亚音速下翼型气动性能数值分析

文章基于数值模拟的方法,研究NACA0012翼型的失速及流场参数改变对飞机的气动性能影响;运用SST k-ω湍流模型和Solution Steering收敛方法得出翼型的流场计算参数,并与美国航空航天局(NASA)的试验数据进行对比,验证计算翼型的准确性。结果表明:当Re为5×10^(6)和10×10^(6)时,最大升力系数随马赫数的变化波动较大,且变化趋势基本相同,最大升力系数出现在Ma=0.20左右,分别为1.46、1.59,是所研究范围飞机的最佳飞行状态;在低Re的情况下,翼型的最大升阻比随马赫数增大而先增大后减小,且翼型的最大升阻比出现位置在马赫数为0.20~0.30;在亚音速条件下,翼型的失速攻角在一定范围内随马赫数变化可以用对数函数进行定量描述。

氧化铝多孔膜变形的时间序列散斑干涉法检测

本文通过鼓膜实验,利用双光束电子散斑干涉技术(ESPI)和时间序列的散斑干涉法,首先对纯铝试样鼓膜变形进行测量,并结合薄板小挠度理论计算了纯铝的弹性模量,结果与弹性模量的参考值基本相同,表明该测量变形的方法精确可行。在此基础上对二步阳极氧化法制备的氧化铝多孔膜试样的鼓膜变形进行了检测,变形检测结果为进一步研究氧化铝多孔膜的力学性能及其与微观结构的关系提供了依据和基础。

平面V形切口双应力强度因子的光弹性实验研究

文章在分析具有双重应力奇异性平面 V形切口尖端应力场的基础上 ,提出了基于由光弹性实验获得的等差线确定与双重应力奇异性对应的双应力强度因子 K1 、K2 的光弹性实验方法 ,并通过对模型的光弹性实验 ,运用该方法较好地确定了均质材料 60°单应力奇异性 V型对称切口模型和均质材料 45°双重应力奇异性 V型非对称切口模型的应力强度因子 。

氧化铝多孔膜振动性能的实验研究

电化学氧化法制备的氧化铝多孔膜有六角规则密排的纳米孔,其优良的结构特点使其具有良好的用途,可应用于微粒物质分离,氧化剂的载体,微电子机械系统的组件和纳米器件等。在前期研究了这种氧化铝膜的力学性能如拉伸性能和弯曲性能的基础上,本文实验研究了这种氧化铝多孔膜的振动特性即共振频率特性和振动模态,估算了该氧化铝多孔膜的相当弹性模量,与其他方法测得的相当弹性模量基本一致。

扁挤压筒的挤压力及应力场的光弹性分析

扁挤压筒是挤压大型铝壁板的重要工具,也是关键技术之一。与圆挤压筒相比,由于扁挤压筒型腔的线型特殊,理论计算相当困难,很难有精确的理论解。同时,非中心对称的型腔使挤压力的分布也不均匀,使得以均匀分布挤压力作为边界条件的数值计算产生了相应的误差,也使理论计算更加困难。本文制作了1∶18的环氧树脂扁挤压筒整体模型,用低弹模的环氧树脂材料作挤压材料模拟挤压工况并将应力加以"冻结",然后通过光弹性实验研究分析了挤压筒挤压时挤压力的分布特点以及筒体内部的应力场情况。结果分析得出:挤压力沿型腔高度大体上是均匀分布的,但沿型腔周向有着明显的变化;并在型腔的长轴位置出现应力集中。该实验结果为扁挤压筒的强度计算及结构设计提供了参考依据,也与数值分析解起到相互佐证的作用。如果把扁挤压筒的受力模型简化成中间带椭圆孔的无限大平面的弹性力学模型,理论最大应力值与实验结果比较接近。

鼓膜法测定纳米多孔氧化铝薄膜的弹性模量

本文的多孔氧化铝薄膜含有直径均一、互相平行且与表面垂直的有序纳米孔阵列。它有广阔的应用前景。多孔氧化铝膜与氧化铝陶瓷材料的宏观力学性能有很大的区别。本文用鼓膜法结合实时电子散斑干涉(ESPI)技术,测量薄膜压力与离面位移的关系,再用周边固支平板小挠度模型计算出多孔氧化铝薄膜的宏观弹性模量。本实验中厚76微米的多孔氧化铝薄膜的宏观弹性模量为32.5GPa,比热压氧化铝陶瓷的弹性模量几乎小一个数量级,主要是由于晶相和细观结构不同造成的。这种方法较适合测量此类结构薄膜的力学性能。

蜻蜓飞行姿态的实时模拟测量

作为昆虫自由飞行姿态实时测量的预研课题 ,本文利用投影栅线法对真实蜻蜓翅膀在以适当频率摆动的机械驱动下模拟真实飞行时的三维形状变化进行了实时测量 .由于在图像采集 ,预处理 ,位相提取 ,抑噪声去包络等环节采取了一系列措施 ,克服了由于蜻蜓翅膀透明度高 ,表面微观起伏变化剧烈所导致的栅线条纹图的平均灰度、对比度和信噪比都很低而给数据处理带来的困难 .

一维杆的纵向热弹性动力响应瞬态分析

引入状态空间理论,并在时域内应用差分格式,建立了一维杆热耦合问题的状态方程,分析了一维杆纵向热弹性动力响应的瞬态过程。杆的温度和力学边界条件在状态方程的求解过程中能够得到严格满足。算例表明,本文方法可以方便地计算和显示温度场和弹性场的瞬变过程,且收敛于最终的稳态结果。因此,用本文方法分析瞬态温度应力问题是非常有效性的。

含有序孔洞的多孔氧化铝薄膜的弹性模量测量

高纯铝箔在特定的溶液下经过电化学阳极氧化腐蚀,可在其表面生成一层多孔的非晶氧化铝层,孔大致呈六方密排,孔径分布均匀。此类薄膜具有规则的纳米级孔径,大的比表面积,可用在微纳滤方面和纳米材料组装方面。然而,对于此类薄膜力学性能的研究较少,在一定程度上限制其功能的开发和应用。为了获得此类多孔膜的弹性常数,本文用鼓膜法结合散斑干涉实验方法、单轴拉伸结合双光束干涉法和多普勒测振仪三种方法测量氧化铝多孔膜的弹性模量,得到的宏观弹性模量基本相同,并对三种方法的优缺点进行了比较,分析了多孔氧化铝膜与块状氧化铝材料或致密氧化铝膜力学性能的差异。

构架空间多支管节点试验研究与力学分析

文章通过试验和有限元方法对风帆式变电构架新型空间多支管节点的力学性能进行了研究。首先通过节点足尺模型静力加载试验,对加载过程中节点的应力分布及发展趋势进行了研究;然后,运用ABAQUS有限元软件对节点进行三维建模,根据节点试验的边界条件对节点进行数值模拟,并将节点的有限元计算结果和试验结果进行比较分析。结果表明,节点在1.5倍控制工况加载过程中满足工程设计的强度和刚度要求,且存在足够的安全储备。风帆式变电构架节点作为一种新型空间多支管节点,设计合理,力学性能优越,可作为新型变电站构架的设计参考。

某型叉车门架中横梁力学性能与结构优化研究

针对某型叉车起升机构中横梁弯角频繁出现的断裂现象进行了理论与数值分析,并对失效部位进行了试验检测。通过比较发现,数值分析与试验测试结果一致,即安全系数偏低,接近于1.0。然后,进一步数值分析了中横梁的基本尺寸参数(厚度b、高度h、弯角半径R)对横梁强度性能的影响。结果表明:厚度b是影响强度的最主要因素;弯角半径R对强度有较大影响;而高度h对结构强度影响较小。基于此,对中横梁结构尺寸进行了优化,最优化结构的应力大幅降至125MPa,较现有结构降低了约91MPa,安全系数显著提升至1.7左右,而结构质量基本不变,较好地解决了这类叉车门架横梁的失效问题,对类似的工程机械的设计研究和生产使用具有指导和借鉴意义。

C型压力机压装精度控制方法研究

文章针对已设计完成的16tC型压力机结构,利用有限元软件对压力机整机进行最大工况下的工作状态的模拟,得出该状态下压力机整机的力学性能,以校核该压力机的刚度与强度。采用计算机数值模拟结果对压力机结构进行优化。针对优化之后的设计模型,模拟多工况压力机的压装实验,采集多个荷载下压力机竖向压装的位移数据。利用数据拟合的方法对采集的数据进行拟合,近似得出16tC型压力机工作时的压装位移曲线。利用获得的压装位移曲线,修正压力机压装行程,提高压装精度。

含有序孔洞的多孔氧化铝薄膜的力学性能测量和数值模拟

高纯铝箔在特定的溶液下经过电化学阳极氧化腐蚀,可在其表面生成一层多孔的非晶氧化铝层,其孔径分布非常均匀,孔大致呈六方密排布。由于此类薄膜具有规则的纳米级孔径,大的比表面积,良好的自组织排列性,所以其日益受到人们的关注。然而,到目前为止,对于此类薄膜力学性能的研究还很少,所以在一定程度上限制其功能的开发和应用。为了获得此类多孔膜的弹性常数,本文首先由实验出发,通过光力学检测(双光束散斑干涉)的方法得到薄膜拉伸时的整体表观弹性模量。然后对薄膜建立二维有限元模型,运用均匀化理论反推出其基体(无孔结构)的弹性模量,同时考察了不同的基体泊松比对模型整体表观模量的影响,并且用一般有限元方法验证了沿特定方向拉伸时均匀化模型计算的有效性。

变电站新型H型钢人字柱的研究

总结分析了国内外变电站构架的结构形式、设计计算方法和研究成果及工程应用的现状。变电站构架工作时存在主受力方向,目前广泛应用的构架没有充分考虑这一特点。基于H型钢截面特点,提出并设计了新型型钢构架人字柱结构形式,并对新型H型钢截面无端撑构架和常规圆钢管带端撑和去端撑构架进行了线弹性和弹塑性仿真分析。通过对计算结果的分析可知:常规圆钢管截面带端撑构架去端撑后侧向刚度明显不足,而新型H型钢截面人字柱构架可以去端撑,并且四跨构架满足强度、刚度和稳定性的要求,经济性良好。

等离子体热效应对NACA0012翼型增升减阻的研究

基于等离子体热效应机理,在来流速度为34m/s和攻角0~12°内,对NACA0012翼型在等离子体激励下的流场特性进行数值模拟。通过研究等离子体激励的位置和数量对翼型的升阻力特性的影响,得出翼型增升减阻的最佳位置和数量。为保证计算模型的准确性,将未激励的翼型流场参数与NASA实验数据进行对比验证。结果表明:未激励翼型的流场计算参数与实验结果吻合度较高;在等离子体单激励下,最佳减阻位置位于翼型下表面的前缘,最佳增升位置位于翼型下表面的后缘,且二者受攻角的影响较大;在翼型下表面的前缘和后缘同时施加激励时,翼型的减阻比约为20%,最大增升比为52%。

多孔氧化铝薄膜横观各向同性弹性性质的研究

电化学阳极氧化生成的氧化铝薄膜含有高度有序的纳米孔阵列,本文首先假设氧化铝薄膜基体(无孔部分)为各向同性,结合其周期性孔结构特点和均匀化理论,可以得到氧化铝基体和薄膜弹性性质之间的关系。然后利用单轴拉伸结合电子散斑干涉(ESPI)的方法得到薄膜面内的杨氏模量为63.4GPa,并根据均匀化方法得到的基体与薄膜弹性性质的关系进一步推出薄膜横观各向同性的其它弹性参数,如基体杨氏模量等。为证明结果的可靠性,利用推出的弹性参数建立三维有限元模型,模拟纳米压痕实验,得到的加卸载曲线与实验曲线相吻合。

新型法兰管焊板式X型节点力学性能分析

文章在基于传统X型节点的基础上提出新型的X节点型式,在该节点型式中主要采用了焊板式连接,而各支管的连接则采用法兰连接的方式。为验证该节点型式的可行性,文章针对此种型式设计了3个节点模型,并对其进行了承载能力极限状态的分析。同时文章以变电站构架结构为参考,结合安徽送变电站220 kV构架交叉端撑的设计,讨论了该节点型式在实际荷载工况下的力学性能。研究结果表明,该新型节点型式的极限承载力性能优于传统的X型节点,可较好地解决变电站等钢管塔架中的复杂节点的连接问题。

自升式可旋转跨越架设计与性能分析

文章分析了传统跨越架存在的问题,提出并设计了自升式可旋转跨越架,对新型跨越架进行了仿真分析。分析表明,新型电力跨越架满足强度、刚度和稳定性的要求,经济性良好。

变电站GIS构架交叉端撑节点有限元分析

文章以变电站110kV^220kVGIS构架交叉端撑"X"型节点为研究背景,应用Workbench对"X"型交叉节点模型进行了非线性有限元分析。结果表明该新型变电站构架"X"型端撑交叉节点设计安全合理可行,为变电站建设提供了节约用地结构的新选项。

变电站构架多支管空间节点有限元分析

文章以220kV风帆式联合构架变电站的多支管空间节点为背景,对节点进行了非线性有限元分析。在有限元分析中,对于2种荷载工况,研究了节点在1.5倍各工况设计荷载下的力学性能,分别得出节点在2种工况下应力云图、位移云图、荷载-位移曲线、破坏形式及极限承载力。结果表明,节点各区域应力均未超过材料的屈服强度,节点并无明显变形,节点在各工况下的极限承载力富余较大,节点设计安全合理。