钨钼烧结炉用氧化锆质顶盖结构的优化研究

结合当前钨钼烧结炉用氧化锆顶盖砖的使用情况,利用ANSYS软件,模拟分析了氧化锆顶盖砖异常损坏的原因,并通过对不同厚度、不同体积密度顶盖砖使用过程中应力场的模拟研究,对顶盖砖结构优化进行了探索。结果表明:顶盖砖在使用过程中的最大拉应力为27MPa,远远超过了材料的结合强度,从而造成“断裂”和“龟裂”,导致寿命降低;顶盖砖的体积密度和厚度对其使用过程中的热应力有着显著的影响,当氧化锆顶盖砖的体积密度在3.0~4.6g/cm^(3)时,降低体积密度可以减小顶盖砖使用过程中的热应力,综合体积密度对氧化锆空心球砖其他性能的影响,将当前用顶盖砖的体积密度提高至3.3g/cm^(3),厚度减薄至50mm时,顶盖砖使用过程中的最大热应力只有10.27MPa,而顶盖砖的抗折强度达到13.6MPa,从而有效改善其使用寿命。

基于CFD与TRNSYS的圆形猪舍内环境控制研究

为了给寒冷地区密闭圆形猪舍提供内环境控制策略,试验以地处寒冷地区的张家口市某在建密闭圆形猪舍为研究对象,通过ANSYS FLUENT软件搭建计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真模型,利用CFD模型计算猪舍在最低通风量标准条件下舍内污染气体质量浓度与风速分布,研究通风量对舍内污染气体质量浓度的影响;利用TRNSYS 17软件搭建猪舍温控仿真模型,以月舍温、月舒适时间占比和月暖通不保证率为评价指标,研究非供热策略、供热策略和调整养殖密度策略下猪舍全年通风量对舍内环境温度与舒适性的影响,筛选较为合适的猪舍全年温控策略,并对最适温控策略进行优化研究。结果表明:在圆形猪舍内每60°布置一组送、排风侧立管的“上送侧排”通风方案中,污染气体浓度随通风量增大而降低;在全年最低通风量[0.35 m~3/(h·kg)]标准条件下,养殖区域猪只背部高度平面的平均风速为0.3 m/s,猪只呼吸高度平面NH_(3)、H_(2)S、CO_(2)质量浓度最大值分别为1.02,0.021,525 mg/m~3,上述参数均满足猪舍养殖环境要求,即通风量、污染物浓度、猪只吹风感之间得到较好平衡。调整养殖密度策略比供热策略的全年平均月舒适时间占比高1.5百分点,全年平均月暖通不保证率低0.2百分点;调整养殖密度策略在夏季的平均月舒适时间占比比非供热策略高4.3百分点,月平均舍温低0.3℃,因此育肥猪舍采用调整养殖密度策略调节猪舍温度更为合适。猪舍采用调整养殖密度策略调节猪舍温度时,将5,9月份的通风量从0.50 m~3/(h·kg)提升至0.68 m~3/(h·kg),使这两个月份的月平均舍温均下降2.3℃,月暖通不保证率分别从1.6%和7.2%下降至0.9%和3.6%,月舒适时间占比分别从35.9%和26.1%提升至70.4%和59.4%;夏季采用遮光板辅助降温措施可使午间猪舍温度降低0.3~1.2℃,使猪舍温度更加舒适。说明应用新风全热交换器和湿帘-风机系统并适当调整通风量或养殖密度可以达到密闭圆形猪舍的环境控制要求。

S304管道焊缝温度场的数值模拟与分析

采用ANSYS综合性有限元分析软件,对S304不锈钢材质的圆管焊接过程进行模拟,详细分析焊接过程中产生的温度场,并据此确定合理焊接参数。该分析方法对提高大型国际工程项目中焊接任务的效率和质量有积极影响。

爆破振动对边坡稳定性及建筑物开裂影响分析

八渡村移民安置点采用爆破方式进行场地平整,弄中屯房屋出现大量裂缝,分析爆破振动对弄中屯边坡稳定性和建筑物开裂影响非常必要。笔者基于实际工程,采取理论公式推导在爆破工况下边坡稳定性计算方法;运用大型有限元软件ANSYS模拟爆破振动,推导出建筑物安全允许振动速度的炸药量。结果表明:当移民安置点齐爆炸药量为350kg,边坡受到爆破振动力相当于地震烈度为7度时产生的地震水平力;移民安置点齐爆炸药量大于建筑物安全允许振动速度的炸药量时,房屋结构性裂缝由爆破引起。

埋地燃气PE管道在地面沉降作用下的应力分析

为了研究在地面沉降作用下PE燃气管道的受力特性及失效原因,借助ANSYS软件,探究了在地面沉降作用下PE100、管径DN110、e=10的燃气PE管道的应力-应变响应情况,分析了管道失效影响因素以及失效原因,并得出管道的失效危险点、管道极限沉降位移及极限截面变化率。结果表明:在地面沉降作用下管道的失效危险点出现在沉降区与非沉降区交接处的管道内表面;且在地面沉降作用下,管道产生的压缩变形是导致管道失效的主要原因,管道弯曲变形的存在会使管道的压缩变形更加严重。这为防治埋地燃气聚乙烯管道在地面沉降作用下的管道安全评估提供理论参考。

基于Python的SAP2000向ANSYS模型转化技术及软件开发研究

工程人员常通过对比设计软件与有限元软件的分析结果,以验算和校核结构设计的合理性。然而,由于软件分析内核的差异,设计软件与有限元软件之间的模型信息往往难以直接传递并转化。针对SAP2000结构设计分析软件向ANSYS有限元分析软件的模型转化问题,基于Python语言和APDL参数化设计语言,编译并开发了STAMT V1.0(SAP2000 To ANSYS Model Transformation V1.0)模型转化程序。相比已有转化程序,STAMT程序实现了更多单元类型、材料属性、截面类型、荷载形式的转化,提高了模型转化的通用性。其次,其涵盖了节点坐标系变换、梁单元坐标系变换、梁端自由度释放、创建刚性域等必备功能,进一步满足了模型转化过程中的功能性需求。然后,采用先建立几何模型后生成有限元模型的转化思路,实现了梁单元网格数量的自定义以及板壳荷载向梁的传递,软件操作界面简洁,便于工程人员的使用。最后,通过单层工业厂房和多层框架结构的两个算例分析,得到转化后模型的质量与原模型一致,前5阶周期的平均误差不超过3%,满足精度要求。研究分析验证了STAMT程序可实现SAP2000模型向ANSYS模型的准确、快速转化。

基于振动提取的沙漠埋地管道弯曲变形监测技术研究

针对在沙漠环境中的流动性沙丘区域服役的埋地管道,易产生变形的问题,提出一种基于振动信号的变形监测技术。首先分析沙漠环境中埋地管道变形特性,建立沙漠埋地管道有限元模型;然后基于有限元分析软件(ANSYS)进行弯曲管道流固耦合作用下的模态分析;最后通过分布式光纤传感技术,采集管道弯曲变形处的异常振动信号。研究结果表明:沙丘移位导致埋地管道产生弯曲变形时,内部流体会在弯曲变形处与管体发生耦合作用导致该处产生异常振动,通过分布式光纤传感技术采集该异常信号能够实现振动监测,结合特征提取与支持向量机可以实现管道变形监测。

HT250灰铸铁轮环开裂原因分析

HT250灰铸铁轮环使用中开裂.为此对该开裂轮环进行了宏观检验、化学成分分析、硬度检测、断口分析和金相检验,并采用ANSYS软件进行了仿真分析.结果表明:HT250轮环的硅含量偏高、锰含量偏低,从而形成了较多片状石墨,导致轮环脆性增大;轮环中含有夹杂物,降低了HT250轮环的均匀性和连续性,造成局部应力集中,是轮环开裂的原因之一;HT250轮环有气孔等铸造缺陷,降低了轮环件的机械强度;轮环开裂起始于厚壁一侧的内缘.

基于ANSYS的人体下肢服装压虚拟仿真预测

为研究人体下肢各层组织在服装压作用下产生的形变和应力分布情况,利用16层螺旋CT仪及Mimics软件获取人体下肢分层三维模型,用ANSYS构建有限元模型预测服装压对皮肤层、其它软组织层和肌肉层产生的位移形变;在人体下肢选择44个压力采集部位,对实测服装压与预测服装压进行相关性分析。结果表明:在服装压作用下,人体下肢各层的形变主要分布在大腿内侧,形变分布最少区域为小腿前侧;皮肤层形变最大值为2.73×10^(-2)mm,其它软组织层形变最大值为5.19×10^(-4)mm,肌肉层形变最大值为7.30×10^(-5)mm;皮肤能抵消的最大形变值约为2.73×10^(-3)mm,低于这个值的形变量在皮肤层以外的地方无法测得;人体下肢各面所受到的应力分布与形变分布整体一致,由大到小依次为内侧、后侧、前侧、外侧;服装压预测数据和实测数据的多重相关系数拟合优度为1,二者之间具有极其明显的相关性,说明所建立的服装压预测分层模型可用来预测服装压对皮肤、其它软组织和肌肉的形变。

海上工程吸力筒导管架基础沉贯理论与实证分析研究

为了验证美国石油学会(American Petroleum Institute,API)规范的理论计算分析结果同现场实证试验数据的一致性以及调平新技术的有效性,以大唐大连市庄河海上风电场址Ⅰ(100 MW)海上风电项目吸力式三筒导管架基础为研究对象,运用API规范的静力平衡法、屈曲分析、土塞理论,以及SACS与ANSYS有限元分析软件进行吸力筒导管架沉贯的土塞、沉贯可行性、贯入屈曲、竖向承载力及吊装适应能力的一系列力学分析,通过将吸力式三筒导管架沉贯过程实际监测的土塞高度、负压、承载力、屈曲变形数据同理论计算结果进行比对分析,验证了API规范的理论计算分析结果与现场实证试验数据之间具有良好的拟合度。而“水上星站差分定位+姿态监测及定向的测量+无线网桥通讯组合”和“吸力筒吸力贯入装备一体化系统智能控制系统”两种新技术的应用,成功达成了吸力筒导管架基础功能性的实现。本研究证明了API规范理论分析的准确性和新调平技术的有效性,同时本研究的创新吸力筒式基础可以大幅节约钢材,能显著降低海上风电项目投资成本,经济价值高,有望成为未来海上风电项目的主要基础型式之一。

大型油船码头靠船墩导管架结构应力分析

以开敞水域百米水深的30万吨级油船码头靠船墩结构为研究对象,对导管架结构在环境载荷和船舶载荷作用下的应力开展分析。借鉴海洋油气导管架平台结构形式,结合靠船墩导管架结构主要承受水平船舶载荷的特性设计八腿柱、裙桩基础的靠船墩导管架结构形式。采用Ansys有限元软件建立结构分析模型,根据环境条件、载荷组合等参数对靠船墩导管架结构进行4种不同工况下的静力分析。分析结果显示,在船舶靠泊工况下导管架结构位移和应力达最大值,主要出现在近泥面处主腿柱位置,结构应力满足许用应力要求。研究结果表明百米水深大型油船码头采用导管架结构具有一定的可行性,可为深水油船码头结构选型和设计提供一定的参考。

整体式闸首底板施工宽缝位置及合缝时间对底板的受力影响

针对我国船闸规范中未对闸首底板设置施工宽缝的相关理论进行规定的问题,本文通过对浙江某船闸工程的案例进行研究,采用ANSYS有限元软件,对设置施工宽缝和未设置施工宽缝两种结构模型进行数值分析,研究施工宽缝的位置及合缝时间对底板受力的影响。研究结果表明:底板的负弯矩随宽缝位置由底板两侧向中间变化而减小,底板的负弯矩随合缝时间的推迟而减小,在设计中应在考虑施工便利等相关因素前提下,尽量使宽缝靠近底板中间轴线,并选择在边墩完成总沉降的60%~80%时进行合缝,以降低弯矩,实现最大的综合效益。为施工宽缝的底板理论研究提供有益的参考,有助于规范设计和施工实践。

船舶轴系纵向振动特性预报软件设计与实现

为实现船舶轴系纵向振动固有特性的预报,该文基于QT平台开发了一款预报软件。软件的核心求解器采用MATLAB语言编写,求解算法采用霍尔兹法,并与ANSYS软件仿真结果、某实际轴系纵向振动计算结果进行了对比验证。在此基础上,探讨了不同轴系参数变化情况下,轴系纵振特性的变化规律。结果表明:影响轴系纵振固有特性的参数主要有曲拐半径、曲臂厚度、推力轴承纵向刚度和材料弹性模量,相关的研究成果可为船舶轴系减振降噪提供参考。

气云爆炸驱动下并行管道动力响应分析

为研究输气管道泄漏爆炸对并行管道动力响应的影响,基于气云爆炸过程,利用ANSYS软件建立了三硝基甲苯(trinitrotoluene,TNT)-空气-土体-管道有限元模型,分析了并行间距、壁厚、管径三个参数对并行管道动力响应的影响,并进行了敏感性分析。结果表明:目标管道的最大等效应力随管径增加而增加,随并行间距、壁厚的增加而减小;输气管道泄漏爆炸时,并行间距对管道动力响应的影响最大,其次是管径和壁厚;在相应模拟工况下,原油管道的安全并行间距为6.18 m,安全管径为742 mm,安全壁厚为26.4 mm。从安全生产的角度考虑,埋地管道并行敷设时,应首先考虑增大管道并行间距以保证管道安全运行,其次为减小管道管径、增大管道壁厚。研究结果可为并行长输管道的安全评估提供参考。

一种新型锚杆监测装置的研究

针对多数矿井锚杆力监测装置存在结构复杂、成本较高且很难做到实时有效判断等问题,设计了一种可以通过不同频率的声音判断锚杆力大小的新型锚杆力监测装置。利用Pro-E软件建立监测装置的实体模型,使用ANSYS软件对监测装置进行静力学和模态计算,利用LMS Virtual.lab软件对该装置进行声学仿真分析。研究表明,该装置可行有效,适合实际推广使用。

光伏玻璃压延段成型机理研究

中光伏压延玻璃成型段成型的机理一直是光伏压延玻璃研究和生产的难点和热点。在光伏玻璃压延制作过程时,研究采用了有限元分析方法,探索压延辊转速、玻璃液温度以及压延辊壁厚度对其成型温度场的影响。研究显示,如果其他变量保持不变(玻璃液温度在900℃~1100℃之间,压延辊壁厚度在22.5~32.5 mm,压延辊转速在12~18 r/min),玻璃液温度越高,模拟温度场发生的重热现象时间越长(大约0~2 s),且温度场温度越高;压延辊壁厚越厚,压延辊通过冷却水带走的热量越多,温度场的温度越低;压延辊转速对温度场的影响较大,转速越快,0~3 s内的重热现象越明显,且温度场温度越高,降温曲线越不平稳。

基于ANSYS的地震作用下进水塔动力响应分析

基于ANSYS三维有限元分析软件,采用振型分解反应谱法对进水塔结构进行地震响应分析,分析地震作用下的塔体薄弱部位,并进行混凝土强度复核。结果表明,在地震作用下,进水塔结构位移显著增加,最大位移主要位于塔体顶部,进水塔结构拉应力有所增加,最大值主要分布在塔体腰部区域,混凝土拉应力最大值小于规范要求的抗拉强度,满足规范要求,进水塔不会产生破坏。

深水条件下钻孔爆破合理堵塞长度的数值研究

合理的堵塞长度在深水条件下钻孔爆破时,不仅可以提高爆破效果,还能节约施工成本。为研究深水条件下钻孔爆破在不同水深时合理的堵塞长度取值,采用单一变量法,仅改变堵塞长度,结合三峡—葛洲坝两坝间莲沱段航道整治炸礁工程,运用ANSYS LS-DYN软件对水下钻孔爆破过程进行数值模拟研究。结果表明:随着水深的增大,岩体所受的水压力也相应增大,同时水压力可以替代部分堵塞,因此合理堵塞值应随着水深的增大而减小;在4种典型水深20、25、30、35 m条件下所对应的合理堵塞长度为140、120、100、80 cm;同一装药结构在不同水深处爆破时,合理堵塞值与水深成近似线性关系。

基于ANSYS的大体积混凝土冷却水管布置方案优选分析

在混凝土热传导理论、温度应力理论的基础上,分析了温度场及温度应力场的求解方法,以某泵房底板工程为例,探讨了应用ANSYS软件进行仿真分析,选择大体积混凝土冷却水管最优布置方案的方法。

数值模拟在我国地质灾害研究中的应用

我国是世界上地质灾害严重的国家之一,地质灾害严重影响了我国经济社会的可持续发展.随着科技进步,基于计算机技术发展的数值模拟在我国地质灾害研究的各个领域得到了广泛应用.以ANSYS软件为例,重点回顾数值模拟技术在滑坡、泥石流、地震和火山地质灾害中的应用,认为数值模拟在未来我国地质灾害研究中将发挥重要作用,建议加大国内相关数值模拟软件和模型的开发力度,以实现高效率的科学研究.