考虑弹头滚转姿态变化影响的防热层厚度优化

基于气动热/结构温度响应耦合计算方法,研究了弹头固定攻角再入条件下锥身典型子午面结构温度响应特性,以及滚转姿态变化时刻对各子午面结构温度响应的影响,建立了考虑弹头滚转姿态变化影响的防热层厚度优化方法,并基于该方法开展了弹头防热层厚度优化。最后,研究了滚转姿态变化次数对优化效果的影响。结果表明:在再入弹道前段进行滚转姿态变化可使外壁面气动加热量更为合理,有效降低弹体锥身壳体内壁面温升。当迎、背风面壳体内壁面最大温升约束为25 K时,与无滚转姿态变化状态下相比,滚转姿态变化设计可使防热层厚度减小0.725 mm,减小幅度为5.4%。通过与滚转姿态变化时刻的联合设计可有效降低锥身防热层厚度。与单次滚转姿态变化时相比,两次滚转姿态变化时防热层厚度减小量仅增大1.9%,增加滚转姿态变化次数对优化效果影响较小。

某太阳能热发电项目导热油管道保温厚度优化研究

储热型槽式太阳能热发电项目在集热场中使用导热油管道数量多,因此消耗保温材料量及施工量大,针对导热油管道保温层厚度进行合理优化,可以提高整个项目的经济性。以某储热型槽式太阳能热发电项目导热油管道为例,结合保温材料的相关费用及保温厚度的技术要求等,对管道保温厚度进行合理性优化,从而达到项目的经济性最优。优化后的结果作为项目导热油管道保温层设计变更的有效依据。

太阳能热发电项目支架隔热层厚度优化研究

针对某100 MW储热型太阳能热发电项目隔热支架,依据样本所选择隔热层厚度过大的问题,提出一种隔热层厚度的计算方法,并进行优化设计,分析隔热层厚度的主要影响因素。优化结果为隔热层的设计变更提供依据,优化后节约了项目成本,提高了项目的经济性。

高铁站房外墙保温施工材料厚度优化研究

为了确定我国不同环境气候下最为适宜的高铁站房保温层的用料与厚度,研究高铁站房外墙保温施工材料厚度优化方法。通过了解高铁站房的基本情况,并利用DeST-C软件构建高铁站房的结构模型,确定玻化微珠与岩棉为所研究的保温材料,确定具有代表性的4种气候特征,分别计算各气候特征和各保温材料厚度差异下高铁站房的全年能耗与全生命周期成本消耗。分析结果显示,综合高铁站房的全年能耗与成本消耗情况,对于较为寒冷的区域最好选择厚度为150~200 mm的玻化微珠作为保温材料,夏热冬暖区域适合使用100mm厚度的岩棉实现隔热目的,夏热冬冷区域可以使用150mm的玻化微珠实现隔热保暖。

采用贫混凝土基层的水泥混凝土路面厚度优化

采用贫混凝土基层的水泥混凝土路面是解决重载交通的一种理想路面形式。贫混凝土基层与水泥混凝土面层的不同厚度组合会对路面荷载应力产生较大的影响,考虑实际路面的各种要求,提出了厚度优化的数学模型。利用三维有限元模型,根据在不同结构形式下的合理目标函数,分析了最佳的厚度组合比。

深部开采过程中隔离矿柱承载机理及厚度优化

深部开采是未来矿产资源开采的必然趋势。深部开采过程中高地应力极易诱发岩爆、大变形、大体积塌方等工程灾害。浅部开采形成了大量采空区、甚至地表塌陷等严重影响着深部资源安全开采。以某铅锌矿浅部开采存在大量采空区、地表已经出现塌陷以及深部存在大量矿体为背景,提出在采空区下方预留原岩隔离矿柱来隔离浅部与深部开采,保证深部采矿方法转换,实现深部资源安全开采。借助理论分析、数值模拟,开展原岩矿柱厚度计算,结果表明25 m厚的原岩隔离矿柱满足安全需求。通过相似材料物理仿真实验和利用梯度加载的方式,实现原岩隔离矿柱作用机制分析,揭示了原岩隔离矿柱承载作用。研究成果可以为类似矿山深部矿体安全高效开采提供有益的借鉴。

基于遗传算法的风力机叶片结构铺层厚度优化

从工程角度出发,提出结合有限元法和遗传算法的优化方法,以解决复杂、多变量风力机叶片结构性能最值优化问题。根据复合材料层合板力学特性,推导单层铺层厚度与层合板主应力之间的数学关系,设计改进遗传算法,给出优化流程。以某1.5 MW叶片为对象,最大主应力为优化目标函数,对其进行铺层厚度优化,得到各轴向布在叶片不同部位的优化铺层厚度范围。结果表明:优化后叶片的最大主应力和应变均明显降低,结构性能显著提高,验证了优化方案和方法的正确性和有效性。

概念车身梁截面厚度优化设计

为了实现在概念设计阶段优化设计车身复杂梁截面厚度,建立了梁截面几何属性和PSO优化算法,并基于UG/OPEN平台开发了梁截面设计和梁截面厚度优化模块,实现了多约束条件下车身梁截面厚度的优化设计。针对某一具体车型进行了概念车身梁截面厚度优化设计,使优化目标车身质量实现了轻量化,同时改善了模型弯曲刚度和扭转刚度。

基于爆破震动的阶段矿柱厚度优化

为研究阶段矿柱的最小预留安全厚度,以上饶市某铜矿-100 m至-150 m中段采场回采为研究背景,针对爆破震动对矿山实际开采的影响,应用FLAC3D数值模拟软件对原设计阶段矿柱厚度5 m进行验算,并提出合理的阶段矿柱最小预留安全厚度.通过重点分析其静力和爆破动荷载条件下阶段矿柱的最大拉应力、垂直位移、塑性破坏域的模拟结果,结果表明:在静力条件下,阶段矿柱厚度分别为5 m和6 m时,采场均保持稳定;在爆破动荷载条件下,阶段矿柱厚度为6 m时,采场保持稳定,但为5 m时,采场处于欠稳定状态.结合理论模型的分析结果,最终确定阶段矿柱最小预留安全厚度为6 m.

既有居住建筑外墙保温厚度优化及减排效益分析

为研究居住建筑采用不同保温材料进行外墙改造节能减排的效果。以济南地区既有居住建筑为研究对象,通过DeST-H能耗模拟软件建立模型,研究挤塑聚苯板(expanded polystyrene board,XPS)、石墨聚苯板(graphite polystyrene board,SEPS)、硬泡聚氨酯(rigid foam polyurethane,PUR)及岩棉板(rock wool board,RW)4种高性能保温材料在不同厚度下对建筑能耗的影响,利用全生命周期法分析其经济性同时进一步利用净现值法结合节能性确定4种高性能保温材料的最优厚度,分别为55、61、88、38 mm,最后分析了最佳保温厚度的经济效益和节能减排效果。结果表明:当采用最佳保温厚度时,二氧化碳排放量减少了59759.93~61968.44 kg,二氧化硫排放量减少了1787.383~1864.65 kg,氮氧化物NO_(x)排放量减少893.69~932.32 kg,污染物排放减少了30%~33%,环境收益为20353.48~21187.71元。

建筑墙体热性能动态分析和保温厚度优化

为研究动态热条件下不同结构材料的建筑墙体热性能和保温厚度优化问题,针对大庆地区冬季气候特征,建立墙体非稳态传热模型,分析分别采用Concrete、Briquette、Brick、Blokbims、AAC等5种结构材料和挤塑聚苯乙烯EPS、泡沫聚苯乙烯XPS等2种保温材料的建筑墙体热性能,计算大庆地区1月典型日的室外综合温度并进行各种墙体传热分析和保温厚度优化.结果表明:冬季最大温度波动和峰值负载发生在Concrete结构材料墙体中,其次是Briquette、Brick、Blokbims和AAC结构材料墙体中,且在相同情况下AAC结构材料墙体的保温效果明显优于其他结构材料墙体;综合考虑影响保温层经济厚度的主要因素,通过经济分析计算,得出在相同经济条件下、大庆地区采用5种不同结构材料240mm厚度墙体保温时的最优保温厚度,为建筑墙体工程应用提供指导.

基于随机可靠度的连拱隧道中墙厚度优化研究

对于双连拱隧道这样的大跨度隧道,中墙的稳定对隧道围岩稳定具有重要的作用,且中墙的厚度是关系安全与经济的重要指标;连拱隧道施工的开挖工序又直接影响着隧道的施工安全、工程费用以及工程进度。文章分析了开挖过程对双连拱隧道安全性的影响,并采用随机可靠性方法对连拱隧道风险进行了研究,进而对中墙厚度进行了优化评价,并结合规范要求得出了最小中墙厚度,其设计满足安全和经济需求。

双层有机电致发光器件AlQ厚度优化的研究

采用真空蒸发法制备了双层结构(ITO/NPB(15nm)/AlQ(x)/Mg:Ag)有机电致发光器件(OLED)。测试分析了8-羟基喹啉铝(AlQ)厚度对OLED的B-V、J-V和η-V特性的影响,结果表明AlQ厚度对OLED器件的性能有显著的影响;当AlQ厚度在40nm时器件的发光亮度、发光效率以及稳定性都是最佳,但是当厚度变化时对光谱影响不大。

飞机胶接修理中的补板厚度优化

为了提高飞机机体损伤应急快速胶接修理的质量和效率,利用弹塑性有限元分析及试验方法探讨了胶接修补飞机蒙皮时补板厚度对胶接补强水平的影响。发现合理选取补板厚度可明显提高胶接修补的补强水平,进而提高修复结构的强度,一般情况下,取补板厚度小于蒙皮板厚度。这一新的胶接修补技术在不改变原有的修补工艺、材料、设备的前提下,可提高胶接修理的水平、机体结构的强度,减轻飞机结构质量,简化操作,降低成本。

铝箔厚度控制系统及厚度优化策略

根据铝箔轧制的特点和轧机仪表配置,设计了适用于铝箔轧制的厚度控制系统.给出了各厚度控制方式的控制原理,采用Smith预估和积分变增益的方法减小纯滞后对控制系统的影响,并实现了对其他控制环节的解耦补偿.针对张力调节量振荡影响轧制过程稳定性的问题给出了张力自适应控制策略,提出了轧制速度AGC的变加速度控制方案.为了避免单个厚度控制器工作时的溢出现象,采用主控制器和优化控制器的联合控制实现了厚度控制中的优化控制.提出了速度最佳化和目标厚度自适应控制策略,为企业获得最大的产量和效益.现场应用表明,该系统取得了良好的控制效果.

浅埋隧道冻结法施工地表冻胀融沉规律及冻结壁厚度优化研究

浅埋隧道对地表冻胀、融沉变形有严格要求。针对珠机城际轨道交通项目联络通道冻结壁设计改进问题,基于热-力耦合理论,利用有限差分数值计算方法对冻结法施工全过程进行模拟,通过比较研究不同厚度冻结壁模型引起的地表冻胀、融沉变形及隧道管片变形规律,实现冻结壁厚度的优化设计。研究表明:(1)该数值模型可有效模拟地表冻胀、融沉变形,利用已查明数值误差对计算结果进行折减可得到较为准确的实际变形预测值;(2)不同模型地表冻胀、融沉规律大致相同,但变形量及影响范围随冻结壁厚度减小呈递减趋势,当冻结壁厚度为2.5 m及以下时变形基本满足规程要求;(3)土体冻胀、融沉变形并非简单的互逆过程,融沉变形通常大于冻胀变形,平均超出量达40%,应特别注意;(4)冻结壁厚度越大相应产生的冻胀力越大,通过优化冻结壁厚度可有效控制隧道管片附加应力及变形的产生,保护已建隧道结构安全;(5)综合选定2.5 m为冻结壁改进厚度,成果直接应用于4#联络通道冻结法施工,经现场监测表明该优化方案有效、可行,对类似工程冻结壁厚度设计具有较好的推广应用价值。

基于流固耦合理论水下隧道冻结壁厚度优化研究

水下隧道对冻结壁厚度设计有特殊要求,针对珠机城际轨道交通项目下穿马骝洲水道段联络通道冻结壁设计改进问题,基于流固耦合分析理论,利用有限差分数值计算方法对水下隧道冻结壁稳定性进行研究,通过对不同厚度冻结壁响应情况的对比研究,实现对于冻结壁厚度的优化设计。研究表明:相较无渗流模型,流固耦合模型冻结壁应力分布规律相同,但整体量值增大明显,水的作用不可忽略;水的存在使冻结壁受力趋于"均匀",应力集中现象缓解,但高剪应力区范围扩大,使其剪切破坏风险加大,且冻结壁受力形式有从受压向受拉改变的趋势,对结构稳定不利;冻结壁在流固耦合作用下变形加剧,且随厚度减小而愈发显著,模型厚度达到2.0m以上时变形基本稳定;流固耦合模型塑性区多集中于两侧拱脚区域,3.0 m和2.5 m模型整体完好,2.0 m模型两侧拱脚出现相向发展塑性区,1.5 m模型塑性区厚度接近贯穿,1.0 m冻结壁拱脚已形成明显贯穿破坏;综合选定2.5 m为冻结壁改进厚度,成果直接应用于4#联络通道冻结法施工,经现场监测表明该优化方案有效、可行,对类似工程冻结壁厚度设计具有重要的推广应用价值。

HFETR ^6LiD中子转换器芯体厚度优化研究

介绍了通过在裂变堆中布置6 LiD转换器将热中子转换为14MeV中子的原理,给出了6 LiD转换器结构和材料的选取原则,建立了芯体厚度优化的目标函数。分别计算分析了在水和氦气两种冷却剂情况下,转换器结构、辐照样品数量对6 LiD芯体厚度优化值的影响,给出6 LiD芯体厚度对堆芯性能的影响。结果表明,布置于HFETR辐照孔道中的6 LiD转换器芯体厚度优化设计值为0.7mm。

办公建筑外墙保温材料厚度优化研究

针对不同厚度的外墙保温材料,对办公建筑带来的节能效果进行研究。通过使用De ST-C模拟软件,从膨胀聚苯板(EPS)、挤塑型聚苯板(XPS)、岩棉3种不同保温隔热材料,以及寒冷、严寒、夏热冬冷、夏热冬暖4个气候区这两个大方面,对典型办公建筑模型的节能效果进行模拟分析。最终通过对能耗和经济性的综合分析,为办公建筑的外墙保温材料厚度的优化提供理论参考。