多蛋交接耐压壳仿生研究

以鹅蛋壳为生物原型,开展了多蛋交接耐压壳仿生设计及性能研究工作。首先,通过蛋壳生物学试验,建立了蛋形函数;其次,对深海多蛋交接耐压壳进行设计,建立了蛋壳个数分别为2、3、4、5、6的数值模型,研究其临界屈曲载荷、极限强度载荷和储备浮力特性;最后,通过正交试验设计,分析了多蛋交接耐压壳主要几何参数对其性能的影响规律。结果表明:Kitching蛋形函数与鹅蛋经线的吻合程度最高,其长轴与偏心距之比取45,蛋形系数取0.69;深海多蛋交接耐压壳的临界屈曲载荷远大于极限强度载荷,即极限强度载荷为结构设计的主要因素;蛋形壳个数对极限强度载荷和浮力系数影响很小;蛋形壳厚度对极限强度载荷和浮力系数影响较大;加强肋对浮力系数影响较小,而对极限强度载荷影响较大。

多蛋形交接耐压壳屈曲特性试验与数值研究

文章研究了多蛋形交接耐压壳屈曲行为。基于壳体开孔处的变形量与完整壳体一致的设计理念,优选多蛋壳结构参数,制作多蛋壳比例模型,并对其制作误差进行了检测。此外,还进行了静水压力试验,验证真实多蛋壳破坏形式,检验环肋参数的合理性,比较了考虑真实形状和厚度的非线性有限元分析结果。结果表明:基于变形协调理念设计的多蛋壳,最终破坏远离环肋交接处,蛋形壳单元破坏形式及载荷与完整单蛋壳基本相同,试验验证了多蛋壳继承了完整蛋形壳较好的耐压特性;基于弧长法的数值计算与试验结果具有良好一致性,考虑真实形状和厚度的非线性有限元分析可用于分析预测真实壳体的屈曲特性。

双蛋型交接耐压壳设计及屈曲研究

文章研究了双蛋型交接耐压壳设计及屈曲行为。首先,优选蛋形函数,设计了双蛋型交接耐压壳结构,并建立了钝端/尖端两种相交形式的258个数值模型,分析了环形加强肋对其屈曲行为的影响规律。最后,提出了变形协调设计理念,研究双蛋壳的非线性屈曲最终破坏形式,并与单个完整蛋形壳体的静水压力试验和数值结果对比分析。结果表明:变形协调理念设计的环肋厚度略大于满足临界屈曲载荷的环肋厚度的临界值,该设计方法较为保守稳妥,且加强后的双蛋壳不会改变完整蛋形壳原有的耐压机制。

多蛋形交接耐压壳屈曲特性（英文）

文章基于鹅蛋的几何学特性设计了多蛋形交接耐压壳。多蛋形交接耐压壳中的各分段外形均与鹅蛋外轮廓一致,各分段的长/短轴、偏心距、厚度均相同,并通过环肋加强。文中对多蛋形交接耐压壳在受均布外压下的强度和屈曲特性进行了试验、数值和理论分析,并与单蛋形耐压壳对比。蛋形耐压壳比例模型的破坏实验结果显示:蛋形耐压壳的数值分析可以较好地预测真实破坏形式。

高校学生参与实验室规范管理的创新实践

实验室是高校实验教学、科学研究的重要场所,是传授知识、开发智力、提高能力的场所,是培养学生观察事物、分析问题、解决问题的必要场所,是学生动手能力、思维能力、创新水平发挥的重要天地。高校学生参与实验室规范管理活动,是利用其自身的优势,既有着牛犊的积极性,又有创新的好奇心,既有融入的参与性,又有自身的需要,使得实验室规范管理上一个新的台阶。高校实验室规范管理的建立,从体制机制和制度规章、教学质量和人力资源、实验硬件和使用效益、环境保障和安全举措上,通过学生的积极参与和创新实践,不断的加以完善和推进,更好地为教学和科研服务。

加大安全设施投入 提高校区安全保障

良好的环境是安全的有力保障。校区对校园安全建设工作要抓得紧,抓得早,提前做好安全建设规划和设施配套计划。根据实验室建设规划和年度购置计划,在设备经费投入中,划拨部分经费用于安全设施配套工作,以保证安全设备设施配套建设到位,使实验室安全保障工作得到进一步完善。

螺旋缠绕复合材料圆柱壳屈曲特性

为开展螺旋缠绕复合材料圆柱壳屈曲特性试验与数值研究,首先制作3个长径比(L/R)1.9~3.9的螺旋缠绕复合材料圆柱壳,试验研究其静水压力下失效模式。理论模型、有限元模型和试验结果具有良好的一致性。根据NASA SP-8 007规范、Shen理论及数值模型,分析讨论不同长径比对复合材料圆柱壳屈曲载荷的影响规律。结果表明:NASA规范与Shen理论值与试验载荷比值均小于1,采用层合板理论模型预测结果相对保守;当L/R<2.9时,采用线性屈曲分析预测结果相比考虑材料渐进损伤的弧长法较为接近实验值,最大误差为8.7%;当L/R>2.9时,宜采用非线性弧长法模型预测更为保守,其误差为0.8%,圆柱壳破坏直接由失稳引起,未达到强度极限。

加强校区设备管理 防止国有资产流失

设备资产是高校发挥人才培养、科学研究和社会服务功能的重要硬件基础。设备资产管理是对现有的资产加以充分利用和管理,发挥其效能,提高其效益,做到物尽其用。根据校区设备资产管理的状况,分析校区设备资产管理存在的问题,可以提出加强校区设备资产管理的措施,从而使国有资产保值增值。

基于FLUENT的制动盘对流换热系数研究

基于Fluent仿真软件,用多步稳态分析代替瞬态分析,研究了温度和盘毂对对流换热系数的影响规律,及对流换热系数沿制动盘周向和径向的变化趋势;分析了解析值与仿真值的区别;验证了仿真模型建立的正确性;给出了基于现有经验公式的修正系数.结果表明:温度对对流换热系数影响很小,可以忽略不计;对流换热系数在周向各点处数值不等,迎风面对流换热系数高于背风面,盘毂面对流换热系数沿盘径逐渐增大,且在盘径中部增大趋势较为平缓;无盘毂面的对流换热系数在盘径中部最小,盘径外端部分最大;制动盘转速影响对流换热系数的波动幅度.

不同钢丝堆积态下悬索桥主缆除湿性能

主缆除湿系统是悬索桥主缆在设计过程中的重要环节,直接影响主缆在工作中的服役寿命。针对主缆实际形貌特点,基于计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)数值计算方法,系统研究了主缆内不同钢丝堆积态对主缆内部空气流动特性的影响,并通过南沙大桥(虎门二桥)实桥试验对数值计算结果进行验证。结果表明:通过数值模拟得到均一态的压降和试验实测压降的相对误差低于5%,表明所建立模型的准确性。松散态结构的存在会有效改变缆内横截面上的速度分布,在0.03倍直径处双堆积态下各个孔隙率下的速度增加率达到最大值,相较于单一堆积态缆内速度增加了12.9%;松散态堆积结构的松散程度对缆内的湍动能影响不明显,但是相比均一态堆积结构,双态堆积结构会使缆内的湍流变化更剧烈,湍动能峰值更大;不同孔隙率对于缆内内部的压降分布的影响不明显,相对于均一态在孔隙率为21.5时的双堆积态下最大压降仅减小了26 Pa。

基于锦鲤BCF摆动推进特性分析

以锦鲤为仿生对象,研究躯干和尾鳍的摆动推进特性。根据鱼体形态特征建立仿生鱼几何模型,并根据鱼体躯干和尾鳍的摆动姿态,分别建立不同的运动学模型,进而采用动网格技术并编写控制鱼体的UDF程序,对仿生鱼在被两种控制方程的驱动下的运动状态进行数值模拟,研究不同的运动频率、摆动幅度、来流速度对仿生鱼游动速度、加速度、位移及其压力分布的影响,揭示两种控制方程下仿生鱼摆动的推进性能特性。结果表明:在两种控制方程的驱动下,无论运动频率怎样变化,仿生鱼达到稳定状态时间相同,相同周期内游动距离相近;当摆动幅度为30°时,仿生鱼达到稳态时间最短,且波动相对较小,是最佳幅度;来流速度低于0.1时,可以在流场中稳定游动。且该模型在稳定游动状态下,高压低压分布在尾鳍两端,推动鱼体前进,与实际相符合。

鱼形仿生柔性翼结构设计及优化

以锦鲤为生物原型,开展了鱼形仿生柔性翼结构设计及优化研究。通过循环水池实验,表征出锦鲤游动姿态;基于折纸结构,建立鱼形仿生柔性翼结构模型,研究其驱动载荷和振动幅值的特性。设计正交试验,分析鱼形仿生柔性翼结构设计的主要几何参数对其性能的影响规律,并通过周期性运动对其性能进一步分析。结果表明:结构外板厚度、结构内板厚度和隔板角度对驱动载荷和振动幅值的影响依次增大。仿生柔性翼外/内板厚度、隔板角度依次为0.7 mm/0.3 mm、75°,其摆动姿态和实际锦鲤摆动姿态的最大偏差是8.13%。且该结构的极限屈服幅度远大于试验的最大屈服幅度,回弹性能好。

碳纤维增强树脂复合材料螺旋加强金属柱壳屈曲特性

为开展碳纤维增强树脂复合材料螺旋加强金属柱壳屈曲特性理论研究,建立了复合材料螺旋加强金属柱壳的复材层局部包裹面积比与厚度比数学关系,推导了金属内衬复材螺旋缠绕多层耐压壳抗压极限载荷理论模型。其次,开展了线性屈曲及非线性屈曲分析,并与试验结果对比分析。最后,根据推导的理论模型,形成了该类型全尺寸柱壳适用水深图谱。结果表明:插值法分析中数值分析与理论计算值的误差随复合材料包裹面积比增加而减小,最大误差为5.2%,最小误差为0.9%;试验模型中理论计算与数值分析、试验结果误差分别为3.20%、3.46%,三者具有良好一致性;内衬金属层厚度一定时,螺旋包裹适当复合材料带可适应水深范围较广,该应用对水下管路原位加强、深水管再利用等方面提供新思路。

TiC与变形热处理对β钛基复合材料组织与性能的影响

采用电弧炉熔炼法以SiC为原料制备了TiC增强β21S钛基复合材料,研究了SiC含量(0,0.2%和0.4%)对β-钛基复合材料组织与性能的影响,在此基础上,探讨热处理对变形复合材料组织和性能的影响。结果表明,原位析出的TiC呈现细长条状,SiC含量提高后,基体内析出的TiC长度变短。TiC相的存在可以明显提高β21S钛合金的硬度,当SiC添加量为0.4%时,其硬度(HV)达到484。变形加固溶时效处理后,长条状的TiC相会分解球化成小颗粒状,弥散分布的TiC相极大地阻碍了位错的形成和移动,从而进一步提高了β21S钛合金的硬度。结果表明,在840℃下固溶20 min再600℃时效8 h后,添加0.4%的SiC的复合材料的硬度(HV)相比于铸态时提高了4倍,达到了2572。

金属-碳纤维增强树脂复合材料复合型柱壳屈曲特性试验及数值

为开展金属-碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)复合型柱壳屈曲特性试验及数值研究,制作2组金属-CFRP复合型柱壳及金属柱壳,并对其几何误差检测,试验研究了金属-CFRP复合型柱壳屈曲特性。其次,基于真实几何缺陷,开展了复合型和金属柱壳线性屈曲及非线性屈曲分析,数值与试验具有良好一致性。最后,讨论了CFRP铺层角度、层数对复合型柱壳非线性屈曲载荷影响。结果表明:复合型及金属柱壳试验载荷误差分别为8.29%和6.77%,试验重复性良好;CFRP层可使金属柱壳获得70%的极限载荷增益,并可减弱金属层破坏强度;随着铺设层数增加,复合型柱壳受外压下的铺设角度相应减小,最佳铺设角度为65°~85°,且该范围内,铺设层数影响较小,相同铺设层数下载荷值最大相差7.56%,最小相差为0.57%。