动态载荷下材料多尺度结构与物性专题·前言

动态载荷下材料的性能与结构是工业领域广泛关注的应用问题,也是国家现代产业升级和制造业创新的科学基石。由于该方向的研究具有广泛的应用指导意义,因此,动态载荷下材料的多尺度结构与物性是现代材料学、应用物理学和高压科学领域的重要基础科学前沿。

基于传递函数分析的汽车动态载荷预测方法

基于整车两自由度振动模型进行动态载荷传递函数分析,在获得整车参数或状态改变后的簧上和簧下传递函数比,提出了基于传递函数比的汽车动态载荷谱预测方法;采用基于虚拟试验场的耐久性载荷谱提取方法,对所预测的载荷谱进行了验证。结果表明:提出的方法可以有效预测汽车在不同载重状态下的动态载荷谱,但由于质量变化会引起汽车悬架系统的阻尼特性发生变化,导致载荷谱仿真值比预测值有所滞后。

面向典型负荷曲线的油浸式电力变压器动态载荷能力评估方法

开展油浸式电力变压器动态载荷能力评估,保障设备安全运行条件下提高设备利用率和迎峰能力,是资产精益化管理的发展方向。该文首先分析动态温升模型的热参数,使用光纤实测的绕组热点温度数据对热参数优化并对温升估算模型进行改进,最终热点温度估算最大误差不超过3K,其次结合变压器运行工况,综合考虑热点温度、顶层油温、寿命损失及套管和分接开关最大允许电流等约束,提出了一种基于负荷循环迭代的变压器动态载荷能力评估方法,并分析了典型负荷曲线及环境温度曲线的提取方法,最后针对变压器在不同场景下的多个动态载荷能力评估应用实例进行研究,确定变压器的动态载荷能力及限制因素。结果表明,套管和分接开关最大允许电流可能成为限制变压器动态载荷能力的主要因素,较额定工况,不同场景下变压器载荷能力可提升28%以上,具有较大的载荷潜力。

放煤过程中液压支架顶梁动态载荷演化特征试验研究

接触式煤矸识别需要研究综放开采液压支架顶梁承载特性,但现有研究大多重点关注放煤前后的支架承载特性或在给定载荷情况下支架的力学响应特征,忽略了对放煤过程中载荷变化的深入探究。针对上述问题,搭建了放顶煤支架动态载荷相似模拟试验平台,借助散体颗粒模拟破碎煤矸块体,反演了综放工作面放煤过程,利用薄膜压力传感器采集支架顶梁压力,分析了放煤过程中顶梁动态载荷演化特征。试验结果表明:①顶煤的放出对支架顶梁载荷产生了较为明显的影响,即随着顶煤放出,支架顶梁载荷整体呈先增大后减小最终稳定的演化规律。②沿顶梁长度方向,支架顶梁距离掩护梁越远的位置受顶煤放出的影响越小,主要表现在距离掩护梁越远,顶梁载荷峰值相较初始值的增幅越小,且达到载荷峰值所需的时间越长。③沿顶梁宽度方向,由于顶煤的放出过程受到了约束边界或流动过程不均衡性的限制,顶梁不同位置的载荷峰值具有差异性,顶梁载荷峰值相较初始值的增幅最大值达到了最小值的2.4倍。

油浸式电力变压器动态载荷评估技术研究

电力回路评估是电力设备运行的主要内容,对于电力传输能力和设备利用率的提高具有重要的作用。油浸式电力变压器作为电力系统中的关键设备,对其进行最大限度的动态载荷能力分析,可以增强电力回路动态载荷的客观性。但是,场景载荷曲线、环境温度曲线、热点温度辨识、绝缘寿命、健康状态评估等信息复杂,标准Kalman滤波算法存在局限性,无法满足实际的载荷评估需求。为此,本文对Kalman滤波算法进行改进,与支持向量机算法融合,提出改进Kalman滤波算法,分析热点温度辨识、热老化与动态载荷关联规律、载荷能力等指标,以实现准确的载荷评估。MATLAB仿真显示,在热点温度、绝缘寿命、健康状态评价等方面,改进Kalman滤波算法能够实现短期、长期的动态载荷评估,评估结果更加接近于实际测试,并优于标准Kalman滤波算法。

油浸式电力变压器动态载荷评估技术研究与应用

为了全面提升输电线路的输电容量和利用效率,需要对输电线路中的重要电气装置进行动态负荷性能评价。开展油浸变压器动负荷评价能够充分发挥其动态负载的潜力,增加其有效利用效率,并增加电网的动力负载可观性。本文以油浸式动力变压器为研究对象,通过对其负载曲线与温度曲线获取方法、热点温度识别方法、绝缘寿命与健康状况评价等方面的研究,提出油浸式动力变压器动态负载评价方法,并以此为基础进行实例验证。在此基础上,从热点温度识别、热老化与动载荷相关性规律、载荷能力综合评价四个层面探讨油浸式变压器动负荷评价方法的特征与不足,为今后的研究提供新思路。

电梯悬挂装置动态载荷特性与可靠性分析

本文旨在分析电梯悬挂装置的动态载荷特性及其安全可靠性。文章首先概述了电梯的主要结构,包括其四大空间和八大系统。其中电梯悬挂装置作为电梯的关键组成部分,其动态载荷和可靠性直接影响电梯的安全运行和乘客的乘坐体验。电梯悬挂装置在动态载荷作用下的性能表现包括振动、稳定性、负载适应性以及噪声等。结合电梯使用实际情况深入探讨了悬挂装置的构件与可靠性问题,包括材料选择、制造工艺、安装精度以及维护管理等因素对可靠性的影响。最后提出了优化电梯悬挂装置结构,提升可靠性的建议,包括改进设计、加强维护保养等。通过对电梯悬挂装置的深入分析,文章不仅明确了其在特种设备行业中的重要性和安全性,也为行业的有序发展提供了宝贵的参考。

桥梁荷载试验中动态载荷作用下的结构响应分析

本研究综合应用桥梁荷载试验,专注于分析动态与静态载荷对桥梁结构响应的不同影响,通过实施细致的荷载设置和高 精度的监测技术,详细考察了不同载荷条件下桥梁的行为模式。研究不仅包括传统的材质检测还扩展至外观检测,从而全面评估 了桥梁的结构安全性与操作可靠性,深化了对桥梁动态性能的理解,提供了针对性的设计与维护建议。旨在优化桥梁结构的整体 性能并有效延长其服务周期,并且确保了桥梁设计的前瞻性和适应性,满足现代交通需求的持续发展。

基于动态载荷试验的车身结构耐久性优化研究

车身结构耐久性是汽车生命周期内需要具备的基本性能,即车身结构在正常使用条件下能够维持应有功能、性能的能力。当前,汽车市场竞争不断加剧,随着消费者对产品质量、品质关注度的不断提高,如何确保车身结构具备良好的耐久性,是设计人员在产品设计和优化过程中应当关注的重点问题。该文以动态载荷试验方法为基础,采用车身结构疲劳分析和疲劳预测方法对车身结构进行优化,从而有效提升车身结构耐久性。

钢筋混凝土结构在动态载荷下的抗震检测

针对钢筋混凝土建筑结构在动态载荷下抗震性能检测结果准确性及可靠性不高的问题,提出一种基于有限元模型的新型混凝土结构抗震检测方法,建立动态载荷冲击下的钢筋混凝土模型,依据模型模拟地震信号,利用连续小波变换函数组建标准正交函数基础的数据样本,运用动力平衡方程计算钢筋混凝土结构的强度折减系数与最大弹性响应数值,实现结构抗震性检测的目标。试验表明,该方法在评估钢筋混凝土结构抗震性能方面具有较高的准确性。

基于5G通信的油浸式电力变压器动态载荷评估技术

基于5G通信技术的动态载荷评估技术,通过实时收集和分析变压器的运行数据,实现对变压器负载特性的精准监测和评估。本文提出了一种结合正态分布模型的方法,用于描述负载在不同时间段的概率分布情况,并通过最大似然估计等统计方法对模型参数进行估算与优化。结果表明,该方法能够有效提高变压器负载评估的准确性和实时性,为电力系统的优化调度和故障预警提供了可靠的依据。

导弹飞行过程中动态载荷识别方法

导弹在飞行过程中的外部载荷会导致结构振动,从而引发燃烧不稳定。为了更好地理解燃烧不稳定性,预测外部载荷是很重要的。该文提出了一种基于神经网络的动态载荷识别方法。首先,设计并加工了导弹模型,进行有限元模态分析与模态试验,提取典型模态振动频率,验证了所使用有限元模型的合理性。该方法基于有限元模型开展仿真计算,神经网络由仿真结果中的足够样本数据训练,从而使神经网络能够识别典型载荷。搭建地面试验系统,开展地面激励实验获取相关数据,首先进行典型载荷识别,相对误差可达1.21%,验证了所训练神经网络的准确性和试验系统的可行性。随后对随机载荷进行识别,结果表明,用所提方法识别随机动载荷相对误差小于1.82%,该载荷识别方法具有良好的识别能力。对于导弹结构设计和发动机燃烧不稳定的预测具有重要意义。

旋转叶轮动态载荷测量传感器的设计与分析

针对采用定子式测量方法,测量叶轮动态载荷误差较大、且难以保证叶轮旋转工作状态时的动态特性,设计了一种布置在叶轮和轴间的叶轮动态测量传感器结构,可实现对叶轮轴向力和径向力分量的独立测量。采用有限元分析方法对测量传感器进行了线性分析、谐响应分析以及维间耦合分析。结果表明,传感器结构对轴向力和径向力测量均具有良好的线性度,线性相关系数为1;两测量方向上动态频率响应范围分别达到0~8.5 kHz和0~1.0 kHz;传感器结构具有较小的维间耦合影响。标定试验数据进一步验证传感器应变输出与载荷间的相关系数超过0.99,验证了传感器结构的合理性。论文研究为旋转叶轮动态载荷的测量提供了一种新思路,也为开展叶轮动态载荷传感器的设计提供了理论依据和参考。

铰链力矩风洞试验动态载荷监视预警系统研制

针对铰链力矩风洞试验中的动态载荷问题,研制了动态载荷监视预警系统,用于试验中动态载荷的实时监视预警。给出了动态载荷监视预警系统的软硬件组成和设计方案,动态载荷数据处理方法,以及系统预警的临界限值设定方法,并进行了系统的应用验证。研究结果表明:动态载荷监视预警系统能够有效预警铰链力矩试验中存在的动态载荷,通过调整操纵面/天平系统的固有频率,避开流动分离产生的气动激励频率,能够避免相同操纵面偏度下大幅值动态载荷的产生,从而保证试验安全和试验数据可靠。

动态载荷条件下船舶推进轴系尾轴承润滑性能分析

本文根据实船结构参数,建立滑动尾轴承几何模型和有限元模型,利用半正弦周期函数模拟动态载荷,通过仿真软件计算得到油膜压力与油膜厚度变化规律,分析动态载荷的幅值和方向对轴承润滑性能的影响。计算结果表明,改变动态载荷的幅值,最大油膜压力随着幅值增大而增大,且变化趋势与半正弦动态载荷趋势相似,最小油膜厚度随着幅值增大而减小;改变动态载荷的传播方向,x^(+)方向的最大油膜压力峰值高于x^(-)方向,且x^(+)方向最小油膜厚度呈现先下降后上升的变化趋势,而x^(-)方向呈现先上升后下降的变化趋势。

上中切牙切1/3斜折两种修复方式的动态载荷有限元分析

目的:通过动态三维有限元方法分析上中切牙切1/3斜折采用树脂直接修复与瓷贴面修复后的应力分布。方法:利用CBCT及三维有限元软件,构建上中切牙切1/3斜折的三维有限元模型,并对其进行两种修复方式模型建立,分析两组模型在一定动态载荷加载时间内,Von Mises应力、最大主应力分布及其峰值变化。结果:在模拟上中切牙动态咬合过程中,复合树脂修复组与瓷贴面修复组应力均主要集中于切1/3、颈1/3剩余牙体组织;瓷贴面组牙釉质的Von Mises应力和最大主应力明显低于复合树脂组;瓷贴面组牙本质的Von Mises应力明显低于复合树脂组,牙本质最大主应力两组相仿。结论:复合树脂修复组与瓷贴面修复组在上中切牙切1/3斜折动态咬合加载过程中的应力分布均主要集中于切1/3、颈1/3剩余牙体组织。瓷贴面修复体较复合树脂修复,牙体组织所受应力明显减小,减少了牙体组织折裂的可能性。

基于动态载荷的风电机组故障诊断技术

随着风力发电的快速发展,基于动态载荷的风电机组故障诊断技术已成为重要的研究领域。针对目前故障诊断技术存在的数据处理精度、特征提取、诊断模型选取问题,研究了卷积神经网络和循环神经网络在基于动态载荷的风电机组故障诊断中的应用,提高故障检测准确性和可靠性。分析了复杂环境下数据采集和信号处理,以及故障诊断模型的准确性和可靠性,以提高实时监测与预测能力。对多模态数据融合、强化学习和自适应算法、高性能计算平台、实际场景验证、数据共享与合作等未来发展方向进行了展望。

一种改进的动态载荷时域识别方法

根据在离散时间间隔内未知外载荷按线性变化的这一更为合理的假定,给出了比例阻尼系统的一种改进的载荷时域识别方法。即若已知结构的任一种响应:位移、速度或加速度,根据本文推导出的递推连锁计算公式便可确定未知作用力的时程。算例表明,本方法简便、有效,且具有较强的抗噪能力。

静态和动态载荷作用下岩石劈裂破坏模式的数值模拟

简单介绍了岩石破裂过程分析程序模拟岩石在动载荷作用下破裂过程的原理和功能,并用该程序研究岩石试样在静态和动态载荷作用下的劈裂破坏过程。数值模拟再现了岩石在静态和动态应力作用下破裂模式的差异,给出了在不同冲击应力波幅值条件下岩石试样的3种典型的破裂模式。数值模拟表明,在动态加载时,应力波幅值较低时试样表现出与静态加载时类似的破裂模式,随着应力波幅值的增加,其他2种典型破裂模式就表现出来。

动态载荷下种植体位置和直径对悬臂梁种植固定义齿应力影响的三维有限元研究

目的应用三维有限元法分析动态加载下种植体植入位置和直径对悬臂梁种植固定义齿应力的影响。方法建立左下颌第二前磨牙、第一磨牙、第二磨牙缺失种植固定义齿的三维有限元模型,远中种植体的位置和直径保持不变;近中种植体依次向远中移动形成中轴与第一前磨牙远中面距离D分别为5.5、8.0、10.5、13.0 mm的悬臂梁种植固定义齿,分别采用4.1和4.8 mm两种直径的种植体;以250 N力模拟咀嚼周期0.875 s的动态载荷加载于颊尖和舌尖上,应用有限元分析软件MSC.Marc和Partran分析种植体—骨组织界面的Von Mises应力情况。结果随着近中种植体逐渐向远中移动,近远中种植体Von Mises应力均有不同程度增高,近中种植体中轴与第一前磨牙远中面距离D≤8.0 mm范围内种植体最大Von Mises应力增幅缓和,D>8.0 mm时应力急剧加大;近中种植体直径增大,则近远中种植体的应力减小;各加载阶段最大Von Mises应力均处于近远中种植体颈部与皮质骨交界处;斜向加载种植体应力显著大于垂直加载。结论种植体植入位置是影响悬臂梁种植固定义齿应力的重要因素,悬臂梁长度不超过前磨牙宽度时行种植固定义齿设计是可行的,直径的选择要考虑骨量和悬臂梁长度双重因素。