抛物线CPC和圆管型CPC光学性能对比分析研究

以抛物线CPC和圆管型CPC为研究对象,对两类CPC光学性能进行对比分析,为线性菲涅尔聚光发热系统参数优化和实际应用提供理论依据。根据CPC的光学特性,在Matlab中建立两类CPC的数学模型,利用蒙特卡罗光线追迹法对两类CPC的光学性能进行对比分析。由Soltrace软件进行模拟仿真验证。结果表明:截取比为0.3时,两类CPC的汇聚率和光学效率达到最大值,入射角为60°时,圆管型CPC的汇聚率和光学效率比抛物线CPC分别高出1.654%和1.704%;圆管型CPC在接收半角为45°时能流分布较均匀且具有较高的聚光比,而抛物线CPC在接收半角为50°时能流分布较均匀且具有较高的聚光比,圆管型CPC的局部聚光比整体上大于抛物线CPC。

圆管型介质阻挡放电臭氧产生过程中的传热数值模拟

在介质阻挡放电臭氧产生过程中,电能大部分以热能的形式散发,且气体温度是决定臭氧产率和浓度的重要参数之一。受到研究手段和检测仪器精度的限制,关于能量转化和热量传递机理的实验研究难以开展。为此,首次采用数值模拟方法对介质阻挡放电臭氧放电室进行传热分析,并实验验证了该方法的可行性。模拟结果表明:气体温度从高压电极到玻璃介质逐渐降低,气体平均温度在短时间内快速上升后逐渐降低,而且冷却水进口温度、冷却水流量和冷却水通道宽度均对气体温度影响显著。研究结果能为气体温度的控制以及臭氧发生器的设计提供科学依据。

空气源高频圆管型DBD臭氧产生的实验研究

电源频率和放电管长度是介质阻挡放电(DBD)臭氧产生的两个重要影响因素,在前期的研究基础上,采用合适的放电管长度和电源频率进行实验研究。实验研究了干空气源放电管长度、放电电压和气体流量对臭氧产生的影响,并进行了系统优化。研究结果表明:放电管长度由500 mm变为200 mm,在几乎不降低臭氧浓度下放电平均功率约降低了60%;臭氧浓度随放电电压和气体流量的增大先增大后降低;当流量为200 L/h、放电电压为2 698 V时,臭氧浓度与臭氧产率同时达到相对较高值,此时,臭氧浓度为5.3 g/m3时,臭氧产率为43.62 g/kWh。

圆管型与廊道型气垫式调压室水力性能比较

针对廊道型气垫式调压室的罩式闭气结构比较复杂而且施工难度较大的特点,提出采用水平圆钢管型洞室代替常用的长廊道型洞室的新型气垫式调压室方案。以四川某水电站气垫式调压室为例,经大波动过渡过程计算和小波动稳定性分析,比较2种不同体型气垫式调压室的水力性能和运行稳定性。结果表明:在洞室横断面面积相等的情况下,圆管型气垫式调压室的小波动稳定性较好;调压室内水位波动幅值较小、最大气体压力和机组蜗壳进口最大压力较小,其大波动水力性能也相对较好。

氧气源高频圆管型DBD臭氧产生的实验研究

电源频率和放电管长度是介质阻挡放电(DBD)臭氧产生的两个重要影响因素,针对目前臭氧产生能耗偏高的情况,采用合适的高频高压电源和放电管长度进行实验研究。实验研究了氧气源放电电压、气体流量和相对湿度对臭氧产生的影响,并对系统进行了优化。研究结果表明:臭氧浓度随放电电压增大而增大,随气体流量增大而减少;当流量为200 L/h、放电电压为2 843 V时,臭氧浓度与臭氧产率同时达到相对较高值,臭氧浓度为50.9 g/m3时,臭氧产率为102.36 g/kWh。

含空气介质圆管型弹簧机械阻抗计算方法研究

基于旋转薄壳无矩理论和线性空气波动理论,用近似解析的方法通过计算含空气介质圆管型弹簧的壳体传递矩阵和空气声压场分布分析了其机械阻抗特性,并借助有限元软件进行了验证,结果表明:该方法合理可行。最后,讨论了初始压力对弹簧壳体传递矩阵以及内部空气声压场的影响规律,为深入研究弹簧的机械阻抗特性提供了一种新的思路。

声波测井圆管型发射换能器性能的改进方法研究

针对声波测井仪器中存在高频干扰问题,利用有限元法对测井圆管型发射换能器进行仿真研究,分析了换能器的振动模态,研究了约束力和压电元件高度对换能器谐振性能的影响,并通过实验验证了仿真结果。仿真结果表明,高频干扰来源于压电元件高度方向的伸缩振动,轴向约束力越大,换能器高频谐振能量越低;压电元件高度越低,换能器高频谐振频率越高。

基于循环孔洞扩张模型的X型圆管节点超低周疲劳寿命预测

海洋工程钢结构在服役过程中,受风、浪、流或地震等极端循环载荷的影响,易发生超低周疲劳断裂破坏,造成人员伤亡及财产损失,因此超低周疲劳断裂分析及寿命预测对于海工结构安全性评估至关重要。然而,现阶段基于累积损伤理论提出的多种超低周疲劳寿命预测模型无法对多尺度节点实现统一预测,造成了实际工程应用的不便。因此文中基于循环孔洞扩张模型开展X型圆管节点超低周疲劳寿命预测。首先,开发了基于循环孔洞扩张模型的VUSDFLD程序,实现ABAQUS与FORTRAN子程序联合应用,利用有限元分析验证循环孔洞扩张模型在X型圆管节点超低周疲劳断裂分析中的有效性;其次,根据多组X型圆管节点超低周疲劳断裂有限元分析结果,在宏观层面提出了一种基于Manson-Coffin公式的超低周疲劳寿命预测公式;最后,依据Miner理论,将适用于等幅加载的超低周疲劳寿命公式扩展至变幅加载情况,验证了多种节点尺寸下超低周疲劳公式的适用性,为工程应用提供了理论依据。

空间KT型圆管搭接节点静力性能研究(Ⅰ)——试验、数值模拟及参数分析

以上海旗忠网球中心为工程背景,对平面内外均搭接的空间KT型圆管节点(空间KT-Ov型节点)的静力性能进行静力单调加载的试验研究和有限元非线性分析。介绍节点试验方案,分析搭接节点的受力性能,并以试验结果为依据,建立满足精度要求并通过试验校准的空间KT-Ov型节点数值分析模型;在此基础上进行几何无量纲参数和荷载参数的非线性有限元分析,考查无量纲参数对节点极限承载力的影响。结果表明,由于空间节点单T平面内腹杆的存在,用平面K型节点承载力公式来预测空间KT-Ov型节点承载力是不合适的,将有较大误差。参数分析表明,ζt对空间KT-Ov型节点承载力是有影响的;腹杆轴力比n TK对节点极限承载力的影响是独立的,不受节点几何参数变化的影响;|n TK|≤0.2时,进行节点承载力分析可忽略单T平面内腹杆所受轴力影响;无论单T平面内腹杆受压还是受拉,均会导致节点极限承载力的降低,在单T平面内腹杆不受力(即n TK=0)时,空间KT-Ov型节点极限承载力有最大值。

平面K型圆管节点新的承载力计算公式

建立了平面K型节点非线性有限元分析模型,综合考虑两支管搭接顺序和内隐蔽部分焊缝是否焊接等影响因素,并得到了试验验证,适应性良好.应用该模型,对4类圆管K型节点型式进行了分析计算,通过多元非线性回归,导出K型节点极限承载力新的计算公式,进而提出承载力设计值建议公式.采用国际管节点数据库中试验数据,与现有国内外规范公式进行比较评价,证明该公式有较高的精度和广泛的适用性,能综合反映影响承载力的诸多因素,公式可同时计算间隙型和搭接K型节点,可计算两腹杆具有不同几何参数以及弦杆有轴力作用的K型节点承载力等特点.

空间KT型圆管搭接节点静力性能研究Ⅱ——承载力回归公式

在有限元模拟和参数分析的基础上,分别定义了空间调整系数和腹杆轴力比影响系数来考虑空间参数和各腹杆轴力相对变化对平面内外均搭接的空间KT型圆管相贯节点(空间KT-Ov型节点)极限承载力的影响,并进行了回归和校验,证明两个系数函数关系式均正确反映几何参数和荷载参数变化的影响,从而得到一个形式较为简单的空间KT-Ov型节点极限承载力计算公式;在此基础上,进一步提出承载力设计值建议公式Ⅰ和建议公式Ⅱ,经与试验数据和有限元数据的比较和统计分析,表明所提出的两个建议公式均具有较高精度和稳定性,可以较为安全可靠地用于空间KT-Ov型圆管节点的承载力设计。

K型、双K型圆管相贯节点极限承载力的非线性有限元分析

利用非线性分析的有限元方法对K型和双K型圆管相贯节点进行了数值计算,揭示了节点极限承载力随各几何参数的变化规律及主管作用荷载对节点极限承载力的影响,分别绘制出各影响参数的载荷-位移曲线,并将分析结果和钢结构标准GB50017-2003进行了比较,所得结论供工程设计参考应用。

TX型圆管相贯节点空间作用下的极限承载力分析

空间相贯管节点构造简捷 ,较多应用于大跨度空间结构 ,其受力状况较为复杂。运用有限元方法 ,分析了TX型圆管相贯节点在平面外支管受轴向荷载、平面内支管受平面外弯矩作用下的极限承载力 ,并利用圆环模型 ,结合非线性回归分析 ,推导了理论计算公式。

X型圆管相贯节点极限承载力分析

根据X型圆管相贯节点的几种典型破坏模式,在研究两种分析模型的基础上,得出了此类节点极限承载力的解析解,并将分析结果和钢结构GB50017-2003进行了比较,验证了分析结果的正确性。

平面K型圆管相贯节点承载力的有限元分析

文章应用大型通用有限元软件ANSYS,对平面K型圆管相贯节点进行建模,根据非线性有限元分析的基本理论,对节点进行划分网格,建立有限元模型、施加荷载、观察并描述节点区域应力及变形全过程。验证了平面K型圆管相贯节点的受力性能,并对此类节点的设计提出合理的建议。

T型圆管相贯节点的静力性能及应力集中的有限元分析

为了研究T型圆管相贯节点的静力性能以及应力集中情况,采用ABAQUS软件进行有限元分析,归纳总结了3种节点的主要破坏模式,探讨了一些基本几何参数对节点应力集中系数的影响。结果表明,在《钢结构设计规范》以及《钢管结构技术规程》规定的尺寸范围内,根据支管、主管刚度的不同,主要存在3种破坏模式;T型圆管相贯节点的应力集中系数随着支管与主管外径比(β)的增大,逐渐增大,随着支管径厚比(τ)的增大,逐渐减小,随着主管径厚比(γ)的增大,逐渐增大;得到了T型圆管相贯节点应力集中系数的计算公式,并根据疲劳研究指导委员会的要求,验证了参数公式的可靠性。

垫板加强T型圆管节点受压性能的有限元分析

T型圆管节点在支管轴向压力作用下,主管管壁在节点破坏时出现的局部塑性变形随主管径厚比γ的减小而减小;垫板加强T型圆管节点是在支管与主管之间增设一块瓦形板来改善节点的受力性能;本文运用有限元分析软件ANSYS模拟实际节点的受压性能,通过一组试件了解节点几何参数对节点受压性能的影响;认为选择恰当的加强垫板可以使节点承载力获得理想的加强效果。

空间KX型圆管相贯节点承载力的有限元分析

空间KX型圆管相贯节点常出现在主次桁架相交或连接面外支撑的节点部位,是工程中常用的一种节点形式,但是我国《钢结构设计规范》中却没有相应的内容与之对应,这给设计工作带来了困难。本文运用ANSYS有限元程序,在考虑材料非线性和几何非线性的基础上,对空间KX型圆管相贯节点的极限承载力进行数值模拟,得到其应力的发展变化过程及节点的变形,并着重分析了截面尺寸(包括支管与主管直径比β、支管径厚比di/ti、主管径厚比d/t等参数)对极限承载力的影响。最后总结出该类节点极限承载力随上述各个参数变化的规律,供工程实践参考。

不锈钢T型圆管相贯节点极限承载力正交模拟与参数分析

随着不锈钢在世界范围内的应用越来越广泛,不锈钢T型圆管作为一种常见的节点形式,研究其力学性能变得十分必要。试验使用ABAQUS有限元分析细化研究T型圆管相贯节点极限承载力。借助于正交试验的思想,文章利用有限元软件模拟制作了9组钢管柱试件,通过数值模拟,获得了9组T型不锈钢圆管相贯节点的荷载—位移曲线和极限承载力。并通过正交设计的性质得出了当θ为变值时,支管径厚比τ对T型圆管相贯节点承载力影响最大,主管径厚比γ对T型圆管相贯节点承载力影响最小。