压电介质反平面问题中导电与电介质刚性线的相互作用

将压电介质中的一对电介质和导体刚性线夹杂问题归结为数学中的Riemann Hilbert问题。利用Muskhelishvili的方法 ,得到问题的精确解。对于由电介质和导体组成的单一刚性线夹杂问题进行了分析 ,发现了联结点处的奇异性 。

兔前肢断骨骨痂处动态响应的数值研究

骨骼是一个复杂的生物化学综合体。骨的再造一般认为是通过两种途径实现:(1)骨的压电效应;(2)应力的变化可使骨断端间隙血肿内钙的浓度增大。尽管再造过程的机理相当复杂,但可以确认周期性应力对骨的再造(或新生骨的生长)是一个促进因素。骨的上述性质不仅在理论上而且在临床上都具有重要意义。最近的研究表明,由于骨伤固定装置的刚度对于骨折愈合的进程有直接影响,又由于骨折病的多样性以及对于骨伤固定装置刚度的调整的复杂性,从而发展一种更为实用的促使骨折加速愈合的新方法是极为有意义的.

弹塑性柱体自由扭转问题的渐近解法

具有幂级数型强化律的弹塑性平面问题已有较为一般的渐近解法。本文首先在空间问题的范畴将该方法推广于应变硬化具有Ramberge-Osgood方程型的材料,并归为一系列G.Lamé方程的求解。由此引入拄体自由扭转问题的基本假设后,除了对应于摄动参数一次幂项的方程以及边界条件和通常的弹性柱体一样外,前述一系列G.Lamé方程将化为一系列Poisson方程的Neumann问题。最后计算了椭圆截面柱体的扭转问题,当将得到的渐近解简化为圆截面柱的情形时,和解析解的展开式完全一致。

固定床中PET固相聚合的研究

本文利用固定床反应器对N_2保护下的PET固相聚合反应进行研究,在低于粘结点温度下预聚合之后再实施高温聚合,可消除切片粘结,提高反应速率及产品质量。建立了化学反应和扩散过程共同控制下的动力学模型,其计算结果表明从粒子中心到表面,固相聚合表现反应速率和分子量随副产物小分子(乙二醇和水)的浓度减小而增大,并且描述了反应温度、载气中小分子含量和预聚体切片粒径对反应的影响,为优化工艺操作,提高产品质量提供了理论依据。

纯电动汽车电池包箱体模态分析及优化

随着汽车动力电气化进程的不断加快,电池包箱体作为动力电池组模块的承载体,是保障动力电池组模块能正常工作的不可缺少的核心部件。文章运用Workbench软件建立了某一型式的电池包箱体的有限元模型,对其进行模态分析,提取了1-6阶模态下的固有频率和振型。根据分析结果,运用Optistruct软件对箱体上盖进行了形貌优化设计,得出了设置加强筋的最佳方案,避免了因路面不平度对电池包箱体的激振,对电池包箱体的安全设计具有一定的参考价值。

基于欧拉-伯努利梁和铁木辛柯梁理论的功能梯度材料模量测定

为测定功能梯度材料的弹性模量和剪切模量,引入梁理论并将梁沿长度方向离散,建立单元平衡方程后可得到弹性模量和剪切模量分布;假设弹性模量为沿长度方向的线性函数或指数函数,用有限元软件仿真计算功能梯度材料梁单元节点处的挠度和转角,然后用插值法构造变形特征函数,并计算得出弹性模量和剪切模量,且计算值与理论值的误差较小.计算结果还表明,采用铁木辛柯梁理论不仅可以得到弹性模量,还可以计算剪切模量,且弹性模量计算结果比用欧拉-伯努利梁计算结果更接近真实值,但铁木辛柯梁理论中需测定转角,对测定过程的要求会更加严格。

一维准晶杆波动过程的d’Alembert解

考虑一维准晶体制备的杆的纵向波动问题,对声子场和相位子场相耦合的控制方程进行数学变换,得出 2个标准的波动方程和 4种波速。利用d’Alembert方法求解后发现,准晶杆有 2种波动过程。当 1种波动过程发生时,总存在以 2种波速传播的两种波。另外,用波形图给出了准晶杆波动过程的物理意义。

压电材料直杆后屈曲的一个摄动解

考虑横观各向同性压电材料制成的压电杆的稳定性问题,将压电杆两端简支且沿杆长方向极化并施加压力,根据变分原理导出该杆的屈曲控制方程和相应的边界条件;利用摄动法求得非线性控制方程的解,并给出该杆的压屈临界载荷(分岔点)和后屈曲路径。结果表明:压电杆的压屈临界载荷以及后屈曲路径与电场并无关系,但屈曲的发生将导致轴向位移和杆两端电压的改变。虽然电场对这种压屈问题无法取得稳定性控制,但可以检测屈曲的发生和屈曲程度。

基于ANSYS Workbench的某汽车车架轻量化设计

汽车车架是汽车的关键零部件之一,其作用是支承发动机、变速器、车身等结构,并接受来自发动机的动力,保证汽车的安全行驶。通过solidworks三维建模软件建立该汽车车架的实体模型,并利用ANSYS Workbench软件对其进行有限元分析,得出车架在弯曲工况、扭转工况及制动工况下的变形及应力分布情况。结果表明,该车架的强度远远低于材料的极限强度,满足使用要求,并且在轻量化方面具有较大的提升空间。文章通过结构优化设计,重新建立模型,使得车架自重比原来降低27.5%,实现了轻量化的目标,有利于节能环保。最后,对新模型进行了模态分析,得到其固有频率和固有振型,为车架的改进和优化提供参考依据。

基于ANSYS Workbench车用柴油发动机曲轴强度有限元分析

曲轴是发动机主要的零部件之一,对发动机的整体可靠性及寿命都有很大的影响。利用SolidWorks软件建立某六缸车用柴油发动机曲轴3D实体模型,并基于ANSYS Workbench软件对曲轴进行有限元分析。对整体曲轴进行模态响应分析,得到其固有频率和固有振型。在低频状态下,曲轴主要发生弯曲变形;在高频状态下,曲轴主要发生伸缩扭转变形。随着频率增大,曲轴连杆轴颈与曲柄臂的连接处和主轴径与曲柄臂过渡圆角连接处的伸缩扭转变形越大,为曲轴的危险区域。以模态分析结果作为参考,重点分析了每个气缸在最大拉压工况下的应力分布,并校核了其疲劳安全系数。最终结果表明,此曲轴强度满足设计要求。

汽车保险杠横梁的研究与改进

碳纤维增强复合材料(CFRP)是一种新型复合材料,具有优良的性能。由于其具有较轻质量和较高的比强度比吸能比刚度等特性很适合用作汽车构件。碳纤维增强复合材料的可设计性强的优势为其用作汽车保险杠提供了方便。文章针对碳纤维增强复合材料和橡胶制作成的汽车保险杠横梁在碰撞时表现出来的优势进行分析探讨,并与传统的钢制保险杠横梁和碳纤维复合材料保险杠横梁进行对比,通过ANSYS进行仿真,利用LS-DYNA对保险杠模型进行碰撞模拟。结果显示有橡胶层保险杠横梁变形较小,性能优异,满足要求。

关于分数阶导数定义的商榷

导数的概念最早是由莱布尼茨引入的,记作dny/dxn。当函数导数次数不是整数而是分数时,即为分数阶导数dαy/dxα(0<α<1)。本文利用数学归纳法推导出分数阶导数的两种公式,即所谓的分数阶导数Riemann-liouville(R-L)"定义"、和Caputo"定义"。但他们都是从分数阶导数dαy dxα0<α<1<出发推导得到,并且互为等价,所以只是表达形式不同,含义相同。以此类推,或许存在其他的所谓的"定义"也是从dαy/dxα0<<α<1<出发获得,因而他们也只是分数阶导数不同的计算公式,而非定义。因此,分数阶导数的定义应是dαy/dxα(0<α<1),而所谓的Riemannliouville(R-L)"定义"、和Caputo"定义"只能称作是分数阶导数的两种不同的计算公式。这是本文商榷的问题。

碳纤维复合材料汽车保险杠横梁碰撞的力学性能研究

汽车工业中节能减排已成为各个汽车制造公司追求的重大目标,而轻量化研究对汽车的节能减排有着极为重要的意义。如今,新材料的应用让汽车轻量化的发展进入一个新的时代。在国外,碳纤维复合材料在汽车保险杠上的应用有着较多的研究。文章讨论一种由碳纤维复合材料制造的一种汽车保险杠在受到冲击时表现出的力学性能,通过UG建立汽车保险杠与摆锤碰撞的模型,用ansys对模型进行前处理,利用IS-DYNA进行求解计算,通过lsprepost分析保险杠横梁在碰撞过程中的时间-位移曲线和应力应变云图,得出碳纤维复合材料汽车保险杠横梁在碰撞时的力学性能,为其优化设计提供依据。

变速器齿轮接触疲劳强度分析

基于ANSYS对变速器各档啮合齿轮进行瞬态动力学分析,再结合齿轮接触理论和疲劳损伤累积理论,求得各档齿轮的接触应力大小和疲劳寿命曲线。从所求结果看出,二档和三挡齿轮啮合时接触应力不大,小于齿轮的许用接触应力,且疲劳寿命较高,满足设计要求;一档和四挡齿轮啮合时的接触应力大于了齿轮的许用接触应力,且疲劳寿命较低,不能满足设计要求。基于以上原因,利用齿向和齿廓相结合的轮齿修形方法,对一档和四挡齿轮进行了轮齿修形,从最终求得结果来看,两组啮合齿轮的接触应力均大幅度降低,同时疲劳寿命得到了提高,轮齿修形达到了很好的效果。

基于Fluent的联合收割机旋风分离筒气固两相流模拟

本文主要设计一种联合收割机内的旋风分离筒,使其实现小麦、稻谷和油菜的清选。以RNG k-ε模型分析湍流流场。使用Fluent的DPM模型进行分析。数值模拟实验得到结论:当入口速度为4 m/s,排杂口表压为-2 000 Pa时,小麦清选效果最好;当入口速度为4 m/s,排杂口表压为-2400 Pa,稻谷清选效果最好;当入口速度为4 m/s,排杂口表压为-1 000 Pa,油菜清选效果最好。最后改变小麦杂质的直径和密度,再次进行清选,观察发现当直径为2~3 mm,密度为200~350 kg/m3时,小麦的籽粒和杂质清选效果较好。

一维准晶体Ⅲ型切口的应力与位移

为研究一维准晶的V型切口裂纹问题,采用解析函数方法将一维准晶的基本方程转化为极坐标形式;由切口面边界条件得出Ⅲ型切口问题的本征方程,求出声子场和相位子场的应力和位移渐进解;引入应力强度因子,计算切口尖端处的J积分.计算结果表明,声子场和相位子场通过本构方程耦合,切口尖端处声子场和相位子场位移也具有耦合性;Laue类5,7和9的位移分布与Laue类8不同,也与一般材料不同,但J积分仍具有相同形式;当切口变为裂纹时,J积分给出能量释放率.

进港行李转盘轻量化研究

为了减轻行李转盘的质量、降低制造成本,课题组进行了轻量化设计。课题组利用SolidWorks建立了进港行李转盘主要承载部件机架的实体模型,使用ANSYS Workbench模块对机架进行静力学分析与动力学模态分析;对机架中的支撑立板结构进行拓扑优化,根据优化结果对机架进行轻量化设计。仿真结果表明:轻量化后的机架满足设计要求,且质量降低了20.35%。该研究方法实现了轻量化设计的目标,降低了生产制造成本,提升了产品的竞争力。

功能梯度材料板弹性模量测定方法的初探

介绍一种测定功能梯度材料板弹性模量的方法,该方法是建立在非均匀材料的物质空间守恒律的基础之上。利用有限元理论将板划分为三角形单元,并建立单元节点处的弹性模量、剪切模量、泊松比和位移之间的关系。此关系表明,当三角形单元节点处的位移被测定后,通过已知的三角形单元中任意两节点的弹性模量和泊松比可计算出第三点的弹性模量和泊松比。数字仿真时假设弹性模量和泊松比均为沿板长度和宽度两个方向变化的指数函数,用有限元软件计算得出功能梯度材料板各个三角形单元节点处的位移。通过这些位移求出的离散分布的弹性模量和泊松比与假设值之间的误差是可以控制在一定范围内的。

基于神经网络验证压电方程的正确性

本文介绍一种能够验证压电材料中基本压电方程的方法。本文灵活地运用了BP神经网络模型,根据其极强地模拟非线性关系(映射)的功能,通过已有的压电方程以及其中的常数,输入位移以及电场强度,得出的准确的应力与电位移数据,比较好地模拟了应变及电场强度与应力强度及电位移的关系,从而通过神经网络的方法验证了压电方程。预测结果表明该方法具有较高的识别精度。

电磁弹性材料V型切口尖端III型场强的度量

本文应用新的守恒积分即具有路径无关性的Sw-积分,利用路径无关性给出了电磁弹性材料切口场强的度量参数。