CAE在同步辐射装置挡光元件设计中的应用

针对第三代同步辐射装置挡光元件承受极高热负载、设计难度大的问题,综述CAE在其设计中的应用情况:借助有限元分析可以获得挡光元件关键部件吸收体的最高温度和最大应力这两个最主要设计参数;通过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件模拟可以获得吸收体中冷却管道的对流换热与流动阻力特性参数;采用热弹塑性有限元分析可以获得用于低周疲劳寿命预估的吸收体热应力应变迟滞循环.下一步工作将围绕当今研究的核心问题——基于低周疲劳的设计准则展开,包括同步辐射高热负载作用下低周疲劳裂纹的起裂寿命和扩展寿命预测,以及吸收体倾角、表面光滑度、冷却管道排布等对寿命的影响.这些研究均需要充分利用CAE的强大分析功能.

培养实践能力的工程力学教学创新改革与实践

工程力学是培养学生实践能力的重要基础课程,与工程实践之间的联系非常紧密,并在各类技术工程开展过程中被广泛应用。工程力学对于工科专业的学生学习与未来发展有着极其重要的意义。在教育创新改革的大力推进下,各大学校对工程力学教育改革的重视程度。本文就工程力学的主要学习内容和学校对学生的培养目的进行分析,并结合现代化教育手段和教育理念,提高学生对工程力学习的热情,以便于强调工程力学教育逻辑性思维和趣味性。与此同时,注重学生完成作业的形式和教学考核方式,以便于在学生的日常学习生活中渗透有效教学案例,并提高学生在实践过程中的创新能力。

基于高斯过程回归矿山爆破飞石距离预测模型

为了提高矿山爆破飞石距离预测结果的精度,首先,根据马来西亚某矿山52次爆破作业记录的飞石距离相关参数,建立由6个输入(炮孔孔径、炮孔长度、最小抵抗线/孔距、炮孔填塞长度、最大一段装药量、炸药单耗)和1个输出(飞石距离)组成的数据库。然后,基于高斯过程回归机器学习算法,建立爆破飞石距离的预测模型,将其应用于马来西亚某矿山中,并与2种主流的机器学习方法(支持向量回归和神经网络)的预测结果进行对比。结果表明:从实际图-预测值图和残差分析看,基于双层神经网络构建的飞石距离预测模型的预测效果最差;从回归评价指标看,基于二次有理高斯过程回归建立的飞石距离预测模型的预测效果最优,其R-平方(R^(2))值为0.9、均方根误差(RMSE)值为24.67、均方误差(MSE)值为608.61、平均绝对误差(MAE)值为21.42。由此可知,基于高斯过程回归预测矿山爆破飞石距离更精确。可为类似矿山爆破安全警戒范围计算提供理论基础。

纤维含量⁃浓度效应下尾砂胶结材料受压性能响应

为推动纤维增强尾砂胶结材料(FRCM)在工程中的应用,研究分析了混合纤维(玻璃纤维与聚丙烯腈纤维的混合物)含量与浓度耦合效应下FRCM的力学性能变化规律。通过单轴压缩试验得到纤维质量含量为0%,0.5%,0.7%和料浆浓度为65%,68%,72%的FRCM抗压强度和弹性模量,并提出以极限应变因子K来评价FRCM的抗压韧性。研究结果表明:浓度是影响FRCM强度的关键,浓度为65%时,FRCM抗压强度随纤维含量增加而增加的增长率最大,并在一定纤维含量条件下有良好的提升空间;纤维含量是影响FRCM抗压韧性的关键,浓度为68%时,FRCM的K值增幅较大,体现出良好的抗压韧性性能;当浓度为65%时,FRCM的弹性模量随纤维含量增加而增加的增长率相对稳定。

表面粗糙度对Glidcop和Q345低周疲劳寿命影响的试验研究

为考察表面粗糙度对弥散增强铜合金Glidcop和低合金钢Q345疲劳寿命的影响,对两种材料都加工了不同粗糙度等级的试样,在常温下进行了应力控制的低周疲劳试验,并对断后的试样进行了扫描电镜观察。结果表明,两种材料共有的现象是:粗糙表面削弱了低周疲劳性能,随着表面粗糙度的增大,低周疲劳寿命呈下降趋势;表面粗糙度对主裂纹的形成时间有影响。不同的现象是:低周疲劳寿命与表面粗糙度的关系Glidcop为线性,而Q345则为幂函数;Glidcop的断口有轻微颈缩,疲劳辉纹明显,Q345的主裂纹沿着试样的径向和周向同时扩展,大粗糙度下辉纹支离破碎。因此,表面粗糙度对疲劳寿命的影响既表现出共同的现象,又呈现为材料相关性。本文的结果将为这两种材料制成的承受低周疲劳构件的表面粗糙度选取提供参考。

上海光源挡光元件的热疲劳寿命评估

以上海光源(SSRF)前端区挡光元件结构为分析对象,进行热负载作用下的温度和弹塑性应力有限元模拟,采用修正的Von Mises等效应变模型并结合Miner线性累积损伤理论进行疲劳寿命预估,同时考虑表面粗糙度的影响以及光束长时间照射的保持效应,最终给出挡光元件的热疲劳寿命评估方法,并依此提出挡光元件的有限寿命的设计方法,以达到改善目前保守的设计、提升装置的总体性能的目的。