横向冲击载荷下齿形双螺母防松性能

针对螺栓连接结构在舰船爆炸冲击中容易发生松动的现象,设计了一种齿形双螺母的防松结构。利用局部滑移理论分析齿形双螺母的防松原理,采用有限元仿真法,通过预紧力和微滑移的变化量对其防松性能进行分析,并研究了齿形双螺母防松性能的影响因素及其影响规律。研究结果表明:横向冲击载荷下,齿形双螺母预紧力下降慢,微滑移变化小,具有较好的防松性能;当楔形角与螺纹升角相同时,防松效果最差;楔形角越大,齿形数量越多,齿形双螺母的防松效果越好。

多轮荷载作用下的高模量沥青道面力学响应特性

飞机起落架多轮荷载作用下,道面内部应力应变等力学响应将产生叠加与干涉。针对高模量沥青机场道面,通过ABAQUS有限元软件开展道面结构力学响应计算,分析飞机多轮荷载对道面力学响应敏感性,研究高模量沥青混合料在机场道面中的应用效果。结果表明:在飞机主起落架的六轮荷载作用下,道面结构层中产生的应力与路表弯沉的峰值最大,且道面的疲劳寿命最小,在进行道面结构计算与材料组成设计时,应以六轮荷载作为最不利荷载工况;机轮荷载分布的对称性越强,结构内应力与路表弯沉的峰值点位置越靠近荷载包围区域中心;沥青道面变形有一定的时间滞后,卸载后路表弯沉不能立即恢复并存在残余变形,且主起落架轮数越多,滞后时间越长,保留的残余变形越大;中面层采用的高模量沥青混合料可降低道面各层拉应力、压应力、剪应力的应力水平,进而有效地减少机场沥青道面轮辙与疲劳开裂。

交通荷载下软土复合地基海底沉管隧道动力响应特性分析

以港珠澳大桥沉管隧道管节为研究对象,利用MIDAS GTS NX软件建立三维动力有限元模型,采用界面单元模拟管节接头,通过施加重载车辆模拟振动荷载,对沉管隧道管节以及高压旋喷桩软土复合地基的动力响应特性进行分析。研究结果表明:车辆振动荷载可诱发海底沉管隧道管节及其复合地基产生明显的环境振动效应。当120级挂车以80 km/h的运行速度通过海底沉管隧道时,在沉管隧道管节接头处产生的最大竖向位移量达3.21 mm,最大加速度峰值达17.77 mm/s^(2);高压旋喷桩复合地基顶面最大位移达1.98 mm,加速度峰值达2.38 mm/s^(2)。沉管隧道管节接头处加速度振动级达81.9 d B,重载车辆运行对软土复合地基海底沉管隧道动力稳定性的影响不可忽视。

宋式古建筑木结构有限元模拟及承载特征

为提出宋式古建筑木结构的有限元模拟方法并揭示其承载特征,分析了与础石接触的柱脚和与普拍枋接触的柱头的转动特性,并给出了柱脚和柱头恢复力矩的显示表达式.研究了考虑普拍枋影响的柱头燕尾榫节点恢复力矩解析模型.并建立了宋式古建筑木结构弹簧-梁单元有限元模型,研究了此类结构的承载特征.结果表明:建立的模型可以较好地表征木结构的承载能力,当木结构向右侧变形时,竖向荷载由普拍枋左侧传递给柱头,由普拍枋右侧传递给柱头和阑额,普拍枋与柱头之间的压力随加载位移的增大而减小,普拍枋与阑额之间的压力随加载位移的增大而增大.木柱和柱头燕尾榫节点提供的承载能力是三种竖向荷载作用下木结构侧向承载能力的主要组成部分.三种竖向荷载工况下,木柱提供的承载能力均大于60%,木柱的承载能力贡献比随竖向荷载的增大而增大.

高速永磁电机定子铁心损耗的分析与计算

为了提高高速永磁电机定子铁心损耗计算的准确性。首先,通过分析高速永磁电机定子铁心的磁化特性,给出了定子铁心的磁化轨迹图。然后,根据得到的磁化轨迹图对铁耗模型进行了改进,并依据有限元法验证了该解析法的准确性。最后,对比了样机铁心损耗的测试值,给出了优化后的新铁耗计算模型。样机定子铁耗计算模型的优化为高速永磁电机系列化设计提供了有力参考。

基于不同煤岩性质的矿井掘进机截割载荷分析研究

研究了掘进机截割头的全部截割过程,针对影响切削载荷的煤岩特性,多次重复进行不同坚固系数的模拟,推导出三轴力与坚固系数的关系。将仿真结果与理论公式进行了截齿载荷对比分析,取得了一致性的结论。由有限元仿真计算结果数据可知,模拟分析为准确计算截割头载荷提供了可靠的技术数据保证,提高了截割头截割试验的效率,为不同煤岩地质条件下截割头的选择提出指引。研究成果为掘进机结构优化设计提供了依据。

GIS双断口隔离开关不停电试验电场分布及击穿特性

共气室结构的双断口隔离开关(double-fracture disconnect switch,DDS)在不停电耐压试验过程中存在因试验侧断口击穿而影响运行侧断口绝缘性能的风险,在设计阶段需要对其电场分布和击穿特性进行研究。为此,以新研发的110 kV三相共箱式GIS双断口隔离开关为例,采用有限元方法对电场进行仿真分析,得到其在现场不停电工频耐压试验中的内部电场强度分布。根据电场的计算结果,采用基于汤逊放电理论的击穿判据,研究不停电试验中两个断口的击穿特性,证明了在DDS现场不停电交流耐压试验过程中,试验侧断口击穿不会对运行侧的绝缘性能造成影响。研究结果可以为在运的DDS二期扩建时的不停电扩建与现场绝缘试验工作提供安全保证的理论支撑,也为未来新型DDS设备研发过程中的绝缘校核提供了更加翔实的理论依据。

竖向地震荷载下人字批顶结构石窟的稳定性分析

我国部分石窟的空间建造采用了人字批顶形式,体现了中国传统建筑形式与佛教石窟建造形式上的融合。选取莫高窟典型的人字批顶结构的254号石窟作为研究对象,建立了三维的石窟计算模型,考虑了竖向地震荷载作用,通过输入不同地震加速度时程,计算了4种模型情况下石窟岩体的拉应力分布情况。结果表明,石窟的人字批顶处易形成较大拉应力区,易遭受地震破坏;石窟中心塔柱可以有效地提高所在石窟岩体的抗震能力,但对下部窟体的上部岩体会产生应力集中,是窟体防护加固的重点部位。同时,对于洞窟密集而又分上下几层的石窟群,在抗震防护中应充分考虑竖向地震荷载的作用。

基于实验和数值方法的橡胶材料本构模型分析

为探寻目前用于土木工程减隔震方面的基于唯象理论的Neo-Hookea模型、Mooney-Rivilin模型和Yeoh模型三种橡胶本构模型在有限元分析中的匹配程度,先对橡胶进行静力加载实验,然后通过实验数据处理得到三种本构模型各自的参数,并将三种模型参数分别代入到有限元软件进行分析计算,最后将得到的三种模型下的计算结果与实验数据对比.分析结果表明,在橡胶压缩时,Neo-Hookea模型适用于压应变为045%的范围,Mooney-Rivilin模型和Yeoh模型适用于压应变为≥60%的范围.研究对橡胶压缩时如何选择本构模型做出了解答,过程中所采用的研究方法和研究结果也有一定的借鉴意义和实用价值.

基于超声波的钢板防腐层剥离检测方法

针对管道防腐层破损和剥离的检测问题,从钢板防腐层模型出发,提出了一种基于超声波的钢板防腐层剥离检测算法.该算法利用兰姆波在单层介质和双层介质中的传播特性,得出了不同传播介质与超声波传播速度变化的关系.在有限元仿真软件ANSYS环境下构建了裸钢板模型及外壁涂有防腐层的钢板模型,分别在这两种模型下进行受力振动产生超声波,并对超声波的传播速度进行对比分析.通过仿真计算得出,超声波在有防腐层钢板中比在裸钢板中的传播速度慢,根据仿真模型搭建实验平台,验证了仿真结果的正确性,从而可进行基于超声波的钢板防腐层剥离检测.

旋转导向工具多列块式滑动轴承载荷研究

多列块式径向滑动轴承是推靠式旋转导向工具轴承系统新近采用的一种轴承形式。为了研究近钻头端径向滑动轴承摩擦副的载荷特性,采用Augmented Lagrange摩擦接触非线性算法,考虑旋转导向工具几何非线性效应,利用ANSYS Workbench软件,进行了滑动轴承各列摩擦块的力学分析。对钻头压力为200 kN、翼肋推力分别为10和25 kN的2种载荷工况下摩擦副应力分析结果表明:选用材料满足载荷工况强度要求;轴承内、外圈各列摩擦块的最大应力分布以半周分界呈现2种变化规律,近翼肋和近钻头的2列摩擦块应力水平及分布受外载荷影响较大,近钻头列摩擦副的载荷明显高于其他3列;翼肋推力的增大导致内圈各列摩擦块在2种载荷工况下的最大应力比值达6倍以上,远高于外圈摩擦块,使内、外圈摩擦块的最高应力水平接近相等;轴承内圈近翼肋和近钻头的两列摩擦块在工作中承受较高应力幅的周期性交变载荷,易发生疲劳破坏。研究结果为推靠式旋转导向工具多列块式滑动轴承的设计与合理使用提供了理论支持。

某重型车间双层肩梁加固的非线性分析

某重型车间双层肩梁在施工完毕后发现,因钢结构制作安装误差导致吊车梁支座中心线与支承加劲肋中心线存在较大偏差,从而导致结构主体不满足设计要求,需要对现有双层肩梁进行安全评估并提出合理的加固方案。首先选取格构柱肢的上层肩梁为研究对象,通过简化力学模型分析了肩梁的受力机理,然后采用ABAQUS软件对现有不加固的双层肩梁进行竖向偏心荷载作用下的有限元模拟,并对提出的双层肩梁单、双侧加固方案分别进行有限元仿真模拟,最终得到双层肩梁中每层肩梁的合理加固方案。分析表明:因放置于肩梁上盖板的较厚垫板对荷载传递路径有很好的调节作用,使垫板对吊车梁安装偏差具有普遍的适应性;由施工误差导致的竖向偏心荷载作用下,其最大应力值均超过了钢材的设计强度;在合理的净距下,单、双侧加固对每层肩梁都能起到较好的加固效果,同一净距下双侧加固效果要好于单侧加固;结合现场加固施工的可操作性,上层肩梁加固方案采用双侧加固,净距取150 mm;下层肩梁加固方案采用单侧加固,净距取120 mm。

带式输送机静动态特性计算与分析

针对某型带式输送机,在Solid Works平台上设计了数字化样机模型。分析并计算了槽形托辊组与传动滚筒的静态载荷,以此为依据,在Simulation环境下建立带式输送机的有限元模型,通过静力学分析获得了应力、变形云图,分析结果表明带式输送机具有安全的强度和刚度储备。通过模态分析计算带式输送机的动力学特性,获得了固有频率和振型,明确了带式输送机在低阶共振频率下的振动模式,为其工况下的减振降噪、速度控制以及动力学优化提供了重要依据。

基于仿真技术的翻新轮胎载荷变形特性研究

针对载重车辆翻新轮胎载荷变形特性进行有限元仿真及试验研究,修正翻新子午线轮胎的变形特性公式。理论计算、仿真分析及试验结果有较好的一致性,较真实地反映翻新子午线轮胎的变形特性状况,为翻新轮胎的结构设计及性能研究提供理论依据。

行波型旋转超声电机定子振动特性仿真

为了了解定子直径为60 mm的行波型旋转超声电机定子的振动特性,采用有限元分析的方法,在有限元软件ANSYS10.0中对其进行了模态、谐响应、瞬态仿真分析.得到了其模态频率及振型;振幅及阻抗随频率的变化关系;定子齿端质点的椭圆运动轨迹的形成过程,及其输入电流随时间的变化规律.

竖向荷载作用下复杂群桩的变形及荷载分布

以厦深(厦门—深圳)客运专线韩江特大桥潮安县段桩基选型工程为研究背景,通过有限元软件ABAQUS进行数值仿真模拟,分析低承台超长桩在非均质土条件下承受竖向荷载时竖直桩基的荷载-沉降(Q-S)曲线、基桩荷载分担、桩体侧向受荷、承台偏移、基桩竖向变形等工作性状。结果表明:超长群桩的Q-S曲线呈缓变特征,未出现显著的转折点和陡降;在承台顶逐级施加荷载作用下在同一深度范围内桩身轴力中桩、边桩、角桩依次增大;角桩和边桩的竖向变形相似,中桩差别较大;桩身的压缩变形随桩体深度依次递减;中桩侧摩阻力与周围基桩相比较小,变化更加缓慢。

船用中压交直流电缆温度场分布对比分析

与船舶交流综合电力系统相比,直流综合电力系统具有功率密度高、易于并网、振动与噪声低等优点,应用前景广泛。随着船舶直流电力系统容量的不断增大,伴随而来的是直流电缆载流量不断增大。为了充分发挥和提升直流电缆的载流能力,将其与交流电缆的温度场特性进行对比分析。分别建立交流电缆与直流电缆的传热模型及温度分布方程,并利用有限元仿真软件进行了仿真对比研究。仿真结果表明:在相同的环境温度下,直流电缆的缆芯温升低于交流电缆,且直流电缆的温度场分布较为简单;在相同电压等级和环境温度下,参考交流电缆运行经验设定的直流电缆的参考载流量较为保守,未能充分发挥直流电缆的载流能力。

基于有限元仿真的三相异步电机定子匝间短路的研究

三相异步电机的主要故障之一是定子绕组匝间短路。首先,运用解析分析建立了三相异步电机发生匝间短路后的磁链、电磁转矩、电阻和电感等相关参数的解析表达式,然后建立了电机有限元仿真模型,根据解析分析结论对相关电磁参数进行设置,对电机正常及发生匝间短路故障时进行有限元仿真;最后运用快速傅里叶变换,分析了电机在匝间短路稳态运行时的电磁转矩及电流频谱特性。结果表明:电机定子匝间短路后,电磁转矩会出现频率为2倍同步频率的谐波分量,匝间短路相电流会出现频率为3倍同步频率的谐波分量,并且随着匝间短路严重的程度不断增大,相应谐波幅值也不断增大。

双定子单转子型超声电机的数学建模及机械性能仿真

为了提高超声波电机的输出转矩,设计了双定子单转子行波型旋转超声电机.在保证定子直径不变的条件下通过两个定子同时驱动一个转子达到增加转矩的目的.利用有限元软件ANSYS10.0建立电机的定、转子接触模型并进行仿真分析.通过仿真分析得到电机空载转速、堵转转矩随预压力的变化曲线和不同预压力下的负载特性曲线.仿真结果表明该种结构的电机可以明显提高输出转矩,具有较好的应用前景.

单向载荷下高层建筑钢结构梁柱屈曲特征研究

为研究单向载荷下高层建筑钢结构梁柱屈曲特征,以Q235钢为材料,选不同悬臂梁、不同长度的钢结构梁柱试件,1^(#)为常规试件,2~8^(#)为骨型试件,通过试验与仿真研究单向载荷下屈曲变化。结果表明:3^(#)试件的屈服极限位移最高,5^(#)试件屈服极限载荷最大,6^(#)试件的延性比、初始刚度最大;试验与仿真模拟的极限载荷分别约为384.56、364.65 kN;6^(#)试件的刚度最好,抗载荷性能最佳;随高厚比提高,试件的屈曲载荷减小。