梯形单元及其显式分析

本文介绍一种具有显式单刚的梯形元,它既是线性元,又能较方便拟合直线边界,且能直接获得单刚对结点座标的解析导数式,从而可推得位移应力等约束敏度,不必使用数值积分和差分求导,大大节省了机时,使有限元分析能与高效的优化算法有机结合。文中对比了几种其他类型的单元的计算,并给出了在重力坝分析上的应用情况。示例证明本文导出的显式刚度矩阵及其敏度公式正确无误,计算效率高,结果合理可信,能供工程实际应用。

用有限元线法梯形单元分析薄板弯曲问题

本文采用有限元线法构造了一个梯形薄板弯曲单元，适用于分析形状较为复杂，具有任意边界条件及荷载的Ｃ＾１连续问题。

对称形式的双参数梯形板元

本文利用双参数有限元方法的基本理论 ,通过对已有单元的改进 ,构造了一个具有对称形式的十二参梯形板元 ,其收敛效果同传统矩形板元一样 ,这放松了对剖分的要求 ,拓宽了应用范围 。

拟协调等腰梯形薄板弯曲元和薄壳元

用拟协调方法推导了正交各向异性等腰梯形薄板弯曲元和薄平面壳元的显式刚度阵，计算结果表明，这种单元由于不需要进行数值积分，收敛快、精度好，具有良好的适用性和可靠性．该单元已装配到ＤＤＪＴＪＱ程序系统中．

深度单峰梯形神经网络

近年来,深度学习在许多领域取得了巨大的成功,其中,激活函数是深度学习取得巨大成功的关键因素之一。根据生物神经元特性,针对ReLU右侧响应无界问题,提出了单峰梯形线性单元(Single-Peaked Trapezoid Linear Unit,SPTLU)。SPTLU更加符合生物神经元特性,且取得了等同和超越ReLU的优异性能,实验表明在不同数据集上都取得了很好的效果,例如,数据集MNIST,Fashion-MNIST,SVHN,CALTECH101和CIFAR10。

关于Poincare不等式

给出单位正方形及直角梯形上的Poincare不等式和迹不等式的精细式和证明,从而纠正了已有文献的错误或不足。这些不等式在处理不满足正则性剖分假设的窄边四边形单元的插值误差时起着重要作用。

变截面钢板弹簧刚度计算的传递矩阵法

钢板弹簧悬架是商用汽车的关键部件,对整车的平顺性以及操纵稳定性有着重要影响,采用变截面少片簧代替多片簧是整车轻量化的重要趋势。由于变截面钢板弹簧成型的复杂性,传统的设计计算方法存在较大误差。在精确分析梯形梁单元变形特性的基础上,提出了一种新的变截面板簧刚度计算的传递矩阵法。对于广泛应用的各种变截面板簧,一般只需十来个单元即可得到非常逼近于有限元精确分析的结果。最后,通过不同类型板簧和不同方法的对比计算验证了该方法的有效性。

大型四列圆锥滚动轴承载荷特性边界元法解析

二辊或四辊轧机的辊系,对工作辊四列圆锥轴承满寿可靠运行起至关重要甚至决定性作用。在轧制力或弯辊力下的轧辊弹性弯曲变形微尺度失控行为,致使四列圆锥轴承异常偏载。给出大型轧机四列圆锥滚子轴承三维载荷数值解法,定量描述圆锥轴承三维载荷分布特性,并以滚子载荷工况评估多列圆锥轴承的实际寿命,取代现有轧机设计理论中的总体轴承工况寿命评估法,具有重要的工程价值。

轧机微尺度行为和四列圆锥轴承寿命

2辊或 4辊轧机的辊系 ,对工作辊四列圆锥轴承满寿可靠运行起至关重要甚至决定性作用。在轧制力或弯辊力下的轧辊弹性弯曲变形微尺度行为 ,破坏辊系的静定条件 ,致使四列圆锥轴承异常偏载 ;机架窗口内有隙轴承座在外干扰力矩作用下 ,引起轧辊的动态交叉微尺度行为产生异常轴向力 ,使四列圆锥轴承超载。对此 ,为定量描述圆锥轴承三维载荷分布特性 ,给出大型轧机四列圆锥滚子轴承三维载荷数值解法 ,以轴承的滚子载荷工况评估多列圆锥轴承的实际寿命 。

四列圆锥轴承三维载荷分布与寿命计算

用梯形板单元模拟圆锥滚子并固接于内圈上 ,外圈和内圈分别贴合于轴承座及轧辊辊颈 ,从而多物体接触滚动轴承简化为两物体弹性接触问题 ,用三维弹性接触边界元法求解 ,获得四列圆锥轴承每列滚子偏载状况 。

我国中深层煤炭地下气化商业化路径

全球已开展的煤炭地下气化(UCG)矿场试验绝大多数都是在浅煤层进行的,受环境保护因素的制约很大;而中深煤层UCG项目环保优势突出、发展前景好于浅煤层,但选址因素却更加复杂、地下工程难度更大。为了实现我国中深层UCG技术的商业化,在调研国内外UCG技术发展现状的基础上,分析归纳了UCG技术商业化所面临的主要问题,进而探析了中深层UCG项目商业化的路径。现有的问题包括:①浅煤层气化存在着较大的环保风险;②中深煤层气化工程难度较大;③在目前的技术水平条件下,UCG项目投资的经济性较差;④选址和系统配套等条件对于UCG项目的竞争力影响较大。研究结果表明:①从投资经济性的角度来考虑,中深层UCG项目单个地下气化单元(UGU)设计需要实现较高的日产气量和累计产气量,同时也需要较长的气化通道来控制大量的煤炭资源,还要解决好气化通道堵塞和破坏失效等问题;②中深层UCG属于资金和技术密集型项目,项目选址不仅要考虑地下条件因素,而且还要充分考虑产品市场和公用工程系统配套等条件。结论认为,我国可以优先考虑在新疆准东、哈密、三塘湖,内蒙古鄂尔多斯、二连、海拉尔等煤炭资源条件优越的油气产区建设UCG试验基地、部署先导试验和商业项目。这样做能够发挥与油气产业链的协同效益,或将是推动中深层UCG技术研发试验和商业化的最佳路径之一。

砖石拱桥的有限元分析

采用梯形梁单元分析砖石拱桥在载荷作用下的行为。在每一载荷水平上，采用迭代法预测位移的变化。该方法简单而且分析结果表明具有较好的收敛性。

内嵌冷却流道的双梯形非均匀产热体构形设计

针对电子器件非均匀发热问题,建立双梯形非均匀产热体三维稳态流动与传热模型,以最大温差与耗功率的复合函数为优化目标,基于COMSOL Multiphysics 5采用有限元方法,在不同产热分布条件下得到双梯形产热体内部冷却流道的最优构形,在此基础上分析非均匀产热系数、冷却流道入口宽高比和出口宽高比等参数对构形优化结果的影响。进一步,采用NSGA-II算法对该多目标问题进行优化并得到了不同产热分布条件下的Pareto最优解集。结果表明:以单自由度开展构形设计时,合理选择冷却流道直径可使产热体内的最大温差与耗功率取得最佳折中;非均匀产热系数的增大对于双梯形产热体结构演化的影响体现在冷却流道入口处宽度向小于出口处宽度变化的趋势;当冷却水入口处的宽度较大时,若盲目地增大产热非均匀性,则远离冷却水入口处的端点得不到有效散热,反而会造成对流传热性能的恶化。

3500中厚板四辊轧机工作辊杆系分析和轴承寿命评估

35 0 0mm中厚板四辊轧机工作辊四列圆锥滚子轴承 ,同时承受径向力和轴向力。其工况为承受上轧辊系的过平衡力 ,或需要板形控制时承受弯辊力 ,以及工作辊受到的轴向力。圆锥轴承已经按照现有轧机设计理论严格选择 ,但短寿烧损状况长期困扰着轧机安全运行。对工作辊辊系机构进行杆系分析 ,确定轴承工作的约束条件。开发梯形板单元模拟圆锥滚子并固接于内环上 ,外环和内环分别贴合于轴承座及轧辊辊颈 ,将多物体接触滚动轴承简化为两物体三维弹性摩擦接触问题 ,适用于三维弹性摩擦接触边界元法 ,获得圆锥轴承三维负荷分布。并针对圆锥滚子轴承同时承受径向载荷和轴向载荷的特点进行改进 ,计算得到的结果更接近实际 ,轴承滚子载荷分布解析更为准确 ,花费时间并无显著增加 ,证明本方法对于圆锥滚子轴承载荷的解析的适用和准确。