基于基尔霍夫模型矩形截面微纳米螺旋机械性质的研究

三维微纳米螺旋材料具有超弹性、长程线性弹性、超强机械稳定性,属于材料科学研究前沿领域之一。论文基于基尔霍夫弹性细杆理论研究了微纳米螺旋材料的机械性能。通过建立矩形横截面副法线和法线螺旋结构模型,以SiGe/Si/Cr纳米螺旋材料作为研究对象,定量考察其负载能力,计算了胡克常数。分析其在轴向受力情况下胡克常数随轴向相对伸长率的变化。计算结果发现两种螺旋胡克常数并非恒定量,其中,副法线螺旋的线性弹性区域较大,在此区域胡克常数几乎不变。因此,矩形副法线螺旋具有更好的线性弹性,更利于机械系统的相关应用。

挖掘机斗杆结构应力神经网络建模

为了研究斗杆结构应力神经网络建模方法,在分析不同典型工况下斗杆结构的应力分布特征基础上,确定斗杆结构的应力特征截面,分析斗杆结构各尺寸参数对各特征截面应力的灵敏度,据此确定斗杆结构应力神经网络模型的输入变量,进行结构应力神经网络建模,并对不同神经网络模型结构进行预测误差对比分析。结果表明:所建立的模型可快速预测斗杆结构特征截面的应力,实训样本预测误差小于10%。

基于频散非局部均匀化的一维变截面声子晶体杆轴向振动特性研究

以一维变截面声子晶体杆为研究对象,基于频散非局部均匀化的方法,提出并构建了一维变截面杆的等效均匀化模型。通过与有限元仿真得到的固有频率对比,验证所提模型的正确性。进一步计算不同晶格常数、周期、直径比条件下的固有频率。结果表明:变截面杆基质体积分数保持不变时,变截面杆的长度增大,等效杆的晶格常数增大,非局部效应减弱,固有频率减小;周期数目改变,不改变带宽;增强体和基质的直径比越小、带宽越小。所提方法可为变截面声子晶体杆的工程应用问题提供参考,调节结构参数还可对不同类型截面杆工程化设计提供思路。

骨水泥棒外固定支架治疗第五掌骨颈骨折的有限元分析

目的采用三维有限元数值模拟方法分析比较骨水泥棒外固定支架与交叉克氏针在力学稳定性方面的差异,为手术治疗第五掌骨颈骨折(特别是第五掌骨颈开放性骨折)提供理论依据。方法选取1名健康志愿者,采集其手腕关节的三维CT图像数据,首先利用Mimics Research 21.0、Geomagic Studio 2021软件进行三维图形数据处理,在此基础上应用Solidworks 2020软件构建第五掌骨颈骨折骨水泥棒外固定支架模型(A模型)和第五掌骨颈骨折交叉克氏针固定模型(B模型)。在ANSYS Workbench 17.0中对各模型的材料属性进行赋值、划分网格,建立三维有限元模型。最后通过在第五掌骨头远端关节面进行轴向施加和第五掌骨三点弯曲实验,计算得出两种施压方式的远端骨折块的最大位移,以此评价骨水泥棒外固定支架治疗第五掌骨颈骨折的稳定性。结果(1)轴向施压时,A模型远端骨折块的最大位移、最小位移和平均位移的值大于B模型,A模型近端骨折块的最大位移、最小位移和平均位移的值小于B模型,A模型最大相对位移、最小相对位移和平均相对位移大于B模型。(2)在三点折弯给力时,A模型远端骨折块最大位移小于B模型,远端骨折块最小位移等于B模型,近端骨折块的最大位移和最小位移的均值大于B模型,A模型最大相对位移、最小相对位移和平均相对位移大于B模型。(3)与B模型相比较,A模型的总体应力、固定物应力均明显较小。结论骨水泥棒外固定支架及克氏针交叉固定在治疗第五掌骨颈骨折方面,在轴向和纵向上的位移及总位移均未超过1 mm,差异较小;但骨水泥棒外固定支架在两种施力方式中与交叉克氏针相比应力更小,提示骨水泥棒外固定支架能提供可靠的力学稳定性。

Semi-analytical method for calculating aeroelastic effect of profiled rod flying at high velocity

The key technique of a kinetic energy rod(KER) warhead is to control the flight attitude of rods. The rods are usually designed to different shapes. A new conceptual KER named profiled rod which has large L/D ratio is described in this paper. The elastic dynamic equations of this profiled rod flying at high velocity after detonation are set up on the basis of Euler-Bernoulli beam, and the aeroelastic deformation of profiled rod is calculated by semi-analytical method for calculating the vibration characteristics of variable cross-section beam. In addition, the aeroelastic deformation of the undeformed profiled rod and the aeroelastic deformation of deformed profiled rod which is caused by the detonation of explosive are simulated by computational fluid dynamic and finite element method(CFD/FEM), respectively. A satisfactory agreement of these two methods is obtained by the comparison of two methods. The results show that the semi-analytical method for calculating the vibration characteristics of variable cross-section beam is applied to analyze the aeroelastic deformation of profiled rod flying at high velocity.

含绕丝棒束内横向流动的可视化实验与数值模拟研究

螺旋绕丝是第4代先进核反应堆燃料组件的定位装置之一,冷却剂在绕丝作用下发生定向交混和周期性横流,是影响燃料元件包壳温度的重要因素,有必要进行深入研究。本文采用粒子图像测速法对含绕丝7棒束内水的横向流动进行实验测量,得到了横截面整体速度分布和局部流动特性,并利用STAR CCM+软件进行了稳态数值模拟,分析了无量纲横向流速的变化规律。结果表明,棒束内存在整体环流和若干局部涡流,大尺度涡出现在棒和内壁附近,小尺度涡出现在棒和绕丝附近。随着雷诺数的增大,横向流动规律基本一致,但速度大小呈线性增长趋势。湍流模型敏感性分析表明,雷诺应力-椭圆混合模型对流场的预测与实验数据最为接近。横向流动具有明显的周期性,对于所选定的棒束结构,最大横向流速约为轴向流速的25%,且在绕丝经过棒间隙时出现突变。

全流态工况下绕丝棒束内的摩擦压降模型研究

为准确预测液态铅铋在燃料组件棒束内截面的摩擦压降特性,需选取合适的摩擦压降模型。针对8种不同的绕丝棒束内摩擦压降模型,采用统计分析的方式评估模型的适用性,研究不同模型在不同流态范围内实验数据的预测准确性。分析结果表明:摩擦系数不仅与棒束数量(Nr)和节径比(P/D)有关,还与螺径比(H/D)有关;在层流范围内BBDD模型和本文模型与实验数据较为吻合;在过渡流范围内BBDD模型、CTD模型和本文模型与实验数据较为吻合;在湍流范围内Rehme模型、UCTD模型和本文模型与实验数据较为吻合。因此,本文提出的模型适用于全流态的燃料组件棒束内截面的摩擦压降预测。

具有随机粗糙表面的变截面杆中的扭转波传播

建立了含有随机粗糙表面的轴对称变截面杆的数字模型,研究了扭转波在变截面粗糙杆中的传播规律。首先,利用摄动法和快速傅里叶变换求解了含有粗糙面离散序列的扭转波动方程,得到了离散形式的半解析解。其次,利用MATLAB将离散解数值化,并通过ABAQUS对变截面粗糙杆进行有限元模拟对比,验证了解的有效性。再次,通过系统计算,得到了影响摄动法精度的小参数的适用范围。最后,系统地讨论了粗糙面的统计参量对扭转波传播特性的影响规律。结果表明:无量纲高度均方根越大,扭转波幅值均值越小;无量纲相关长度越大,扭转波幅值均值越大,但均不会超过扭转波在光滑杆中的幅值。

单钢管避雷针高柔结构横风向风致响应研究

单钢管避雷针结构横截面为圆形且基频较低,在运营过程中容易发生风振现象,采用双向流固耦合方法对其进行3维数值风洞模拟,探讨7种风速下钢管避雷针结构受力性能及风振响应,并与现行的国家规范条文对比。分析结果表明:在典型风速下避雷针结构两侧所受横风向风压力最大为1.03 kPa,是顺风向风压力的1.72倍,且在不同节段钢管连接处风压力突变现象显著;当风速大于10 m/s时,避雷针结构所受横风向风压大于规范提供的风荷载标准值,两者相差42%,且结构顶端位移相差30.6%;当风速大于20 m/s时,避雷针结构横风向振动频率与避雷针结构高阶自振频率接近,避雷针结构易发生高阶弯曲振动,存在安全隐患。

基于FME的点云数据生成公路纵横断面解决方案

为解决传统公路纵横断面测量效率不高、精度较低的问题,提出了一种以LiDAR为外业数据采集手段,利用FME编写解决方案实现内业数据自动处理并完成纵横断面提取的方法,并在实际工程应用中进行了可行性验证。首先介绍了传统测量手段的不足和新技术的优势,再分析了纵横断面测量的相关要求,然后利用FME编写了一套从DWG设计线、桩号和左右宽数据、点云LAS数据中自动提取纵横断面数据的程序,最后分析了该方法在测量效率、精度、流程等方面的优势,为基于点云数据的公路纵横断面测量提供了有益参考。

带螺杆轴心受压附着杆的整体稳定性

为研究塔式起重机带螺杆轴心受压附着杆的整体稳定性,设计4根附着杆进行轴压试验,分析螺杆长度占比对整个附着杆稳定性和屈曲模态的影响,并用有限元法对4个试件进行误差分析,验证有限元法的可靠性。通过参数研究,给出计算长度系数的取值方法,并使用有限元法进行弹塑性验证。结果表明:计算长度系数的取值方法可靠,可供工程设计人员参考。

大断面煤巷快速掘进支护技术的研究

采掘失衡是困扰煤炭企业安全高效生产的重要问题,而影响掘进能力的关键因素在于支护速度,通过理论计算及现场实测地质特征,分析连续自移式快速掘进支护设备在掘进过程中围岩移进量变化情况、锚杆锚索锚固力匹配情况,确定大断面煤巷的支护参数,从而优化掘进作业工艺。经现场应用测试发现,掘进月进尺达到400m以上,围岩变形量控制在65mm、85mm以内,应用效果显著。

配网耐张杆边相引线固定及横担绝缘遮蔽装置的研制

不停电断、接配网耐张杆三相引线,以隔离出线路的故障或检修区段,是缩小停电范围的常用技术手段。介绍了所研制的配网耐张杆边相引线固定及横担绝缘遮蔽装置的设计方案和结构,在横担遮蔽罩基础上,嵌入边相引线固定模块,可以解决传统工器具存在的遮蔽不严密、引线晃动、人体易短时串入电路等危险点。

圆截面杆件涡激振动控制结构实验

用实验方法模拟圆截面杆件的风致振动,并适当采取一些较易实现的控制涡激共振的气动干扰措施,对几种布置方式下的实验结果进行对比,最后针对实验结果提出实用的抑振建议.

引起岸边起重机结构中圆截面杆涡激振动的风速

探讨了港口岸边起重机结构中圆截面杆件风振的机理,指出这类杆件的风振主要是涡激振动,并对引起港口岸边起重机结构中常用规格的圆截面杆件涡激振动的风速以及轴力、杆件长度、两端的约束形式对共振风速的影响作了定量计算。

KOCKS轧机轧件横截面积与力能参数模型

文章研究了KOCKS轧机三辊切线孔型生产圆棒时轧件的横截面积与KOCKS轧机孔型参数、轧件初始断面之间的关系,并给出相关数学模型。利用宝特棒材生产线上采集的数据,以轧件道次延伸率的计算值与实际值误差标准差最小为目标优化模型中的系数,使道次延伸率计算结果误差在±1%以内,说明模型可以为KOCKS孔型参数设计和优化提供参考。计算了轧件在KOCKS轧机孔型中轧制时的平均应变、应变速率、轧制力、轧制力矩等力能参数,并将轧制力矩的计算值与实测值进行比较,误差范围多在±5%以内,说明模型具有一定精度,可以为轧机负荷设定及调整提供参考。

多孔淹没出流消力池复杂流态分析

多孔淹没出流条件下,每股射流周围存在上部回流旋滚和下部横轴漩涡,两股射流之间还可能发生立轴漩涡,消力池内流态十分复杂。为详细了解立轴漩涡是否贯穿,并揭示其产生的根源及运动特性,运用实验观察、理论分析和数值模拟研究其水力特性。结果表明:消力池底部的立轴漩涡是由于三维强紊动水流与边界条件联合作用产生的;立轴漩涡随机不稳定,未贯穿至底板,并随着底部横轴漩滚的形成逐步消失。但立轴漩涡可能存在的危害需作进一步研究。

基于Fluent的有杆泵固定阀流量系数模拟计算

有杆抽油泵固定阀的流量系数是评价阀流通性能的重要指标,也是计算阀流量的必需参数。目前还没有专门针对固定阀流量系数的实验与计算公式,利用Fluent软件对流体过阀过程进行了模拟,分析原油通过固定阀时内部流场的分布状况,以及流体参数(密度、黏度、速度)与阀球开启程度对整个过程的影响,得到不同开启程度下固定阀的流量系数曲线,为有杆泵流体进泵流量计算提供依据。

预应力锚杆肋梁在深基坑支护中的应用

本文系统介绍了预应力锚杆肋梁的受力特点,分析了预应力锚杆肋梁的受力机理,并应用于深基坑支护工程,采用有限元方法对预应力锚杆肋梁支护的基坑进行数值计算,得出纵横梁的弯矩及面层的位移,弥补了传统方法的不足,将计算结果与传统的锚桩支护方法进行对比,表明在护坡桩桩端无法嵌入的情况下,采用预应力锚杆肋梁支护是一种经济、可靠的方式。

重症监护病房老年脑卒中患者医院获得性肺炎的临床分析

目的探讨神经内科ICU老年脑卒中患者医院获得性肺炎发生的特点。方法采取前瞻性研究的方法,对215例医院获得性肺炎的临床资料进行统计分析。结果脑卒中患者医院获得性肺炎感染发生率为36.3%。logistic回归分析显示,年龄>70岁、意识障碍、吞咽困难、吸烟和住院时间是医院获得性肺炎的危险因素。医院获得性肺炎患者的病原茵主要为革兰阴性杆菌,占59.8%,其中以鲍曼不动杆菌(31.5%)、肺炎克雷伯茵(13.0%)、铜绿假单胞菌(5.4%)、大肠埃希菌(4.3%)为主。医院获得性肺炎导致急性脑卒中患者病死率明显高于无肺部感染者(26.9%vs 8.0%,P<0.01)。结论重症老年脑卒中患者医院获得性肺炎的感染发生率和病死率均较高,提示在临床工作中应给予重视并加强防护,减少感染发生率。