Numeric Calculation for Transient Thermal Stress Field in Wall-Shape Metal Part During Laser Direct Forming

In order to investigate the transient thermal stress field in wall-shape metal part during laser direct forming, a FEM model basing on ANSYS is established, and its algorithm is also dealt with. Calculation results show that while the wall-shape metal part is being deposited, in X direction, the thermal stress in the top layer of the wall-shape metal part is tensile stress and in the inner of the wall-shape metal part is compressive stress. The reason causing above-mentioned thermal stress status in the wall-shape metal part is illustrated, and the influence of the time and the processing parameters on the thermal stress field in wall-shape metal part is also studied. The calculation results are consistent with experimental results in tendency.

Investigation on the Interaction of Laser Beam and Metal Powders Conveyed by Coaxial Powder Feeder

In order to investigate the transient thermal stress field in wall-shape metal part during laser direct forming, a FEM model basing on ANSYS is established, and its algorithm is also dealt with. Calculation results show that while the wall-shape metal part is being deposited, in X direction, the thermal stress in the top layer of the wall-shape metal part is tensile stress and in the inner of the wall-shape metal part is compressive stress. The reason causing above-mentioned thermal stress status in the wall-shape metal part is illustrated, and the influence of the time and the processing parameters on the thermal stress field in wall-shape metal part is also studied. The calculation results are consistent with experimental results in tendency.

蜂窝结构抗剪性能实验研究及其数值模拟

蜂窝结构以优异的力学性能,如比刚度大、比强度大、重量轻、良好的隔音隔热等,在建筑、工业锅炉、航空等结构中得到广泛的应用。抗剪性能是蜂窝结构主要力学性能之一,本文利用剪切实验和四点弯曲实验对PVC材料的圆形错排蜂窝结构的等效剪切模量及抗剪强度进行了实验研究,并利用有限元软件ANSYS对两种实验进行了三维有限元数值模拟。两种实验测得的等效剪切模量结果和数值模拟结果比较吻合。结果表明可以通过数值模拟对蜂窝结构的力学性能参数进行估算,并通过数值模拟为实验设计和工程实际设计理论依据和指导。

蜂窝结构抗拉压性能实验研究及其数值模拟

文中对PVC材料圆形错排蜂窝结构的拉压等效模量及抗拉、抗压强度进行了实验研究,并利用ANSYS进行了三维有限元数值模拟.通过实验结果和数值模拟结果的比较得出,拉伸情况下,等效弹性模量和拉伸强度受夹具与蜂窝结构间的粘胶性质影响比较大;压缩情况下,等效弹性模量和压缩强度大于拉伸情况,并且结构的主要破坏形式为剪切破坏。对蜂窝结构进行强度设计必须以实验数据为依据。

层状复合材料裂纹在软层的扩展趋势

复合材料具有比强度大、比刚度高、抗疲劳性能好以及材料性能可设计等优点,工程用途极其广泛。层状复合材料在层间界面易于出现微观裂纹,裂纹逐渐扩展并导致结构失稳,丧失承载能力。断裂问题成为层状复合材料构件使用安全可靠性的关键因素之一,研究层状复合材料的裂纹扩展问题具有重要的理论价值和工程意义。本文主要研究层状复合材料裂纹由硬层扩展到软层时的进一步扩展趋势。在有限元分析软件ANSYS的基础上利用基于Williams特征展开的围线积分提取法对复合材料裂纹扩展到软层后的裂纹尖端区域的应力强度因子进行了计算,进一步得到应力应变场后利用最大环向应力理论、K_(?)=0理论、最大能量释放率理论和最小应变能密度理论对裂纹进一步扩展趋势进行了一系列研究。

永乐大钟强度分析

本文首次采用ANSYS有限元分析软件对永乐大钟及其悬挂支撑系统建立了整体的有限元模型,进行了静力学分析及整体强度校核。通过有限元计算,获得了大钟各局部考察对象及整体的应力、位移分布情况和各部分的静强度,为合理撞钟和整体维护加固提供了科学依据与技术指导。

导弹潜射过程的流体动力载荷仿真

导弹潜射过程是流-固-气三态耦合的非定常复杂过程,更是决定导弹发射成败的关键．本研究运用ANSYS／LS-DYNA显式程序对导弹的水下发射过程进行了模拟,以期为导弹设计提供有益的技术参考．文中流体模型采用多物质ALE单元,使用罚函数流-固耦合方法进行导弹潜射过程仿真,流体初始静水压力应用动力学平衡方法进行初始化,最终仿真得到导弹的流体阻力及压力分布时程曲线．基于仿真所得数据,对导弹流体阻力系数进行了计算和讨论,为导弹的流体阻力系数提供了一种全新的校核方法．

连续激光辐照下受载结构的热力耦合破坏研究

本文以连续激光辐照下靶目标的变形与破坏等热力学响应特征为研究对象，采用了量纲分析、解析求解以及有限元方法等手段进行了较为系统的研究，得到了一些典型的靶结构变形与破坏的演化过程、主控参量和临界曲线。全文的工作主要包括，1.总结和评述了近四十年来国内外在此领域取得的重要进展，包括如下几方面：研究的背景和需求；不同激光参数下材料所表现出的破坏模态；激光辐照下靶目标温度场和变形场的实验和理论研究状况；热力耦合破坏机理的建立与应用等。并在此基础上，确定了本文的研究方向和路线。2.从π定理和基本控制方程入手，对连续激光在靶目标中引起的硬破坏效应进行了量纲分析，得以了8个具有明确物理背景的主控参量。这一工作有利于增强数值模拟工作的目的性，减少计算量。3.在不考虑材料参数温度依赖的前提下，利用热弹性板理论分析了承受横向载荷的薄板在激光辐照下的响应。通过特殊函数理论和级数解法的应用，得到了板中温度场和应力场的解析解。并将该解析解与数值解进行了对照和验证。4.利用ANSYS程序，数值模拟了平板和柱壳两种典型结构在连续激光辐照下的热力学响应。本工作的特色在于：一是在考虑了几何／材料非线性的条件下，利用3D实体单元，研究了机械载荷对激光诱导的变形和破坏过程的影响；二是首次获得了典型靶结构激光破坏的演化过程；三是在靶材料固定的前提下，得到了激光参数－载荷参数组成的临界破坏曲线。另外，我们在有限元分析模型的建立与单元网格的临界破坏曲线。另外，我们在有限元分析模型的建立与单元网格的划分上也进行了一些有益的探索和尝试。5.利用掌握的数值模拟方法，对含涂层结构的热冲击等问题进行了分析，为将来抗激光加固技术的数值研究奠定了一定的基础。最后，作者在总结全文内容的基础上，对相关领域中亟待发展和研究的课题进行了展望。

大型光学镜子热弹性变形的有限元分析

简述了利用ANSYS软件对大型光学镜子热弹性变形进行有限元分析的一般方法，强调了在分析过程中应该注意的一些问题和实用技巧，并给出了一个分析透镜重力变形的实例。

透镜自重变形引起波像差的有限元分析

在用大口径、长焦距平行光管模拟激光远场特性时，其光组透镜在重力作用下的变形不能忽略，为了分析对出射光束质量的影响，采用有限元分析软件“ANSYS”建立了平行光管光组中声400mm平凸透镜的有限元模型，给出一种分析透镜轴向变形引起的波像差的方法，在不同工况下，计算了平凸透镜在重力作用下轴向变形的峰谷值和均方根值，对轴向变形量均方根值最小工况画出了透镜表面变形的等值线图，计算了声350mm通光口径内的波像差峰谷值和均方根值，对平行光管光组的波像差做出估计，验证了设计的合理性。

连续波工作大功率半导体激光器阵列的温度分布

用Ansys软件模拟了大功率半导体激光器阵列的稳态温度分布，并对自行研制的半导体激光器阵列的温度变化进行了测试，结果表明理论计算与实验结果基本吻合。该模拟结果对大功率半导体激光器阵列的封装设计具有现实的指导意义。

Nd：GGG激光晶体热容工作下的热致效应与冷却特性数值模拟

基于对称双侧激光二极管（LD）抽运Nd：GGG（掺钕钆镓石榴石）激光晶体板条，从热传导基本方程出发，以废热等效于内热源模型为前提，利用有限元分析软件ANSYS对Nd：GGG板条在热容工作下的瞬态温度场及应力场进行了数值模拟，分析了在不同边界条件下温度和应力随时间和空间的变化特性及其热致变形。计算结果表明：在激光发射阶段，边界非绝热使得板条在垂直光轴方向产生温度梯度，由此产生的折射率梯度和应力梯度导致距离光轴最远的板条边缘和光轴处产生约0．2μm的变形量。同时模拟了冷却阶段空气对流冷却、水循环冷却及喷雾冷却

神光Ⅱ装置中空间滤波器系统的稳定性设计与分析

考虑到空间滤波器系统在激光装置中的稳定性要求，分析了影响稳定性的各种因素。对现行装置中的SF4空间滤波器系统进行振动模态测试，初步确定系统的工作状况，并结合振动理论明确系统稳定性的设计参数。利用有限元软件ANSYS对空间滤波器系统及相关的设计进行仿真验证计算。结果表明：SF4系统的一阶固有频率达到83Hz，与实验结果相符合，满足系统稳定性的要求；在系统中引入支撑不但能有效增加系统的刚度，同时能转移系统的振型；系统基础支撑平台的选择要求平台独立，并且选择较低的高度以便于控制上层光学元件的变形；在系统中的引入

Study of GaN growth on ultra-thin Si membranes

10 mu m-thick ultra-thin Si (111) membranes for GaN epi-layers growth were successfully fabricated on silicon-on-insulator (SOI) substrate by backside etching the handle Si and buried oxide (BOX) layer. Then 1 mu m-thick GaN layers were deposited on these Si membranes by metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD). The crack-free areas of 250 mu m, x 250 mu m were obtained on the GaN layers due to the reduction of thermal stress by using these ultra-thin Si membranes, which was further confirmed by the photoluminescence (PL) spectra and the simulation results from the finite element method calculation by using the software of ANSYS. In this paper, a newly developed approach was demonstrated to utilize micromechanical structures for GaN growth, which would improve the material quality of the epi-layers and facilitate GaN-based micro electro-mechanical system (MEMS) fabrication, especially the pressure sensor, in the future applications. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

圆拱直墙式水窖应力分析与结构优化

基于ANSYS软件平台新开发的窖体有限元分析软件,对圆拱直墙式水窖空间结构进行分析,计算了水窖的应力分布规律,以水窖耗材量最小为目标函数,以许用应力为约束条件,对不同容积的水窖几何尺寸进行了优化分析。结果表明:窖体直墙底部采用圆角的最大应力远小于采用直角的最大应力;利用混凝土作建窖材料,将引起压应力浪费,因此有必要开发窖体新材料。