Articles techniques et présentations

由于在电弧增材制造过程中复杂热循环和残余应力分布，会使沉积层产生较大的变形甚至开裂。本文建立了基于COMSOL软件的单道多层三维热力耦合模型，研究了不锈钢单道多层薄壁件沉积过程中的热循环特性、变形及应力场分布。结果表明：不锈钢单道多层沉积过程中，前五层沉积焊缝对基板的变形影响较大，后续的沉积层对基板影响较小；沉积成形过程经历了快速加热、快速冷却的过程，随着层数的增加，热累积效应明显，相邻两层甚至多层出现重熔；在焊缝和基板的接头部分应力最大，易产生裂纹等缺陷。 En savoir plus

应力型保偏光纤通过在光纤结构中引入不同热膨胀系数材料，造成纤芯受应力致光弹效应影响，进而实现纤芯折射率随波长和偏振态的分布，产生应力双折射。目前关于应力型保偏光纤的解析模型与数值仿真都与实际结果存在较大差距。本工作使用COMSOL® 软件，首次将热膨胀系数随温度的变化引入仿真研究，通过使用结构力学中的热应力多物理场接口，进行瞬态模拟，计算得光纤应力双折射分布。本研究探索并分析了不同热膨胀系数-温度曲线和不同温度历史对应力场及双折射的影响。对进一步改进应力型保偏光纤设计和制备工艺具有一定指导意义。 En savoir plus

摘要：为选择适宜的砂型厚度以提高铸件成品率，本研究利用COMSOL Multiphysics对熔铸AZS33耐火砖的冷却凝固过程进行了模拟，考察了不同厚度（30、40、50、60、70、80mm）刚玉砂型材料对冷却过程中的温度、热通量和热应力的传导和分布的影响。结果表明：(1)在冷却初期，砂型厚度对铸件最高温度影响较小，角部和表层区域先行凝固，中心区域温度下降缓慢，略后温度回升有助于缓解冷却应力；中期冷却时，砂型越厚，铸件温度开始下降越早，但降温速率逐渐放缓；后期降温趋缓，各区域温差减少直至冷却完成。(2)砂型厚度越小，冷却中期热通量的最大值保持稳定的时间越长 ... En savoir plus

泄洪闸室结构具备挡水和泄水两重主要功能的水工建筑物，工作中因水位变幅较大，加之泄流振动的水流动水压力不断突变，尤其水工闸门的启闭过程所形成的缝隙流对闸室结构产生严重危害。为此，以大藤峡深孔泄洪闸室为研究对象，研究其结构应力应变特征。首先对COMSOL流固耦合有限元与PSO-BP神经网络两种方法进行重构形成研究方法，针对大流量泄洪闸室泄流振动条件的结构应力应变研究重构后的方法可以发挥两种方法的优势；然后以COMSOL开展闸室泄流水体与闸室结构的流固耦合有限元模拟，获得泄流激励条件下坝身振动特征与应力变形规律；随后构建PSO-BP神经网络分析模型，分别开展了创建网络结构 ... En savoir plus

在新能源汽车中应用GaN表贴器件能够极大提升车载电源的功率密度，提高生产效率，而汽车中高温、高湿、高压的极端应用环境对器件所使用的环氧塑封料提出了更高的防潮耐温要求。本文首先基于菲克扩散定律，采用吸湿试验与COMSOL有限元仿真相结合的办法，对两种常用环氧塑封料的吸湿扩散特征进行了研究，得到相关的湿气扩散特征参数；然后利用COMSOL中的稀物质传递、固体传热、固体力学等模块，对TOLL外形塑封器件在湿热环境中的湿气扩散行为及湿热应力分布进行了模拟；最后基于实际应用，分别对两款环氧塑封料塑封的GaN TOLL器件进行了MSL以及HAST可靠性验证。研究结果表明 ... En savoir plus

油藏在生产过程中，地层中的孔隙压力下降，压力降由井筒开始向外传播，从而导致地应力场的分布发生变化，后期钻新井的最优位置将因此发生改变，所以必须明确生产过程中油藏地应力场的变化规律。 不考虑储层的温度变化，所建模型只需要进行固体力学与达西渗流场的耦合。对于目前中国的油藏开发情况，地层渗透率较低，单个开发储层较薄，常采用压裂方式增产，将储层看做纵向均质的地层，因此可以使用二维模型。 建立地层为 300m×300m 的矩形区域，井筒为 0.1m 的圆形区域，二者差集为所建的模型。对整个模型区域施加固体力学场和 Darcy 渗流场。因为设置求解应力场为应力的变化量 ... En savoir plus

考虑煤层瓦斯抽采引起的漏气与氧化升温特性，建立了煤体变形、基质瓦斯解吸-扩散、裂隙空气-瓦斯混流和煤氧化热能量传输等多场耦合的瓦斯抽采新模型。基于comsol软件数值模拟了煤层瓦斯应力-变形-渗流的多过程行为，研究结果通过已有的研究成果得到验证，证明了模型的有效性和优越性。应用该模型对甲烷脱附扩散时间、煤的渗透性、泄漏压差、煤的氧化反应热、煤的氧化速率等因素对自热敏感性进行了定量分析。模拟结果表明: (1) 煤渗透率的演化主要由瓦斯解吸引起的煤基质收缩和煤自燃升温引起的煤膨胀之间的竞争作用所决定。然而，裂隙中多组分气体的流动不仅与煤的渗透率相关 ... En savoir plus

高压直流电缆终端和接头是直流电缆系统中的关键部件。我们团队设计开发了一种±200 kV高压直流充气插拔式电缆终端。该类型终端具有重量轻、安装时间短及爆炸风险低等优势。在设计过程中，我们依靠COMSOL Multiphysics，分别进行了电热耦合和机械应力仿真建模。其中电热耦合模型用于电场强度计算，而机械应力模型用于界面压强计算。利用该方法设计的高压直流电缆终端已成功通过型式试验，证明了该设计方法的可行性。后续的裕度实验进一步表明该系统具有充足的安全裕度，其在尺寸缩小和更高电压等级应用方面具有潜力。 En savoir plus

相比标准焊接型IGBT模块，压接型IGBT采用无键合线连接技术，具有失效短路、抗浪涌能力强、结构紧凑和双面散热等优势，更加适用于串联连接和大功率应用场合。压接型IGBT芯片的电气特性和失效模式与机械压力密切相关。需要研究不同机械压力和封装结构对IGBT芯片的影响，一方面，研究芯片的应力集中问题，为压接型IGBT芯片的优化设计提供建议；同时，找到合适的机械压力范围，优化封装结构，为提升器件整体性能奠定基础。 COMSOL多物理场仿真在IGBT封装结构设计和压力分析方面具有很大的优势。单芯片压接型IGBT的基本封装结构可通过几何部分进行设计 ... En savoir plus

新能源汽车电池热失控特征极大关系着电池的安全边界，本文通过建立单体NCM电池的一维产气反应动力学耦合三维传热几何仿真模型，对电池热失控期间的温度，膨胀力特征进行分析。在COMSOL Multiphysics中先依据电池尺寸建立电池三维几何模型，电池结构为长方体热源，不额外考虑电池极耳的发热功率，将电池视作导热系数各向同性的集总热模型，之后在几何模型的基础上建立一维副反应动力学模型，利用偏微分方程接口模块实现实现电池热失控副反应产热量的计算，最后利用固体传热模块完成电池温度与产热的耦合，并输出相对应的膨胀力数值。通过完成验证的热失控模型，针对热滥用情况中的SOC ... En savoir plus