纳米金属材料宏观弹性模量的数值模拟研究

将分子动力学模拟方法与连续体的有限元模拟技术相结合,进行“复合有限元”方法的探索与研究。首先,将纳米金属材料看作由晶粒、晶界、三叉晶界组成的复合材料,基体是具有不规则原子结构的界面相,夹杂是具有理想晶格的晶粒相,用有限元源程序自动生成系统fepg软件模拟材料的宏观弹性模量,并进一步调整晶粒尺寸,研究晶粒尺寸对材料宏观弹性模量的影响。研究结果表明,随着晶粒尺寸的减小,晶界、孔洞等所占的体积比增大,材料的弹性模量也随之下降。

三档分裂导线的静力求解和有限元模态分析

输电线路连续档分裂导线静平衡构形和固有频率的准确计算,对于线路设计、导线结构的动特性分析以及舞动分析计算都是很重要的。采用柔索模型,应用Hamilton原理推导了导线作大幅运动的运动微分方程,并得到了导线静态构形的计算公式。结合间隔棒对导线的约束关系,推导建立了基于位移增量有限元模型的单元质量和刚度矩阵;并应用获得的公式体系对实际三档分裂导线进行了静态构形和自由振动计算,计算实例证明了所用方法的可靠性及有效性。

安装相间间隔棒的输电线防风偏设计有限元分析

针对安装相间间隔棒的输电线风偏这一强迫振动问题,建立了线路风偏的非线性静力学、动力学计算模型,将无条件稳定的Newmark法与荷载增量法相结合,对水平两相分裂导线初始静平衡状态以及风偏状态下的非线性动力学响应进行数值模拟,得到了导线位移响应及张力变化规律,并就线路安装相间间隔棒后对次档距振荡产生的影响进行了模拟计算。计算结果表明安装相间间隔棒后对相导线风偏有一定的抑制作用,而且相间间隔棒的安装对分裂导线次档距振荡振幅影响不大。所得结果可为特高压输电线路防风偏设计和研究提供参考。

覆冰导线舞动的动态张力研究

导线舞动严重威胁输电线路安全稳定运行,确定舞动引起的动态张力是研究舞动问题的重要内容之一。首先从能量平衡和导线长度变化的角度,推导动态张力的理论公式。然后建立导线舞动张力变化数值模拟模型。以实际高压输电线路为例,将理论结果与数值计算进行比较,判断理论公式是否有效及其适用范围。分析理论和数值结果,得到舞动幅值、阶数、档距、高差角等参数对动态张力的影响规律。对导线舞动分析有参考价值。

紧凑型输电线路非同期摇摆特性分析及防治措施

为了解决紧凑型输电线路中相间非同期摇摆引起的风偏闪络问题,结合线路运行经验,建立了导线系统的计算模型,并利用无条件稳定Newmark法与荷载增量法,研究了不同风荷载激励模型非同期摇摆的非线性动力学响应问题,得到了紧凑型线路非同期摇摆特性,给出了相间间隔棒的配置方案。研究结果表明,该荷载模型计算结果与线路运行经验吻合,非同期摇摆闪络故障防治方案能够保证线路的安全稳定运行。研究结果为紧凑型输电线路的风偏闪络设计提供了理论依据,而且在保障线路安全稳定运行的情况下,采用组合风模型的设计可合理地减少相间间隔棒安装数量,降低工程造价。

架空输电线路非同期摇摆数值模拟研究

研究了输电线路非同期摇摆引起闪络的原因特性,针对导线非同期摇摆这一强迫振动问题,建立了线路非同期摇摆的非线性静力学、动力学计算模型,将无条件稳定的Newmark法与荷载增量法相结合,对水平两相分裂导线初始静平衡状态以及非同期摇摆状态下的非线性动力学响应进行数值模拟,得到了不同风荷载激励模型下的导线位移响应及张力变化规律。计算结果表明,应用该方法进行导线非同期摇摆分析以及检验防风偏措施效果是可行的。

舰用钢丝绳在挤压力下的有限元分析

采用8结点六面体单元,在考虑钢丝间挤压条件下,用SAP84有限元软件计算分析了受轴向拉伸的钢丝绳中钢丝的弹性应力分布,给出了钢丝绳横截面上各钢丝的应力分布和钢丝绳的极限承载力,并对计算结果的误差进行了分析,计算结果可为钢丝绳的结构设计和应用提供依据.

纳米金属材料单向拉伸应力应变关系的数值模拟研究

本文利用“复合有限元”方法 ,将分子动力学方法引入到连续体的有限元方法中 ,用Morse势函数推导出纳米金属固体材料 (如α -Fe、Cu、Al等 )晶界区域的本构关系 ,建立由晶粒、晶界、孔洞等组成的复合模型。借助有限元源程序自动生成系统fepg软件 ,调整晶粒尺寸 ,研究在单向线性逐步加载过程中 ,晶粒尺寸对材料非线性应力应变关系的影响 ,以及材料宏观弹性模量在加载过程中的变化情况。得出结论 ,随着晶粒尺寸的减小 ,材料的非线性特征逐渐增强 。

基片曲率法在多孔硅薄膜残余应力检测中的应用

通过基底曲率法设计和制作了一种测量薄膜应力的装置,它具有全场性、非接触性、高分辨率、无破坏、数据获取速度快等特点.使用该装置测量了电化学腐蚀法制作的多孔硅薄膜的残余应力,并研究了孔隙率和基底掺杂浓度对残余应力的影响,结果表明随着孔隙率的增加和硼离子掺杂浓度的提高,多孔硅表面的拉伸应力逐渐加大,由此表明多孔硅薄膜的微观结构与残余应力的大小有着密切的联系.

输电线雾凇覆冰过程的二维数值模拟

基于拉格朗日法提出了一种输电线表面雾凇覆冰过程的二维数值模拟方法。采用同位网格上的SIMPLE算法求解非定常不可压缩流动的RANS方程和SST-k-ω湍流模型以获得空气流场;采取拉格朗日法跟踪流场中过冷水滴的运动轨迹得到输电线表面各控制体的瞬时局部碰撞率;求解基于Messinger控制容积法建立的覆冰热力学方程以获得各控制体的雾凇覆冰温度,并结合覆冰时间推进法模拟覆冰过程。研究结果表明,预测的冰形与文献中的实验测量数据吻合较好,证明该文的方法是可行和有效的。