二氧化铀粉末运输容器假想跌落事故下的安全设计与试验验证

目的设计易裂变二氧化铀粉末运输容器,证明容器在最危险姿态下,可以满足9 m跌落的核临界、屏蔽安全和放射性物质包容相关设计准则。方法设计外柔内刚的三层密封容器,内外壳之间填充聚氨酯减振吸能材料,建模分析容器多种姿态下的结构与功能材料动态响应,确定最危险跌落姿态。针对最危险工况开展实际跌落测试试验,证明容器在假想事故下的安全性。结果容器在最危险跌落工况下,聚氨酯材料减振吸能效果与设计计算相符,中子吸收板、中子慢化板等功能材料位置和缺损量符合要求。二氧化铀粉末的密封性得以保障。结论以有限元分析为基础的容器仿真分析与样机试验结果匹配度较高,试验样机通过了相关跌落试验,证明了容器在危险姿态下的9 m跌落安全性能。

无润滑电磁轴承保护轴承跌落过程摩擦发热分析

为在设计阶段预测电磁轴承保护轴承的寿命,计算跌落过程中保护轴承的发热功率非常重要。很多场合下保护轴承无润滑或只有固体润滑,因此选择局部法,重点分析球与滚道之间的滚动弹性滞后、球自旋、差动滑动等机制引起的发热,推导了差动滑动发热功率解析公式。开展实际电磁轴承高速电机无制动自由跌落实验,实测轴心轨迹和保护轴承冲击力,利用实验数据计算了保护轴承发热功率,并与实测转子动能变化率对比。研究发现,在确定了保护轴承安装预紧力情况下,局部法计算的保护轴承发热功率与转子动能变化率在量级上相当,证明了理论计算可行性;球自旋发热最多,其次是球与滚道差动滑动发热,两者之和占总发热的主要部分,球与滚道弹性滞后发热较少。

电网电压跌落下基于二分迭代和NITA法的同步调相机全域瞬态流热分析

同步调相机安装在特高压输电系统换流站内用于稳定输电系统的电压,输电系统可能发生电压跌落故障决定其需要具备工作在极限运行状态的能力。温升是制约调相机极限调节能力的重要因素之一,因此,对同步调相机极限运行时的瞬态流热分析非常必要。该文建立调相机与输电系统耦合的暂态分析模型,研究电网电压跌落时调相机的瞬态响应特性。为综合评价电网电压跌落故障对调相机热表征的影响,建立300 Mvar同步调相机全域内流固耦合瞬态分析模型;提出一种二分迭代的流固耦合模型边界确定方法,通过数以亿计的多面体网格离散(共1.4亿网格单元),同时,基于非迭代时间推进法对全域复杂传热模型进行求解,研究调相机多风腔内流体和温度相互影响机理;探讨极限运行状态下温度约束对调相机安全运行的影响。为对该文所提研究方法进行验证,开展调相机总装温升实验,证明其可行性与准确性。

避免频率二次跌落的风储联合调频控制策略

风电高渗透电力系统中,风机释放转子动能参与频率响应改善系统频率稳定性,但存在欠响应支撑效果不足或过响应导致系统频率二次跌落现象。储能响应不受时空因素影响,通过整定储能响应参数,可提升风电频率响应的有效性。该文首先基于统一结构模型分析系统频率二次跌落与风机控制策略之间的作用机理。其次,整定充分利用风机频率响应能力及避免系统频率二次跌落的风电机组频率响应系数。然后,引入频率稳定裕度概念,并基于关系矩阵整定的储能最小出力,等效扩展系统频率稳定裕度。基于以上分析,综合考虑时空因素对系统频率响应影响,提出一种多时间尺度下避免频率二次跌落的风储联合调频控制策略。最后,基于DIgSILENT搭建风电高渗透4机4区系统进行仿真验证。结果表明,所提控制策略在不同风速下兼顾风机频率响应能力,同时避免频率二次跌落,提高全网频率安全稳定裕度。

基于电压跌落安全需求的直流微电网多端协同支撑技术

量化直流电压稳定判据,在多端换流器协同下完成暂态电压支撑是直流微电网稳定运行的关键。根据直流微电网运行特性,分析功率波动、直流故障下系统运行点变化轨迹,获得系统具备暂态恢复能力下的直流电压跌落安全区间。基于直流微电网须遵循的等电量原则,根据电压跌落安全区间,计算系统允许放电电量,从而得到直流微电网量化稳定判据。在此基础上,利用交流主网、蓄电池、风机侧换流器的控制潜力,提出直流微电网的多端协同支撑技术,通过释放附加电量满足直流微电网在不同扰动下差异化的电压跌落安全需求,提升系统的暂态稳定裕度。搭建5端直流微电网仿真系统,验证所提控制策略对于直流电压的暂态支撑效果。

籽瓜跌落碰撞损伤试验研究

为研究籽瓜收获和储运环节产生的跌落碰撞机械损伤问题,对籽瓜进行跌落碰撞损伤试验,研究不同条件对籽瓜跌落碰撞机械特性和损伤的影响规律。单因素试验结果表明,跌落高度由100 mm到300 mm变化,加速度峰值、损伤体积均呈现逐渐增大趋势;籽瓜质量由3 kg到4 kg变化,加速度峰值呈现逐渐减小的趋势,损伤体积呈现逐渐增大趋势;跌落角度由0°到90°变化,加速度峰值、损伤体积呈现逐渐增大的趋势。多因素响应面试验结果表明,跌落高度与跌落角度的交互作用对加速度峰值影响显著,跌落高度与质量、质量与跌落角度的交互作用对加速度峰值影响不显著;质量与跌落角度的交互作用对损伤体积的影响显著,跌落高度与质量、跌落高度与跌落角度的交互作用对损伤体积影响不显著。建立了跌落高度、质量和跌落角度对试验指标加速度峰值、损伤体积的回归方程模型,进行了模型验证。所建立的回归模型预测可靠度高,可为籽瓜碰撞机械损伤的预测、低损机械收获装备的设计提供理论参考和指导。

基于跌落仿真的热水器变形及问题改善

热水器产品在出厂前需要通过跌落测试等破坏性验证,以模拟产品在装卸运输过程中的跌落情况。文中以某热水器跌落产生的面壳和底壳的错位变形为例,对热水器进行了6面12棱8角共26个工况的仿真计算。通过对跌落后面底错位位移的分析,找出跌落错位最严重的工况。并以最严重的几个工况为例,判断出面底错位的原因为面盖挂钩设计不合理。通过对挂钩结构的修改,并打样验证,解决了该问题。通过对跌落过程实现仿真可视化,可以更直接地找到跌落失效的具体原因,该方法减少了方案验证的次数,缩短了研发周期,具有很好的推广价值。

卫生陶瓷包装跌落试验装置校准方法研究

基于卫生陶瓷包装跌落试验装置校准方法的缺失,为了规范和完善跌落试验装置的校准以降低陶瓷制品在运输过程中的跌落破损率,文章通过介绍该试验装置的工作原理、校准条件、校准项目、校准方法和跌落高度示值误差测量结果的不确定度评定示例,成功建立卫生陶瓷包装跌落试验装置的校准方法,为跌落试验装置的量值溯源和标准化提供有益参考,促进卫生陶瓷包装领域的高质量发展,推动卫生陶瓷产业的可持续发展。

磁悬浮轴承系统跌落转子-保护轴承的动态响应分析

保护轴承是磁悬浮轴承系统发生失稳、掉电等故障后保护系统的重要部件,其动态性能直接影响磁悬浮轴承系统的安全性和可靠性。通过有限元软件Abaqus和舍弗勒轴承动力学软件Caba3D建立了柔性转子和保护轴承的动力学模型,开展了从转子开始跌落到转子-保护轴承系统相对稳定状态的动态响应研究,分析了转子和保护轴承内圈转速、转子质心轨迹、转子与保护轴承内圈的碰撞力、球之间的碰撞力、球与内圈之间滑动速度随时间的变化过程。结果表明:在转子的驱动下,保护轴承内圈转速先以极高的加速度升高,当内圈转速与转子接近时,转子和内圈转速又以极低的减速度降低;当保护轴承内圈加速时,转子的质心轨迹紊乱,转子与内圈的碰撞力较大,并且内圈与球之间的滑动速度随着时间增加逐渐增加;当保护轴承内圈减速时,转子与内圈的碰撞力较小,并且内圈与球之间的滑动速度随着时间增加逐渐降低。

大规模海上风电接入对电网频率跌落影响研究

为研究大规模海上风电接入对某沿海地区电网频率跌落的影响,基于PSD-BPA对该电网几种场景下的频率受扰特性进行仿真,分析调频风机对电网频率的影响。结果表明:将火电机组替换为风机后将削弱全系统频率稳定性,随着调频风机增多,对电网调频能力的改善效果逐渐展现;相同容量调频风机在不同区域发挥作用时全系统频率波动情况存在差异;故障发生在风机接入点附近时,风机调频作用更为明显。因此合理配置接入电网的可调频风机,将显著改善频率稳定性。

真空平板玻璃托盘集装包装系统设计与跌落测试验证

目的对真空平板玻璃进行托盘集装包装系统设计,并进行跌落仿真测试,验证包装方案的可靠性。方法提出运输包装设计五步法。第1步产品及流通环境调研,得到相关信息;第2步包装方案设计及建模,选用瓦楞纸板、胶合板、EVA泡沫和捆扎带等包装材料,利用SolidWorks软件进行三维建模,建立各跌落工况下的几何模型;第3步有限元模型建立,对各包材选用合适的材料模型,并利用试验测得相关性能参数,在所建几何模型的基础上进行接触设置、网格划分和载荷设置;第4步有限元模型可靠性验证,对模型进行实际试验和相应仿真测试,两者结果对比分析;第5步多工况下仿真测试,涉及跌落、冲击、振动等。结果展示最具代表性的角、面和棱跌落仿真测试与相应试验结果,最大误差小于10%,验证了有限元模型的可靠性。进一步展示了跌落下各块玻璃的响应加速度,其中峰值加速度远小于真空平板玻璃脆值所允许的加速度,满足防护要求。结论基于上述运输包装设计五步法,所提出的包装方案满足跌落防护要求,也证实了基于该五步法进行包装防护设计的可行性。

装药弹体高空跌落冲击动态响应研究

弹药意外跌落的冲击作用,可能引发事故甚至导致弹药出现早爆而造成灾难性后果。采用LSDYNA研究了分体式装药弹体从10~35 m范围内6个不同高度垂直撞击混凝土介质的冲击响应,获得了装药弹体从不同高度冲击混凝土介质时冲击过载峰值和脉宽的变化规律、装药内部应力波的传播规律,以及混凝土地面的开坑状况。冲击过载脉宽大约为5 ms,过载峰值最大约为1000 g,装药头部主要受到压缩作用,轴向应力呈近似半正弦规律变化,其最大值为43.9 MPa。开坑数值模拟结果与实验结果吻合较好,证明了数值模拟的合理性。

不同包装对猕猴桃经运输跌落后货架品质的影响

为探究不同包装方式对经历跌落冲击的‘徐香’猕猴桃货架(20℃)品质的影响,分别选用4种方式(泡沫蛋托组:纸箱+聚苯乙烯(EPS)泡沫分果包装箱;分果纸盒组:珍珠棉网套+双层瓦楞纸分果包装盒;泡沫箱组:纸箱+EPS泡沫箱;纸箱组:珍珠棉网套+纸箱)包装猕猴桃,并进行物流跌落冲击模拟试验,以未进行跌落试验且用打孔聚乙烯(PE)保鲜自封袋包装的猕猴桃为对照组,测定果实货架期间的腐烂率、硬度、色泽、呼吸强度、失重率、相对电导率、可溶性固形物含量(SSC)、可滴定酸(TA)含量和VC含量。结果表明,泡沫蛋托组的猕猴桃果实在经跌落后,其货架期间的腐烂率、硬度、色泽、呼吸强度、失重率、细胞膜渗透率、可溶性固形物含量、可滴定酸含量等指标优于其他包装处理组,与未经跌落的对照组果实品质最为接近,而分果纸盒组的果实货架品质最差。综上,泡沫蛋托组的分果托盘减振包装方式可有效降低猕猴桃果实受到的跌落冲击力,避免了果实因受到跌落损伤而引起的品质加速劣变。

一种酿酒车间用窖池防跌落安全防护装置的设计与实现

分析了一种酿酒车间用窖池防跌落安全防护装置,其主要包括防护布和框架等部分;其中,框架由主梁和插梁组成,主梁的末端可插入到插梁的插口内并通过插钉实现相对固定,主梁和插梁上均设置有卡扣、万向轮和插孔。防护布主要由高强度的无纺布组成,防护布的尺寸略小于框架的尺寸,并与窖池上口的尺寸相当;防护布的四边均设置有卡环,并于框架上对应设置的卡扣配合使用。该装置的结构简单、设计合理、可方便拆卸、组合与移动;同时,该装置主要布置在空窖池的上方,以实现防止酿酒工人跌落到窖池内的安全事故,也可以有效防止杂物进入空窖池以及窖池内部窖泥的水分散失。

电动汽车动态无线充电系统弯道互感跌落研究及改进

针对目前电动汽车动态无线充电系统的发射线圈多采用分段导轨结构实现接力式动态无线充电,但系统在导轨切换处存在较大的互感跌落导致系统传输效率降低且在弯道处更加突出这一问题,建立弯道动态无线充电模型,通过理论分析推导原、副线圈互感与偏转角度的关系,提出1种弯道处导轨发射线圈的改进结构并进行仿真分析,搭建基于共振磁耦合的弯道动态无线充电平台并进行实验。仿真与实验结果表明,采用改进型导轨发射线圈结构后无线充电系统互感跌落现象显著减小,在偏移角度最大处系统传输效率提升了8.66%,验证了改进型线圈结构的有效性。

马铃薯跌落冲击力学试验与分析

针对马铃薯在收获期间的机械损伤和跌落损伤等问题,通过搭建马铃薯跌落冲击力学测试试验台,开展马铃薯跌落损伤试验。以马铃薯质量、碰撞面倾角、跌落高度为变量,以碰撞力为评价指标,进行三元二次回归正交旋转组合试验,建立了各因素与碰撞力参数指标的影响回归模型。利用Design-Expert13数据软件分析得到变量间多因素交互作用响应图。试验分析结果表明:当碰撞面角度一定时,碰撞力随着马铃薯质量、跌落高度的增加呈上升趋势;而当马铃薯质量、跌落高度为定值时,碰撞力随着碰撞面角度的增加呈先上升后下降的趋势。研究结果可为马铃薯挖掘机薯土分离装置的结构优化提供数据支持和理论依据。

战斗部跌落安全性研究及对水雷战斗部的启示

战斗部的跌落安全性涉及炸药配方、装药工艺、战斗部设计和服役环境等多方面。文中全面、充分地梳理了常规武器弹药战斗部跌落安全相关的文献资料,从典型炸药撞击感度研究、典型炸药动态力学性能研究、战斗部装药跌落撞击非冲击点火理论研究、战斗部跌落试验与仿真研究以及战斗部跌落安全性评估方法与标准等5个方面对战斗部跌落安全性现状进行系统性剖析,并提出了对水雷战斗部跌落安全性研究的若干建议。文中的分析结果可为水雷武器战斗部跌落安全性研究提供借鉴和参考。

大型舰船补给环境下引信意外跌落冲击响应特性

为了研究舰船在吊装补给转运中全包装引信弹药意外跌落的响应特性问题,通过ANSYS/LS-DYNA软件建立引信弹药包装箱动力学仿真模型,开展了典型跌落环境下引信冲击响应特性分析,获取了引信及安全与解除隔离装置在不同跌落环境下的响应特征规律。搭建了引信包装箱跌落测试环境,测定了典型跌落工况下引信过载数据,验证了引信包装箱动力学仿真模型的准确性。试验验证结果表明引信及包装箱在3 m、12 m水平跌落工况下,仿真与试验过载误差为14.4%、12.0%,脉宽误差分别为2.0%、9.4%。通过进一步仿真计算发现,大高度、垂直,跌落地面为921A舰船甲板的工况下引信安全与解除隔离装置过载峰值最大。不同跌落地面材料下的引信的跌落过载响应大小顺序为:舰船甲板材料921A钢>45号钢板>混凝土。引信的过载响应值随其跌落高度增加迅速增加。引信的安全与解除隔离装置过载响应值随其跌落角度增加先减后增。

考虑频率二次跌落和转速恢复的风电机组柔性频率响应策略

风电机组具备主动频率响应能力成为未来风电并网的前提条件,但频率支撑阶段与转速恢复阶段间控制策略切换不当可能引起系统频率二次跌落。针对这一问题,文中提出一种风电机组柔性频率响应策略。首先,在初始运行点将风电机组非线性模型线性化,分析初始运行点对风电机组出力特性的影响;其次,基于风电机组线性化模型推导包含风电和火电的电力系统频率响应传递函数,分析系统参数对频率响应动态特性的影响;然后,研究频率二次跌落和转速恢复间的矛盾,利用分段函数和Logistic函数构造附加功率参与因子,通过形状系数调节风电机组输出电磁功率;最后,基于MATLAB/Simulink平台进行对比仿真研究。仿真结果表明,所提出的策略在消除频率二次跌落的同时,具有良好的转速恢复过程。

基于跌落仿真的集成灶包装优化设计

目的对集成灶的跌落缓冲包装进行原始的设计及优化,要求通过实体样机测试验证并满足装柜量要求。方法首先,用缓冲系数法对包装进行初始设计得到最小厚度;其次,用ABAQUS建立跌落有限元模型做模拟测试,获取精确的脆值来校准最小厚度,以进行装柜尺寸约束判定;最后,通过仿真位移云图和等效塑性应变云图做跌落过程的失效分析,对包装进行局部优化。改善前后的方案同步做实体样机测试验证。结果仿真模型的云图显示,基于包装优化方案的侧板等效塑性应变从0.158降低到0.020,达到了仿真判定合格的标准,与测试结果一致,同时装柜量能得到保证。结论仿真模型与缓冲系数法结合的设计方法,能有效指导包装设计,节约测试资源,缩短开发周期。