高频变压器电磁场-结构力场-声场求解及特性分析

大容量高频变压器结构紧凑,工作频率为数百Hz到几十kHz,工作波形为方波等非正弦的特殊激励波形。高频变压器电磁、结构、声等多场耦合紧密,运行时出现严重的振动与噪声问题,对高频变压器振动与噪声特性进行精细分析对于其减振降噪具有重要意义。为此,该文首先建立高频变压器电磁场-结构力场-声场3维仿真求解模型,明确各物理场的载荷传递过程以及电磁和力学性能参数;然后,采用有限元法得到不同电压激励下变压器铁芯表面时域振动波形与噪声频域特性,并定量评估了纳米晶切割铁芯对受力特性的影响程度;最后,对1台5 kHz/10 kVA高频变压器的振动和噪声进行试验测试,得到正弦和方波电压激励下铁芯振动和噪声数据。由仿真与试验结果可知,高频变压器铁芯拐角处振动较为剧烈且周围产生的噪声也较大;相比于正弦波激励,非正弦波激励下的振动不仅集中发生在2倍频,还存在许多高次谐波分量,同时各个频率段声压级明显增加;不同波形激励下测量点声压级相对误差均在10%以内,验证了仿真模型的准确性。

常泰长江大桥组合索塔锚固结构钢-混传剪构造足尺模型试验研究

常泰长江大桥索塔锚固结构采用钢箱-核芯混凝土组合结构,为研究该新型组合索塔锚固结构钢-混传剪构造的受力特性,进行钢-混传剪构造足尺模型试验研究。制作2个锚固结构足尺节段试验模型,通过压剪试验研究锚固结构的荷载~滑移曲线及应力、应变分布等受力特性,并通过有限元模型分析锚固结构的传力机理和各组件的内力分配比例,推导剪力钉剪力计算方法。结果表明:在2.14倍单索最大索力荷载作用下,锚固结构保持弹性状态,钢壁板未产生明显滑移,钢-混界面最大滑移不超过0.25 mm,该锚固结构中钢-混传剪构造至少具有2.14倍的安全系数;荷载作用下,剪力钉剪力从上至下逐渐增大,锚腹板附近底部3排剪力钉剪力较大,钢-混传剪构造至少存在剪力钉和界面摩擦力2种传剪机制,钢-混传剪构造的承载能力显著提高;钢-混传剪构造受力过程分为粘结力传力阶段和局部滑移阶段,剪力钉剪力分布不仅与沿剪切方向长度分布有关,也与荷载的大小线性相关。

纬编双面移圈织物多层弹簧-质点结构模型构建与实现

纬编双面移圈织物工艺结构复杂多变,现有系统在进行设计开发时难以直观地展示出织物的组织结构特点。为实现纬编双面移圈织物的组织结构模拟,本文提出了一种纬编双面移圈织物多层弹簧-质点结构模型。首先建立了成圈、集圈、移圈线圈几何结构模型,接着分析了纬编双面移圈织物结构特征,并在传统弹簧-质点模型的基础上构建了多层弹簧-质点模型,然后采用牛顿第二定律和Velocity-Verlet数值积分法求解了多层弹簧-质点模型的最终位置,最终提出了一种纬编双面移圈织物结构模拟的算法流程。本文建立的多层弹簧-质点结构模型能够反映纬编双面移圈织物的组织结构,具有较好的结构模拟效果。

冰水赋存演化下冻结土石混合体-结构界面强度劣化机制及模型

温升下冻结土石混合体-结构界面层孔隙内冰水赋存改变极易诱发强度劣化,而目前界面强度劣化机制及劣化规律定量表征的相关研究存在空白。制备0%,15%,30%,45%等4种含石率组合体试样,通过核磁共振、直剪试验研究了正融过程冰水赋存演化下界面强度劣化特性,结合莫尔-库仑准则首次提出以薄膜水及毛细水含量变化率为参变量的强度劣化模型。得到结论:含石改变界面孔隙结构分布使毛细水占比升高;温升下界面抗剪强度劣化程度随含石率增加而降低;正融后不同含石率界面黏聚力衰减程度均大于内摩擦角衰减程度;黏聚力、内摩擦角与未冻水含量关系曲线分别呈阶段非线性特点及两阶段线性特点,其实质在于薄膜水及毛细水发育使得界面黏聚力和内摩擦角产生不同程度及形式的劣化。模型分析表明:随含石率升高,薄膜水及毛细水劣化系数具有“此消彼长”的特性,颗粒间及颗粒与结构接触面滑动摩擦强度和咬合摩擦强度劣化比例系数分别呈现下降、上升趋势。

基于结构-过程-结果模型的医用耗材准入管理及效果分析

目的 评价结构-过程-结果模型在医院医用耗材准入管理中的应用与效果。方法 基于结构-过程-效果模型构建医院医用耗材准入管理体系,选取北京大学第一医院2020年7月—2022年12月准入的医用耗材作为研究对象,从组织结构、过程管理、结果评价三个维度对耗材准入通过率、耗占比、不良事件发生率、医疗纠纷发生率进行结果评价。结果 医用耗材准入管理体系实施后,耗材准入通过率提高(p<0.05);部分科室耗占比明显下降(p<0.05);不良事件发生率下降、未发生因耗材引发的医疗纠纷。结论 结构-过程-效果模型在医用耗材准入管理中取得明显效果,初步实现了耗材准入管理的科学性、规范性、有效性。

基于电磁-流热双向耦合的变压器绕组温升计算及结构参数优化

变压器温升是影响其运行状态和使用寿命的关键因素。为了更准确地得到油浸式变压器绕组区域的温度场分布,采用有限元法对绕组的电磁-流热耦合过程进行了数值研究。根据电磁场及流体-温度场分布的特点,建立了变压器及绕组区域的计算模型。基于异构网格节点数据映射方法,将电磁场分析得到的绕组非平均损耗作为热源边界条件加载到流体-温度场计算网格中,并根据每次迭代时的温度对该热源进行修正,实现电磁-流热的双向耦合。在此基础上,建立热点温度与绕组结构参数之间的响应面,开展了对绕组热点温度及导体材料用量最小化的多目标优化研究。采用非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm,NSGA-Ⅱ)获得了Pareto最优解,并对Pareto前沿面上的4种优化方案进行了分析。结果表明,优化后的绕组热点温度及导体用量明显降低。该文研究为变压器结构的优化设计提供了一种可行方法。

循环载荷作用下煤岩复合结构宏-细观破坏特征及能量-损伤本构模型

煤炭深部开采过程中,周期性开采扰动行为会使邻近煤层的煤岩复合结构承受循环载荷的作用,因此,研究不同循环载荷作用下煤岩复合试样的力学响应行为及宏-细观失效特征具有重要工程意义。选取3种不同的加(卸)载速率,开展了2种循环加卸载路径下的单轴循环压缩试验(同步测定声发射信号),分析了煤岩复合试样的损伤失效特征;基于能量耗散原理,构建了煤岩复合试样在循环载荷作用下的能量-损伤本构模型,最后结合试验实测数据进行验证。结果表明:加(卸)载速率与复合试样的峰值强度呈正相关,当加(卸)载速率从0.05 mm/min增大到0.15 mm/min时,恒定下限逐步循环加卸载路径(路径I)、变上下限等幅循环加卸载路径(路径II)下,试样的峰值应力分别增加了22.44%和28.89%;高加(卸)载速率下,试样的内部裂纹扩展越快,煤岩复合试样中煤组分的破碎程度加剧,分形维数随之增大,试样的内部裂纹扩展越快;随着加(卸)载速率的增大,煤组分中沿基质破坏增多。循环分级跨度大的路径(路径I)有助于试样内部的应力传递,为试样内部裂纹的发育提供了有利条件,导致对应试样的破坏程度更高。试验曲线和能量-损伤本构理论曲线具有较强的一致性,表明所建的能量-损伤本构模型能够很好地描述煤岩复合试样在循环加卸载过程中的变形行为。

基于Bouc-Wen模型的肌腱-鞘结构非线性位置控制

针对肌腱-鞘结构在传递过程中存在严重摩擦、间隙滞后等非线性因素导致无法精准控制的问题,提出了一种基于BoucWen模型的非线性位置控制器。首先,根据Bouc-Wen模型对肌腱-鞘结构的迟滞进行建模;其次,在输出位置反馈的情况下,提出了一种迟滞观测器以补偿系统的非线性干扰;然后,根据迟滞观测器构建了非线性控制器以实现远端的精确位置控制。同时,还利用Lyapunov稳定性准则分析和证明了肌腱-鞘系统的稳定性和有界收敛性;此外,还考虑了远端外部干扰对系统输出的影响。最后,仿真结果表明所提控制器不仅可以显著改善肌腱-鞘结构的精确控制性能,还能有效抑制外部干扰对系统的影响。与常见的逆前馈控制相比,所提出的控制策略在正弦信号的跟踪误差方面表现出色,其峰值仅为0.011 rad,相较于常规情况下的0.251 rad,显著降低。

基于分布参数模型的摇摆墙-框架结构协同性能分析

为了研究自复位摇摆墙-框架(rocking wall-moment frame,RWMF)结构的协同工作性能,利用所提出的分布参数模型对自复位RWMF结构的协同工作原理与基本影响规律进行研究,建立并求解了完整的静力和动力方程;得到RWMF结构的侧移、内力和各阶动态响应的闭合解,通过参数分析研究框架与摇摆墙(rocking wall,RW)之间的刚度特征值λ和RW底部旋转约束R_(f)对协同性能的影响,并采用层间位移集中系数(inter-story drift concentration factor,DCF)量化RW与框架之间的协同性能。结果表明:RW的设计应满足λ<10,否则,RW对协同性能的影响将微乎其微;当λ值适中时,RW底部约束可以增进协同作用,R_(f)>5后,其约束的继续增大不会再增进RW与框架间的协同效果;当λ和R_(f)取1≤λ≤5∩0.1<R_(f)≤10时,自复位RWMF结构可以在分布均匀性和减小主体框架损伤之间实现平衡,达到最优的协同性能。

电力系统电磁暂态仿真中异步电动机的机-网解耦模型

电力系统电磁暂态仿真中,常用异步电动机模型来代表动态负荷模型。然而,由于异步电动机数量众多和电机-电网接口方法的局限性,传统异步电动机模型很难兼顾仿真效率和数值稳定性。针对这一问题,该文提出一种用于电力系统电磁暂态仿真的异步电动机负荷解耦(induction motor load decoupling,IMLD)模型。该模型结合异步电动机等效电路和LC传输线时延,构造出具有天然时延的电机-电网解耦接口,从而将异步电动机与外部电网解耦,异步电动机的迭代求解过程无需与外部电网同步求解。根据负荷节点给定的潮流有功和无功功率,通过求解等效电路方程并配置IMLD模型参数,使仿真功率结果与潮流计算给定负荷节点功率相匹配。测试算例结果表明,所提IMLD模型可有效减少网络方程迭代次数,同时具备较高准确性和仿真效率,且具备良好的数值稳定性。

基于结构-过程-结果模型的新疆农村养老机构质量评价指标体系的构建研究

目的以结构-过程-结果模型为指导,从结构、过程和结果3个维度,构建医养结合服务质量评价的指标体系。方法2023年8月至11月收集资料,以文献研究和相关政策解释为基础,结合2次专家咨询的意见建立指标体系。通过优序图法,确定各指标权重。采用肯德尔协调系数评价专家意见一致性,采用Cronbach’sα系数检验指标体系信度。结果2轮函询的专家积极系数均为100.0%。专家权威系数为0.83。第1、2轮专家咨询的肯德尔协调系数分别为0.344、0.350(P<0.001)。构建指标体系包括一级指标8个、二级指标24个、三级指标76个。服务结构质量指标、服务过程质量指标和服务结果质量指标的Cronbach’sα系数分别为0.837、0.829和0.820。结论本研究专家意见一致性较好,构建的指标体系可靠,为养老机构服务质量的持续改进提供一定的理论参考和借鉴。

基于功能-结构模型的玉米大豆间作不同行向辐射分布研究

【目的】构建不同种植模式和行向的玉米大豆间作功能-结构模型,为解析玉米大豆间作系统的产量优势、生长发育规律及种植模式和行向对光截获、光分配和辐射利用效率的影响提供有力支持。【方法】基于不同种植模式的玉米大豆间作田间试验,解析种植行向如南北行向、东西行向、传统行向(梨树当地长期使用的种植行向,即南偏西40o)对作物生物量、产量和形态结构的影响,构建玉米大豆间作功能-结构模型,模拟不同种植模式和行向下作物群体生长发育和结构变化,量化种植行向对间作系统光截获量和辐射利用效率的影响,并探索玉米大豆间作高光截获量的最佳种植行向。【结果】玉米大豆间作系统的籽粒土地当量比(landequivalentratio,LER)南北行向最高(1.20±0.07),东西行向最低(1.16±0.09)。构建的模型较好地模拟了不同种植方式和种植行向下玉米和大豆的生长发育,与田间实测值相比,玉米株高、单株叶面积和冠层光截获系数的均方根误差(RMSE)分别为0.09—0.14 m、0.04—0.08 m^(2)·plant(-1)和0.07—0.12,大豆株高、单株叶面积和冠层光截获系数的RMSE分别为0.07—0.09 m、0.02—0.04 m^(2)·plant^(-1)和0.09—0.10。传统行向间作系统的累积光截获量最高,为(758.48±1.00)MJ·m^(-2),南北行向和东西行向的辐射利用效率比传统行向分别降低了7.18%、10.57%。【结论】间作种植可以提高玉米生物量和产量,降低大豆生物量和产量。玉米大豆间作种植模式中,种植行向对作物生长有显著影响,矮秆大豆通过改变叶片大小、节间长度和叶柄倾角规避高秆玉米的遮荫影响,以增加受光量和辐射利用效率,最终提高产量。种植行向对群体累积光截获影响较大,间作系统的辐射利用效率与累积光截获量均表现为传统行向>南北行向>东西行向。本研究有助于田间布局优化,为解释不同种植行向玉米大豆间作的光截获和光分配提供了数据支持。

晶体结构的堆积-填充模型的符号表示及其应用

堆积-填充模型是一种学习和理解晶体结构的方法和视角。用字母等符号组合表示堆积-填充模型中原子、空隙分布情况的方式称为堆积-填充模型的符号表示。系统地阐述了晶体结构中堆积-填充模型的符号表示,详细地介绍了符号表示的多种应用方法,加深对晶体结构的认识和理解。

一类具有年龄结构的概周期捕食-食饵模型的阈值动力学

本文提出并研究了一类具有年龄结构和季节性波动的捕食-食饵模型。为了研究其阈值动力学,引入了该模型的基本再生数R0,并利用比较原理,斜积半流,单调动力系统和持久性理论建立了该模型的阈值型结果。结果表明,当R0 0 >1时,捕食者与食饵将会共存。

融合结构、贯穿原理、引导建构的元素化合物复习教学--以“氨分子的结构与性质”为例

高三复习时融合结构与原理是一种新型高效的教学模式。本文以“氨分子的结构与性质”为例,在“素养为本”的教学背景下,开展融合结构、贯穿原理、引导建构的复习教学,旨在引领学生运用“宏微结合”视角探析物质的微观本质,在追寻证据和建构模型中揭示化学反应的原理和规律,建构分析化学反应的思维模型和元素化合物“价-类-构-性”融合原理的认知模型,促进学生化学观念的形成,增进化学学科理解,解决真实的化学问题。

土-桩-结构相互作用体系的振动台模型试验

通过土 -桩 -结构体系的振动台模型试验 ,探讨了土 -结构相互作用对结构动力特性和结构地震反应的影响 .试验结果表明 ,土 -结构相互作用使结构体系的自振频率降低 ,使体系的阻尼大大增加 .土

结构-声场耦合系统声压响应优化设计研究

为了减小结构振动产生的噪声,基于结构-声场耦合有限元模型,对其在简谐力激励下的声响应进行了计算。在此基础上,以结构厚度为设计变量,保持结构重量相对不变并以设计变量的上、下限为约束,以设计域点在各频率响应声压平方和的平方根为目标函数,对其进行了优化设计研究。用软件N astran计算声响应及声敏度,基于iS IGHT对N astran的集成用可行方向法实施了优化。以一矩形板结构-立方体声场耦合系统为实例,得到了优化的结构厚度分布。优化后,设计域点的峰值声压级均有不同程度的降低,声压级降低最大值达32.8dB。结果表明声压响应优化设计,在保持结构重量相对不变的情况下,通过对结构重量的重新分布能达到较明显的降噪效果。

继电器电磁机构电磁-热耦合模型建立与计算方法

继电器电磁机构的动态特性受其本身发热及环境温度的共同影响,在仿真时忽略以上因素会导致结果准确性降低。为解决该问题,通过分析动态特性和热场计算的数学方程,提出一种基于有限元仿真的电磁-热耦合建模方法。该方法旨在通过Flux与Simulink联合仿真,结合相似原理、电阻温度系数和J-A模型,建立一个综合考虑传热学系数、线圈电阻和软磁材料性能的耦合仿真模型。以大功率直流继电器GL200为例,运用耦合建模方法,对不同环境温度和反复短时工作状态下电磁机构动态特性进行仿真分析,并通过与实测数据的对比,证明电磁-热耦合模型仿真结果比忽略温度的模型仿真结果更加合理。

班公-怒江构造带的电性结构特征--大地电磁探测结果

对青藏高原过班公一怒江构造带的三条大地电磁剖面进行探测,获得班公—怒江构造带及其邻区的电性结构模型,研究了班公—怒江构造带的深部结构与构造特征.研究结果表明:构造带及其两侧上地壳内广泛分布不连续高阻体,反映了岩浆岩的空间分布特征,表明构造带南北两侧岩浆的活动规律可能存在较大差别.研究区内的冈底斯及羌塘地体的中、下地壳普遍发育高导层,反映了印度大陆碰撞、俯冲过程的效应与痕迹,而高导层之下的高阻块体则可能是向北俯冲、冷的、刚性的印度大陆地壳.羌塘地体的电性结构模型可以分为南北两个区段,南羌塘块体的壳内高导层与班公—怒江构造带对印度板块俯冲的阻挡作用有关;而北羌塘块体壳内高导层与亚洲大陆对印度板块向北俯冲的"阻挡"与向南"对冲"有关.印度板块向北的俯冲与挤入,受到班公—怒江构造带及亚洲板块的阻挡,可能没有越过班公—怒江构造带,并在班公—怒江构造带附近向下插人软流圈,导致慢源物质上涌,形成壳、慢热交换与物质交换的通道和规模巨大、延伸至上地慢的高导体.班公—怒江构造带的电性结构证明了该构造带是一组产状陡立、巨型的超壳深断裂带.

液化场地桩-土-桥梁结构动力相互作用大型振动台模型试验研究

大型振动台模型试验是目前研究土 -结动力相互作用的一种极其有效的手段。以 1976年唐山地震中倒塌的胜利桥为原型 ,开展 1∶10模型的液化场地桩 -土 -桥梁结构动力相互作用大型振动台模型试验研究 ,很好地再现了自然地震触发地基砂土液化的各种主要宏观震害现象 ,并且模型桩的试验破坏状况与其原型的实际震害情况也比较吻合。主要介绍有关此次大型振动台模型试验的相似设计、操作技术及试验结果等方面的若干关键科学问题 ,以飨同仁。