应力集中与断裂 |
| 2.1 薄膜应力集中简介 |
| 2.2 薄膜边缘附近的应力集中 |
| 2.2.1 薄膜 |
| 2.2.2 边缘应力的更一般描述 |
| 2.3 断裂力学的概念 |
| 2.3.1 能量释放和Griffith准则 |
| 2.3.2 界面脱层的驱动力 |
| 2.4 断裂功 |
| 2.4.1 界面分离行为的表征 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 蓝宝石-氮化镓异质膜系统有限元模型的建立 |
| 3.1 基本假设 |
| 3.2 控制方程 |
| 3.3 边界条件 |
| 3.4 物性参数 |
| 3.5 ANSYS软件简介 |
| 3.5.1 热耦合场单元 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 蓝宝石-GaN异质膜系统界面应力非稳态数值模拟研究 |
| 4.1 理论分析 |
| 4.2 有限元建模 |
| 4.3 计算结果与讨论 |
| 4.3.1 薄膜系统冷却1min后的温度、变形、冯·米塞斯应力分布 |
| 4.3.2 GaN膜和蓝宝石衬底厚度变化对异质膜系统界面应力的影响 |
| 4.3.3 局部节点的模拟研究 |
| 4.3.4 温度对薄膜系统界面应力的影响 |
| 4.3.5 蓝宝石衬底与GaN膜厚度比对薄膜系统界面应力的影响 |
| 4.3.6 GaN膜厚变化对薄膜系统最大翘曲度的影响 |
| 4.3.7 晶格失配和热失配的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 蓝宝石-GaN异质膜系统残余应力数值模拟研究 |
| 5.1 有限元建模 |
| 5.1.1 有限元网格划分 |
| 5.2 蓝宝石-GaN异质膜系统材料性能 |
| 5.3 边界条件加载 |
| 5.4 计算结果与讨论 |
| 5.4.1 冯·米塞斯应力演化及分布 |
| 5.4.2 正应力分布 |
| 5.4.2.1 平面A最大正应力分布 |
| 5.4.2.2 平面B最大正应力分布 |
| 5.4.3 薄膜的断裂和屈曲 |
| 5.4.4 AlN缓冲层厚度的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
（4）热噪声环境下箭体结构振动分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景和研究意义 |
| 1.2 国内外发展现状与分析 |
| 1.2.1 加筋圆柱壳结构的研究现状 |
| 1.2.2 热屈曲与热后屈曲研究现状 |
| 1.2.3 热噪声载荷环境下结构振动响应的研究现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第2章 加筋圆柱壳的有限元模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 加筋圆柱壳的模型简化 |
| 2.3 加筋圆柱壳的动力学模型 |
| 2.3.1 动力学有限元基础方程 |
| 2.3.2 非线性问题 |
| 2.3.3 时间积分方法 |
| 2.4 频率和振型的求解 |
| 2.5 基本方程以及临界应力的确定 |
| 2.6 加筋圆柱壳的有限元建模 |
| 2.6.1 加筋圆柱壳材料属性和几何参数设定 |
| 2.6.2 单元的设定 |
| 2.6.3 模型和网格划分 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 加筋圆柱壳的有限元模型 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 加筋圆柱壳屈曲方程 |
| 3.3 仿真分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 加筋圆柱壳热模态分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 加筋圆柱壳结构热模态分析 |
| 4.2.1 加筋圆柱壳结构动力学基本方程 |
| 4.2.2 伽辽金法 |
| 4.2.3 方程离散 |
| 4.2.4 加筋圆柱壳在热载荷作用下的振动特性 |
| 4.3 仿真分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 热噪声作用下加筋圆柱壳的振动响应分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 非线性问题分类 |
| 5.3 随机噪声激励载荷的确定 |
| 5.4 线性随机振动响应 |
| 5.5 非线性随机振动响应 |
| 5.6 仿真分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（5）内弹道精细化建模及其在身管烧蚀磨损研究中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景与意义 |
| 1.2 弹炮相互作用过程的研究现状 |
| 1.3 装药内弹道燃烧过程数值求解的研究现状 |
| 1.4 火炮身管传热及烧蚀磨损研究现状 |
| 1.4.1 身管瞬态热传导过程研究 |
| 1.4.2 身管烧蚀磨损研究 |
| 1.5 本文主要工作 |
| 2 弹带挤进过程数值模拟方法研究 |
| 2.1 固体力学基本控制方程 |
| 2.1.1 物体变形及应力的度量 |
| 2.1.2 质量守恒方程 |
| 2.1.3 动量方程 |
| 2.1.4 能量方程 |
| 2.1.5 描述物体应力应变状态的封闭方程组 |
| 2.2 弹炮耦合过程中的强非线性因素分析 |
| 2.2.1 状态非线性 |
| 2.2.2 几何非线性 |
| 2.2.3 材料本构非线性 |
| 2.3 强非线性固体力学问题数值求解方法 |
| 2.3.1 有限元法 |
| 2.3.2 光滑粒子流体动力学(SPH)方法 |
| 2.3.3 欧拉-拉格朗日耦合(CEL)方法 |
| 2.4 冲击损伤固体力学问题数值求解验证 |
| 2.4.1 计算模型 |
| 2.4.2 计算结果及分析 |
| 2.5 弹带挤进身管身管过程数值模拟 |
| 2.5.1 几何模型 |
| 2.5.2 材料参数 |
| 2.5.3 载荷及边界条件 |
| 2.5.4 计算网格 |
| 2.5.5 计算结果 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 耦合弹炮相互作用的经典内弹道燃烧模型研究 |
| 3.1 经典内弹道基本理论 |
| 3.1.1 基本假设 |
| 3.1.2 数学模型 |
| 3.2 经典内弹道模型改进 |
| 3.2.1 内弹道过程能量转化分析 |
| 3.2.2 内弹道过程能量方程的改进 |
| 3.2.3 改进后的内弹道方程组 |
| 3.3 耦合计算方法 |
| 3.3.1 发射药膛内燃烧的求解格式 |
| 3.3.2 弹炮结构响应和燃烧系统耦合计算方法 |
| 3.4 计算结果 |
| 3.4.1 基本参数 |
| 3.4.2 有限元网格 |
| 3.4.3 计算结果 |
| 3.5 影响因素分析 |
| 3.5.1 弹带宽度 |
| 3.5.2 弹带强制量 |
| 3.5.3 坡膛锥角 |
| 3.5.4 膛线缠角 |
| 3.6 结构参数对内弹道过程影响的敏感性分析 |
| 3.6.1 正交试验理论 |
| 3.6.2 正交试验设计 |
| 3.6.3 结果分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 耦合弹炮相互作用的内弹道两相流模型研究 |
| 4.1 两相流内弹道基本方程 |
| 4.1.1 物理过程 |
| 4.1.2 基本假设 |
| 4.1.3 基本方程 |
| 4.1.4 辅助方程 |
| 4.2 火炮膛内多相反应流的耦合求解方法 |
| 4.2.1 装药两相燃烧的求解 |
| 4.2.2 熵修正 |
| 4.2.3 弹底边界单元的处理 |
| 4.2.4 守恒性检查和计算流程 |
| 4.3 模型验证 |
| 4.3.1 求解格式捕捉初始条件间断的能力验证 |
| 4.3.2 求解格式处理源项的能力验证 |
| 4.3.3 求解格式捕捉源项中的间断的能力验证 |
| 4.3.4 耦合处理方法处理移动边界能力的验证 |
| 4.3.5 内弹道标准火炮算例验证 |
| 4.4 计算结果 |
| 4.4.1 基本参数 |
| 4.4.2 计算结果 |
| 4.5 膛内分布载荷的影响分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 耦合身管瞬态热传导的内弹道模型研究 |
| 5.1 身管传传热模型及其求解 |
| 5.1.1 身管传热控制方程 |
| 5.1.2 身管传热过程求解 |
| 5.2 身管传热与经典内弹道理论的耦合模型 |
| 5.2.1 考虑热散失的经典内弹道模型 |
| 5.2.2 基于经典内弹道模型的强制换热边界条件 |
| 5.3 身管传热与两相流内弹道理论的耦合模型 |
| 5.3.1 耦合传热过程的多相燃烧模型 |
| 5.3.2 内弹道后效期的模型 |
| 5.4 耦合计算方法 |
| 5.4.1 经典内弹道模型耦合求解 |
| 5.4.2 内弹道多相流模型耦合求解 |
| 5.5 结果分析 |
| 5.5.1 基本参数 |
| 5.5.2 结构网格离散 |
| 5.5.3 计算结果 |
| 5.6 传热与内弹道过程的相互影响 |
| 5.6.1 经典内弹道模型 |
| 5.6.2 两相流内弹道模型 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 身管烧蚀磨损与装药内弹道燃烧耦合预测研究 |
| 6.1 身管内壁烧蚀磨损概述 |
| 6.1.1 身管内壁烧蚀过程 |
| 6.1.2 身管内壁磨损过程 |
| 6.2 身管烧蚀磨损对内弹道过程的影响 |
| 6.2.1 身管烧蚀磨损对内弹道过程的影响 |
| 6.2.2 身管不同寿命期内弹道性能一致性控制方法 |
| 6.3 身管烧蚀磨损与内弹道过程耦合计算框架 |
| 6.3.1 烧蚀磨损耦合计算框架 |
| 6.3.2 身管网格退化更新策略 |
| 6.4 基于经验公式的身管内壁退化耦合计算模型 |
| 6.4.1 身管内壁烧蚀磨损退化模型 |
| 6.4.2 身管内壁退化量计算及结果分析 |
| 6.4.3 射击频率对身管内壁烧蚀磨损的影响 |
| 6.5 身管内壁磨损退化机理定性分析 |
| 6.5.1 磨损模型 |
| 6.5.2 身管内壁磨损趋势分析 |
| 6.5.3 身管内壁磨损机理分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 结束语 |
| 7.1 论文主要工作 |
| 7.2 论文主要创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（6）饱和多孔地基广义热-水-力耦合问题动力响应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景和研究意义 |
| 1.1.1 选题背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 土力学发展现状 |
| 1.2.2 应力场、渗流场、温度场间两场耦合研究现状 |
| 1.2.3 应力场、渗流场、温度场三场间耦合研究现状 |
| 1.2.4 各向异性多孔介质多场耦合研究现状 |
| 1.3 存在的问题 |
| 1.4 研究方法、内容及创新点 |
| 1.4.1 研究方法 |
| 1.4.2 本文主要的研究内容 |
| 1.4.3 研究技术路线 |
| 1.4.4 创新点 |
| 第2章 各向同性/异性饱和多孔介质耦合理论及动力响应模型 |
| 2.1 多孔介质的简介 |
| 2.2 多孔介质研究中常用的定律 |
| 2.2.1 胡克定律 |
| 2.2.2 Fourier定律 |
| 2.2.3 牛顿粘性定律 |
| 2.2.4 Darcy定律 |
| 2.3 热弹性理论 |
| 2.3.1 广义热弹性理论 |
| 2.3.2 Ezzat型分数阶双相滞后热弹性理论 |
| 2.4 各向同性饱和多孔弹性、粘弹性地基动力响应模型 |
| 2.4.1 饱和多孔弹性介质的基本控制方程 |
| 2.4.2 饱和多孔Kelvin-Voigt粘弹模型的基本控制方程 |
| 2.5 分数阶广义热弹性理论下各向异性饱和多孔弹性地基动力响应模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 考虑热-水-力耦合效应的饱和多孔弹性地基动力响应研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 多孔弹性地基多场耦合问题基本方程 |
| 3.3 二维多场耦合问题的正则模态分析 |
| 3.4 数值算例分析 |
| 3.4.1 解析法和数值法验证 |
| 3.4.2 力源作用时地基响应特性分析 |
| 3.4.3 热源作用时地基响应特性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 各向同性饱和多孔粘弹性地基的热-水-力耦合动力响应研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 问题的基本控制方程 |
| 4.3 问题的正则模态分析 |
| 4.4 问题的数值算例分析 |
| 4.4.1 解析法和数值法验证 |
| 4.4.2 力源作用时地基响应特性分析 |
| 4.4.3 热源作用时地基响应特性分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 考虑分数阶系数作用的各向同性/异性饱和多孔地基热-水-力耦合动力响应分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 考虑分数阶系数作用的饱和多孔地基多场耦合动力分析 |
| 5.2.1 基本控制方程 |
| 5.2.2 多场耦合问题的正则模态分析 |
| 5.2.3 数值算例及讨论 |
| 5.3 结合分数阶系数考虑热传导系数各向异性弹性地基热-水-力耦合动力响应 |
| 5.3.1 基本控制方程 |
| 5.3.2 问题的正则模态分析 |
| 5.3.3 数值算例及讨论 |
| 5.4 基于分数阶热传导理论考虑渗透系数各向异性饱和多孔弹性地基热-水-力耦合动力响应 |
| 5.4.1 基本控制方程 |
| 5.4.2 问题的正则模态分析 |
| 5.4.3 数值算例及讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录A |
| 附录B1 |
| 附录B2 |
| 附录B3 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（7）各向异性材料的无网格法热弹性分析及热力耦合拓扑优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 无网格伽辽金法的应用进展 |
| 1.3 各向异性材料热弹性分析及拓扑优化研究现状 |
| 1.3.1 各向异性材料热弹性问题的研究现状 |
| 1.3.2 热力耦合拓扑优化研究现状 |
| 1.4 本文的研究路线 |
| 1.5 本文的研究内容 |
| 第2章 正交各向异性材料的无网格法稳态热弹性分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 无网格法伽辽金法的基本理论 |
| 2.2.1 移动最小二乘法 |
| 2.2.2 无网格伽辽金法的权函数 |
| 2.3 二维各向异性材料的无网格法稳态热变形和热应力分析 |
| 2.3.1 各向异性材料的无网格法稳态热变形和热应力计算模型 |
| 2.3.2 模型验证与工程算例 |
| 2.4 三维各向异性材料的无网格法稳态热变形和热应力分析 |
| 2.4.1 各向异性材料的无网格法稳态传热分析计算模型 |
| 2.4.2 各向异性材料稳态热弹性问题的无网格法离散控制方程 |
| 2.4.3 三维汽轮机叶轮的无网格稳态热弹性分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 正交各向异性材料的无网格法瞬态热弹性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 二维各向异性材料的无网格法瞬态热变形和热应力分析 |
| 3.2.1 时间域的离散 |
| 3.2.2 模型验证与算例分析 |
| 3.3 三维各向异性材料的无网格法瞬态热变形和热应力分析 |
| 3.3.1 各向异性材料的无网格法瞬态传热分析计算模型 |
| 3.3.2 三维各向异性结构的无网格法算例分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 正交各向异性材料的无网格法热力耦合多目标拓扑优化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 各向异性材料的无网格法热力耦合多目标拓扑优化模型 |
| 4.2.1 相对密度场的构造 |
| 4.2.2 材料插值模型 |
| 4.2.3 拓扑优化数学模型 |
| 4.3 模型验证与拓扑优化算例 |
| 4.3.1 各向异性梁模型 |
| 4.3.2 各向异性铣刀模型 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读硕士学位期间已公开发表的论文和专利 |
| 附录B 攻读硕士学位期间参与的科研项目 |
（8）拉伸载荷下非金属粘结型柔性立管静力分析（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 纤维增强复合管研究现状 |
| 1.2.1 柔性管道在拉伸及相关载荷下的研究现状 |
| 1.2.2 柔性管道在温度作用下的研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 热塑性复合管在拉伸载荷下的理论模型 |
| 2.1 拉伸载荷下力学理论模型 |
| 2.1.1 基本假定及截面简化 |
| 2.1.2 纤维及基体绳结构变形 |
| 2.1.3 截面变形 |
| 2.1.4 平衡方程及模型求解 |
| 2.2 聚乙烯简化模型 |
| 2.3 温度场中聚乙烯材料参数 |
| 2.3.1 瞬态模量 |
| 2.3.2 拉伸屈服应力 |
| 2.3.3 泊松比 |
| 2.3.4 热膨胀系数 |
| 2.3.5 温度场中材料的应力-应变关系 |
| 2.4 温度场中的拉伸荷载理论模型 |
| 2.4.1 温度模型的建立 |
| 2.4.2 温度模型的求解 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 纤维缠绕增强复合管拉伸试验 |
| 3.1 试验准备 |
| 3.2 测量与采集系统 |
| 3.3 拉伸试验结果 |
| 3.3.1 4 层样管 |
| 3.3.2 6 层样管 |
| 3.3.3 10 层样管 |
| 3.4 试验结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 热塑性复合管在拉伸载荷下的理论分析 |
| 4.1 纯拉伸荷载作用下的理论结果分析 |
| 4.1.1 纯拉伸荷载作用下的荷载-应变曲线 |
| 4.1.2 各组分承担载荷占比 |
| 4.1.3 截面变化 |
| 4.1.4 结果分析 |
| 4.2 纯拉伸荷载作用下的参数敏感性分析 |
| 4.2.1 增强层缠绕层数的影响 |
| 4.2.2 增强层缠绕角度的影响 |
| 4.2.3 增强层纤维数量的影响 |
| 4.2.4 泊松比的影响 |
| 4.2.5 纤维带层数与PE厚度对拉伸载荷贡献度分析 |
| 4.3 温度场作用下的拉伸理论结果分析 |
| 4.3.1 均匀温度 |
| 4.3.2 不同温差 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
| 致谢 |
（9）深部煤体多场耦合作用下渗透率演化规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 煤体渗透率经典模型概述 |
| 1.2.2 采动煤体渗透率模型的各向异性特征 |
| 1.2.3 采动煤体渗透率模型的损伤破裂特征 |
| 1.2.4 煤体吸附解吸特征的表征方法 |
| 1.2.5 采动应力下煤体渗透率模型研究进展 |
| 1.2.6 深部煤体渗透率和瓦斯渗流规律研究 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 2 开采扰动下考虑损伤的深部煤体渗透率模型研究 |
| 2.1 三向应力条件下煤体渗透率模型 |
| 2.1.1 模型假设 |
| 2.1.2 三向应力下煤体应力状态分析 |
| 2.1.3 三向应力条件下煤体裂隙孔径变形 |
| 2.1.4 三向应力条件下煤体渗透率模型表达式 |
| 2.1.5 模型验证分析 |
| 2.2 开采扰动下考虑损伤的深部煤体渗透率模型 |
| 2.2.1 吸附解吸作用下裂隙应变的构成 |
| 2.2.2 考虑吸附解吸的三向应力煤体渗透率模型 |
| 2.2.3 开采扰动下考虑损伤的深部煤体渗透率模型表达式 |
| 2.2.4 模型验证分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 开采扰动与温度耦合下的深部煤体渗透率模型研究 |
| 3.1 开采扰动与温度耦合作用下裂隙变形 |
| 3.1.1 开采扰动与温度耦合作用下裂隙变形构成 |
| 3.1.2 开采扰动与温度耦合损伤下引起裂隙变形 |
| 3.1.3 气压和温度变化下吸附解吸引起裂隙变形 |
| 3.1.4 温度变化下热膨胀应变引起裂隙变形 |
| 3.1.5 开采扰动与温度耦合作用下裂隙变形表达式 |
| 3.2 开采扰动与温度耦合下深部煤体渗透率模型及验证 |
| 3.2.1 开采扰动与温度耦合下深部煤体渗透率模型 |
| 3.2.2 模型验证分析 |
| 3.3 煤体渗透率模型参数敏感性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 多场耦合下考虑损伤的各向异性深部煤体渗透率模型研究 |
| 4.1 多场耦合下各向异性深部煤体渗透率模型 |
| 4.1.1 煤体结构简化 |
| 4.1.2 多场耦合下煤体裂隙应变的构成 |
| 4.1.3 多场耦合下各向异性深部煤体渗透率模型表达式 |
| 4.1.4 模型验证分析 |
| 4.1.5 参数敏感性分析 |
| 4.2 各向异性煤体损伤本构模型的构建 |
| 4.2.1 各向异性煤体损伤演化方程 |
| 4.2.2 各向异性煤体损伤本构方程 |
| 4.2.3 各向异性煤体损伤本构模型参数的确定 |
| 4.3 多场耦合下考虑损伤的各向异性深部煤体渗透率模型 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 多物理场因素对深部煤体内膨胀系数的影响性模拟分析 |
| 5.1 多物理场耦合下煤基质变形控制方程 |
| 5.2 “煤基质桥”连接煤基质的数值计算模型 |
| 5.3 多物理场因素对内膨胀系数的影响性分析 |
| 5.3.1 孔隙压力对内膨胀系数的影响性分析 |
| 5.3.2 温度对内膨胀系数的影响性分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 开采扰动与气体压力耦合下深部煤体渗透率演化试验研究 |
| 6.1 开采扰动下深部煤层的采动应力路径 |
| 6.2 试验过程 |
| 6.2.1 试验样品及仪器 |
| 6.2.2 渗透率测试方法 |
| 6.2.3 试验方案设计 |
| 6.3 开采扰动与气体压力耦合下深部煤体力学特性分析 |
| 6.3.1 应力-应变曲线分析 |
| 6.3.2 峰值强度分析 |
| 6.3.3 峰值应变分析 |
| 6.3.4 应力集中系数分析 |
| 6.3.5 破坏模式分析 |
| 6.4 开采扰动与气体压力耦合下深部煤体渗透率演化分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）超声速气流中复合材料结构的气动弹性颤振研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究目的和意义 |
| 1.2 超声速气流中板壳结构气动弹性问题研究现状 |
| 1.2.1 弹性约束边界下板壳结构振动特性研究现状 |
| 1.2.2 超声速气流中结构颤振模型及分析方法 |
| 1.2.3 复合材料结构的气动弹性分析现状 |
| 1.2.4 结构气动热-气动弹性耦合问题 |
| 1.3 板壳结构气动弹性研究中存在的主要问题 |
| 1.4 本文的研究内容安排 |
| 第2章 弹性支撑和弹性连接板壳的自由振动特性 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 弹性支撑及弹性连接板壳的振动分析 |
| 2.2.1 弹性支撑、弹性连接板壳的能量方程 |
| 2.2.2 不同试函数的选取 |
| 2.2.3 基于Rayleigh-Ritz法的特征方程 |
| 2.3 收敛性、准确性和计算效率 |
| 2.4 数值分析与讨论 |
| 2.4.1 点支撑平板结构 |
| 2.4.2 均匀弹性支撑平板 |
| 2.4.3 铰链连接两板结构 |
| 2.4.4 均匀线弹簧连接两板结构 |
| 2.4.5 弹性支撑圆柱壳 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 超声速流中弹性支撑层合板的热颤振分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 层合板结构的频率方程 |
| 3.3 弹性支撑层合板的运动方程 |
| 3.4 数值分析与讨论 |
| 3.4.1 层合板频率和模态的实验验证 |
| 3.4.2 模型收敛性分析 |
| 3.4.3 层合板结构的振动特性 |
| 3.4.4 层合板结构的颤振分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 超声速流中弹性支撑圆柱壳热颤振稳定性分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 弹性支撑圆柱壳的运动方程 |
| 4.2.1 圆柱壳结构的频率方程 |
| 4.2.2 热载荷和气动力模型 |
| 4.2.3 运动方程 |
| 4.3 数值分析与讨论 |
| 4.3.1 模型有效性验证 |
| 4.3.2 圆柱壳结构的振动特性 |
| 4.3.3 圆柱壳结构的气动颤振稳定性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 高超声速流中壁板的气动热-气动弹性耦合计算 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 碳纳米增强复合材料 |
| 5.2.1 石墨烯增强复合材料参数 |
| 5.2.2 碳纳米管增强复合材料参数 |
| 5.3 碳纳米增强壁板结构的力学特性 |
| 5.3.1 本构关系 |
| 5.3.2 运动方程 |
| 5.3.3 数值分析与讨论 |
| 5.4 考虑瞬态热传导的壁板结构气动热-气动弹性耦合分析 |
| 5.4.1 气动参数的确定 |
| 5.4.2 气动热模型 |
| 5.4.3 瞬态热传导模型 |
| 5.4.4 气动热-气动弹性耦合模型 |
| 5.4.5 求解策略 |
| 5.4.6 数值分析与讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录 A |
| 附录 B |
| 附录 C |
| 附录 D |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
四、ANALYSIS OF TRANSIENT THERMAL STRESS IN CYLINDRICALLY ORTHOTROPIC TUBES（论文参考文献）
- [1]环境载荷对弹性边界条件下板壳结构声学性能影响研究[D]. 孙勇敢. 大连理工大学, 2020(01)
- [2]碳纤维复合材料激光辐照效应数值模拟研究[D]. 刘灏良. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [3]蓝宝石-氮化镓异质膜系统残余应力数值模拟研究[D]. 李增林. 江苏大学, 2020(02)
- [4]热噪声环境下箭体结构振动分析[D]. 程思凡. 哈尔滨工程大学, 2020(05)
- [5]内弹道精细化建模及其在身管烧蚀磨损研究中的应用[D]. 胡朝斌. 南京理工大学, 2020(01)
- [6]饱和多孔地基广义热-水-力耦合问题动力响应研究[D]. 郭颖. 天津大学, 2019(01)
- [7]各向异性材料的无网格法热弹性分析及热力耦合拓扑优化研究[D]. 王树森. 湘潭大学, 2019
- [8]拉伸载荷下非金属粘结型柔性立管静力分析[D]. 佟兵. 中国石油大学(华东), 2019(09)
- [9]深部煤体多场耦合作用下渗透率演化规律研究[D]. 荣腾龙. 中国矿业大学(北京), 2019(09)
- [10]超声速气流中复合材料结构的气动弹性颤振研究[D]. 林华刚. 哈尔滨工业大学, 2019(02)