离心泵轴承疲劳寿命仿真分析及试验验证

针对工程中常出现的离心泵轴承实际寿命低于其设计寿命问题,以IS 100-80-160型离心泵为研究对象,对其进行数值仿真,将多个工况下的仿真结果与工程中校核泵轴承寿命的Steponff经验公式进行对比,发现Steponff公式计算出的径向力值偏小.为分析Steponff公式计算的轴承寿命校核误差,将径向力加载至轴承内圈进行有限元疲劳寿命仿真分析,并搭建离心泵径向力及轴承寿命试验台进行试验验证.结果表明:径向力计算误差以及工况变化将产生较大的轴承寿命偏差,该偏差在额定工况下最大,且随着径向力变大而逐步减小;与ISO寿命计算结果对比,数值仿真疲劳寿命安全系数更高;Steponff公式的计算值不够准确,将导致轴承实际寿命与其设计寿命相差极大;在大型低比转数离心泵轴承选用中,需考量Steponff公式的适用范围,同时可应用数值仿真校核其额定寿命.研究结果可为大型泵轴承寿命校核提供一定的依据.

UV-LED表面消毒辐射场的数学模拟体系的建立及试验验证

为了实现紫外发光二极管(Ultraviolet Light-Emitting Diodes,UV-LED)表面消毒器设计的优化、高效、智能化目的,研究建立了UV-LED表面消毒辐射场的数学模型,并进行了试验验证。根据该数学模型,编写了VBA(Visual Basic for Applications)程序,对辐射场进行了模拟和分析。结果显示,辐射模型的计算值与实测值接近,试验验证了辐射模型的可行性。试验进行了应用举例,当照射距离与灯间距的比值为0.4时,选择最大发光角90°的UV-LED可使辐射场最优化;当照射距离与灯间距的比值为0.8和1.6时,对应的最优选择分别是45°和30°的UV-LED。数学模型和相关计算方法为优化设计紫外线表面消毒设施提供了模拟、优化的有效工具。

X80钢补焊残余应力模拟与试验验证

X80管线钢在铺设或者使用过程中会产生裂纹、气孔等缺陷而需要进行补焊修复。利用ABAQUS有限元分析软件建立了X80钢平板补焊模型,模拟分析了补焊前后X80钢焊接残余应力的变化情况,同时研究了3种不同补焊热输入量对焊接残余应力的影响。为验证模拟结果的准确性,开展了3种对应热输入量的补焊试验。模拟及试验研究结果表明,补焊残余应力高于初始焊残余应力,补焊后横向残余应力峰值较初始焊增加55.52%,补焊后纵向残余应力峰值已超过材料屈服强度。随着补焊热输入量的增大,Mises等效残余应力峰值和纵向残余应力无明显改变,但不同路径的横向残余应力变化规律有所不同。试验测量的残余应力值与模拟结果接近,两者的变化趋势一致。

某主驱动减速机冷却装置结构设计及试验验证

主驱动减速机作为盾构机刀盘驱动系统的核心部件,其内部长时间过热易对齿轮箱寿命造成严重影响。故此设计了具有自封闭式螺旋型结构的冷却装置。通过计算和试验,最终确定冷却水进出水模式为“1进1出”,同时增加中箱体整体焊接水套的最优冷却方案。试验结果表明,高速负载时最恶劣工况下的热平衡温度较优化前,冷却效果提升约45.03%。

华龙一号稳压器波动管布置设计与试验验证

文章介绍了华龙一号稳压器波动管布置的设计背景和设计方案,根据设计方案开展了波动管热分层现象的理论分析。结合热分层现象理论分析结果,在波动管不同位置的表面布置温度传感器用于监测波动管的温度,以验证波动管布置设计对缓解热分层现象的有效性。华龙一号首台热态功能试验期间监测的温度表明,在机组升温和降温过程中的不同温度稳定平台,波动管布置设计对缓解热分层现象是有效的;主泵启停等瞬态工况会导致波动管出现热分层现象,但该热分层现象对波动管应力和疲劳的影响满足规范要求。

放射源运输容器力学设计和试验验证

目的设计一种用于运输工业辐照用特殊形式放射源的运输容器,通过试验验证运输容器的安全性能。方法根据《放射性物品安全运输规程》和《放射性物质安全运输条例》中B(U)型货包的规定进行设计,设计的运输容器主要包括屏蔽容器、吊篮、防护罩及运输托架4部分组成,并对运输容器进行正常运输工况和运输事故工况下的3次跌落试验。结果试验对容器外防护罩和保温层造成部分损坏,但防火层完整,不影响包装的密封和屏蔽功能,试验结果表明运输容器满足标准要求。结论运输容器在正常运输工况和运输事故工况下的跌落测试后,包装的屏蔽和密封仍然有效,即该运输容器在规定的正常运输工况和运输事故工况下能保证放射源的运输安全。

基于小孔应力集中的激光预钻孔条件下TBM滚刀侵岩模型建模与试验验证

激光发生器耦合安装到全断面岩石隧道掘进机(TBM)刀盘上,利用高能量激光辅助TBM掘进作业,理论上有望达到新型热-机械高效破岩之目的。针对激光辅助滚刀破岩,基于小孔应力集中理论的弹性应力状态计算方法,在空腔膨胀模型基础上,建立了一种考虑密实核衍生效应的激光预钻孔条件下滚刀侵岩理论模型,并对模型进行理论分析;随后开展双侧围压下的激光辅助缩尺比例滚刀侵岩试验,对理论模型进行试验验证。研究结果表明,刃宽及孔距均对侵岩垂直力有一定影响,且孔距较小时理论模型不再适用;经对比分析后,在理论模型与试验所得结果中,随着孔距的改变侵岩垂直力有着相同的变化趋势,侵岩垂直力大小较为符合,激光预钻孔条件下滚刀侵岩理论模型具有一定准确性。

基于网络药理学和试验验证探讨茵陈蒿汤治疗糖尿病的作用机制

【目的】通过网络药理学、分子对接和试验验证的方法探讨茵陈蒿汤(YCHD)治疗糖尿病(DM)的作用机制。【方法】利用TCMSP、ETCM、UniProt、SwissTargetPrediction数据库及文献查阅等查找YCHD的活性成分和相关作用靶点;利用OMIM、PharmGkb、TTD、DrugBank数据库获取DM的疾病靶点。构建YCHD和DM的蛋白互作(PPI)网络图,对关键作用靶点进行GO功能和KEGG通路富集分析。采用AutoDockTool 1.5.7软件进行分子对接,预测活性成分和核心靶点的结合能。将细胞分为对照组(Control)、模型组(Model)及YCHD含药血清低(YCHD-L)、中(YCHD-M)、高(YCHD-H)剂量组,通过体外细胞试验检测诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、环氧化酶2(COX2)、Toll样受体4(TLR4)、核因子κB(NF-κB)p65、白细胞介素-1β(IL1β)、IL6的mRNA表达水平,以及iNOS、COX2、髓样分化因子88(MyD88)、NF-κB p65蛋白表达水平,并对关键通路进行验证。【结果】共获得YCHD活性成分147个,DM疾病靶点486个,YCHD作用于DM的相关靶点基因57个,其中胰岛素(INS)、IL1β、肿瘤坏死因子(TNF)、B细胞中κ轻型多肽基因增强子的核因子1(NFKB1)、信号传导子和转录活化子1(STAT1)、白蛋白(ALB)、TLR4、IL1A、IL10、IL8等为关键靶基因。根据Counts值筛选出GO前十的条目中包含生物过程1条、细胞组分7条、分子功能2条,主要包括RNA聚合酶Ⅱ启动子转录的正调控、内质网膜、质膜、胞外区、核质、胞质溶胶、细胞质、膜的组成部分、相同蛋白质结合和蛋白质结合。KEGG通路富集分析显示,与NOD样受体、NF-κB、Toll样受体等炎症信号通路密切相关。分子对接结果显示,YCHD的活性有效成分与主要靶点具有良好的结合能力。体外试验结果表明,与对照组相比,模型组细胞TLR4、iNOS、COX2、NF-κB p65、IL1β和IL6 mRNA表达水平及iNOS、COX2、MyD88、NF-κB p65蛋白表达水平均显著升高(P<0.05);与模型组相比,YCHD-L、YCHD-M、YCHD-H组细胞iNOS、COX2、IL1β和IL6 mRNA表达水平及iNOS、COX2蛋白表达水平均显著降低(P<0.05),YCHD-M、YCHD-H组细胞TLR4、NF-κB p65 mRNA水平显著降低(P<0.05),YCHD-H组细胞MyD88、NF-κB p65蛋白表达水平显著降低(P<0.05)。【结论】YCHD可能通过多成分、多靶点,调控TLR4、NF-κB等多条炎症信号通路,发挥抗DM的作用。以YCHD-H组对炎症信号通路相关指标的抑制最明显。

詹姆斯·韦布空间望远镜试验验证方法述评

詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST)是目前世界上最大的空间望远镜,也是继哈勃空间望远镜之后的又一旗舰级望远镜任务,该望远镜装备有须在深低温环境下运行的大尺寸和高精度光学器件,常规试验方法及设备不能满足其研制需求。为平衡研制周期、研制成本以及任务整体可靠性,JWST采用了不同于传统航天器的试验验证方法,即集成模型仿真验证与试验验证相结合的方法。文章对JWST的分系统级、系统级试验验证方法进行调研分析,并简述其地面试验系统设备的改造情况,以期为我国未来大型航天器试验技术的发展提供参考。

基于数字孪生的安全稳定控制系统试验验证展望

随着新型电力系统建设的推进,安全稳定控制系统呈现出控制对象增多、控制范围增大、耦合性增强、复杂度增高的趋势,现有工程试验验证方法无法满足未来安全稳定控制系统试验验证需求。考虑到数字孪生技术具有高保真、实时性、交互性的特点,结合数字孪生技术的内涵、模型、架构,提出了基于数字孪生的安全稳定控制系统试验验证架构。最后,对所涉及的关键技术进行了展望。

城轨列车踏面制动温度场仿真分析与试验验证

城轨列车踏面制动过程中的温度变化直接影响到制动系统的可靠性和列车运行安全性,为了研究车轮温升关键参数以及材料属性对车轮踏面温度影响,基于ANSYS建立车轮有限元模型,采用均匀加载法在80 km/h紧急制动工况下分别讨论车轮和闸瓦比热容和导热系数以及4种不同计算方法求解得到的对流换热系数对车轮踏面温度的影响,考虑温度对车轮材料属性的影响,将实车采集的列车运行速度和制动减速度作为热流输入参数,车轮和闸瓦导热系数直接影响到车轮踏面温升,4种不同计算方法求解得到的对流换热系数对车轮踏面温度影响较小。模拟了制动初速度为80 km/h的3次连续紧急制动工况下车轮踏面温度分布,并将仿真结果与实车试验数据进行对比分析,验证了仿真结果的可靠性。

基于非对称铺层的复合材料弯扭耦合结构设计与试验验证

复合材料弯扭耦合结构在前掠翼飞机机翼的结构设计中具有重要的应用价值.现有研究主要基于对称铺层复合材料设计弯扭耦合结构,存在设计域窄及耦合效应不足等问题.非对称铺层复合材料有望解决上述问题,但因其易产生固化变形,目前未能在工程实际中得到应用.文章首先引入层合板的几何因子和材料常数,推导了拉剪多耦合效应层合板的湿热稳定解析条件;其次,利用湿热稳定的拉剪多耦合效应层合板构造了变截面弯扭耦合盒型结构模型,并利用遗传算法-序列二次规划(genetic algorithm-sequential quadratic program,GASQP)混合优化算法实现了结构的非对称铺层优化设计,使得结构在不发生固化变形的同时显著提升了耦合效应;然后,对弯扭耦合结构的湿热稳定性和弯扭耦合效应进行了数值仿真验证,并利用Monte Carlo方法进行了耦合效应的鲁棒性分析;最后,设计并完成了弯扭耦合效应的测量试验,验证了理论设计的正确性和可行性.结果表明:当铺层角度满足湿热稳定条件时,非对称弯扭耦合结构不会发生固化变形;非对称铺层设计可以显著提升耦合效应,最大可达90%以上.

城市轨道交通灵活编组列车重联功能设计及试验验证

[目的]城市轨道交通客流非高峰期目前采取加大行车间隔方式来应对,但这种方式普遍存在上座率不足、能耗浪费较大等问题。为提高城市轨道交通运营服务水平,需对灵活编组列车重联功能进行深入研究。[方法]结合我国城市轨道交通灵活编组列车的发展现状,参照高速铁路动车组的部分理念,从车钩重联、车辆硬线电路重联、TCMS(列车控制及监控系统)重联及列车信号接口需求等方面阐述了灵活编组列车重联的主要设计内容,并从车辆重联形式试验和车辆重联例行试验两个维度介绍了灵活编组列车的主要验证内容。[结果及结论]上海轨道交通16号线根据高峰和非高峰客流需求制定的3辆编组或“3+3”辆编组列车运营方案,可在3 min内实现列车联挂或解编。由此可见,该方案是可行的。

调节阀降噪套筒的数值分析与试验验证

在小开度和大压差工况下,流量调节阀的节流作用导致阀体气动噪声问题突出。为降低阀体的气动噪声,找出噪声源的主要发生位置,采用在节流口位置安装降噪套筒的方法,可以达到很好的节流、降噪和稳流效果。基于此本文介绍调节阀降噪套筒的结构、主要特点、降噪方法及工作原理,引入一种适合阀门气动噪声计算的声学计算方法,并利用数值分析和试验验证对比阀门有无安装降噪套筒时声压级大小,验证阀内降噪套筒对降噪所起的作用。

航空弧齿锥齿轮接触印痕主动设计与试验验证

以某航空发动机弧齿锥齿轮箱为研究对象,提出了一套锥齿轮接触印痕主动设计的方法。首先,基于弧齿锥齿轮宏观参数和GEMS软件,进行齿面设计,得到齿轮副精确齿面;其次,考虑传动系统受载变形、轴承游隙和加工误差等因素的影响,建立弧齿锥齿轮系统级接触印痕仿真分析模型,得到锥齿轮在工作状态下的接触印痕和振动响应;然后,将上述设计齿面应用于加工,设计试验,将试验得到的接触印痕和振动响应分析结果与理论分析进行对比,验证了仿真分析模型的可靠性;最后,基于该仿真分析模型对上述齿面进行接触印痕优化设计,得到了满足强度和动态性能要求的齿面,形成了弧齿锥齿轮接触印痕主动设计方法。

燃料电池发动机水热管理系统设计、仿真与试验验证

燃料电池水热管理系统是维持燃料电池发动机水热平衡的核心系统,其流量、温度、压力分布等都对燃料电池发动机的性能、功耗和可靠性有着重要的影响。基于某额定功率120kW的燃料电池发动机,从系统功能和性能最优的角度给出了架构方案设计、零部件选型匹配的理论依据,根据相关设计输入和设计目标要求,借助一维仿真软件FloMaster进行了水热管理系统的建模、仿真与结果分析,评估了系统在不同工况下流量、压力、温度和流速的分布,并通过台架试验手段进行了验证。仿真与试验结果表明,在系统额定工况和怠速工况点,水泵流量、电堆进出口温差、电堆入口温度等关键技术指标均满足系统目标需求。

卫星系统用激光通信载荷光学终端热控设计与试验验证

某自研项目对于激光通信载荷光学终端的工作温度稳定性要求较高,文章针对该项目开展热控设计与试验验证。结合载荷所处空间环境情况、载荷自身多空间布局结构及热源分布分散等特点,采用分布式局部控温设计以及主动与被动相结合的温控方法,将光学终端的核心部件(主镜、次镜及转台电机等)温度稳定度控制在±1℃/30 min的指标范围内,有效保证了激光通信载荷功能与性能的实现。

行星式磁流变抛光装置设计及试验验证

为减少磁流变抛光过程中磁链屈服及磨粒沉降对材料去除效果的影响,提高磁流变抛光加工效率,基于磁流变抛光液的剪切应力模型和材料去除机理,结合工件Preston方程,建立了磁流变抛光材料去除模型;依据所建立的材料去除模型和行星式磁流变抛光加工原理,设计一种行星式磁流变抛光装置,并对抛光装置的关键参数进行计算;制作抛光装置样机并进行试验验证。结果表明,材料去除率与载液盘转速、工件转速及旋转半径呈正相关,所建立的材料去除率模型计算结果与试验结果一致性较好,所设计的装置能够达到精加工效果。

多星真空热试验可移动冷板热沉设计分析与试验验证

为避免微小卫星产品的多星热平衡热真空试验中多个卫星之间外热流干扰的影响,设计了可移动冷板热沉,主要由冷板、骨架、导轨滑车及液氮管道连接系统等组成。简述了可移动冷板热沉的设计,对冷板热沉进行了热负荷计算和仿真分析。分析结果表明,冷板热沉正反面总热负荷为1 000 W/m^(2)时,冷板热沉温度低于100 K。在试验验证中,对冷板热沉施加不同的热流值,冷板热沉温度均满足试验要求,试验结果表明,移动冷板热沉可以作为热沉组件在多星热平衡热真空试验中使用。

基于体心立方结构的磁流变抛光表面粗糙度模型及试验验证

基于体系最小能量理论及抛光中的能量传递原理,建立了基于体心立方结构的磁流变抛光表面粗糙度预测模型,分析不同参数对粗糙度的影响,并与传统模型相比较。结果表明:体心立方结构能更准确地表征挤剪模式下磁流变抛光液的微观结构及剪切屈服应力,表面粗糙度预测模型与试验结果具有更好的一致性,预测结果更准确;粗糙度受加工时长、磁场强度和主轴转速影响较大,当主轴转速达到1400 r/min后由于高剪切速率作用下磁流变液的剪切稀化效应,抛光效果反而降低。