过盈配合工况下收缩管吸能特性分析及结构参数优化

轨道车辆收缩管在轴向冲击载荷及过盈配合下的吸能特性是吸能结构研究中的重要课题,其吸能过程依靠收缩管与锥形衬套之间的摩擦做工及收缩管的塑性变形实现,过盈配合通过影响收缩管与衬套间的接触力提高收缩管的能量耗散。为提高收缩管的吸能特性,研究过盈配合对吸能能力的影响,采用试验与有限元模型相结合的方法,基于多目标优化算法获取包括过盈量在内的收缩管最优结构参数。进行空心轴与轴套过盈静压试验,验证接触力理论公式的正确性;利用台车冲击试验研究收缩管碰撞过程中的吸能特性,构建有限元模型进行验证;推导过盈配合条件下收缩管接触表面压力的理论模型;使用全因子和Hammersley设计方法对过盈配合工况下收缩管结构参数进行研究,包括厚度(T)、过盈量(I_(ntf))、锥角长边(α_(x))和收缩比(R_(atio))。基于此,利用移动最小二乘法(MLSM)构建峰值力(PCF)、比吸能(SEA)和平均力(MCF)的近似模型。主效应分析表明,收缩比对PCF、SEA和MCF的影响最为显著。以获取最小PCF、最大SEA以及MCF最接近设计要求650 kN为优化目标,进行全局响应面(GRSM)优化,获得最优结构配置,与初始设计相比,SEA提高28.54%,PCF降低12.37%。代理模型最优解得出的MCF与有限元模型误差为2.01%,证明构建的代理模型具有较高的精度,可用于优化计算。优化后的结构有效提高了收缩管的吸能能力,降低了碰撞的初始峰值力。

盆底超声测量前腔室结构参数在初产妇产后压力性尿失禁诊断及预防中的应用价值

目的探讨盆底超声测量前腔室结构参数在初产妇产后压力性尿失禁(SUI)诊断及预防中的应用价值。方法选取2020年3—7月于新疆医科大学第二附属医院进行分娩的160例初产妇,根据产后盆底超声复查结果,将检出SUI者作为观察组(62例),无SUI者作为对照组(98例)。所有产妇均接受盆底超声检查,记录两组产妇静息状态下的前腔室结构参数,在最大瓦尔萨尔瓦动作下的尿道旋转角、膀胱下降位置及膀胱颈移动度,以及训练前尿道内口漏斗形成情况和膀胱膨出情况。观察组产妇开展为期6周的盆底肌康复训练,比较训练前后膀胱颈移动度、膀胱尿道后角的变化。结果静息状态下观察组的逼尿肌厚度、尿道倾斜角、膀胱尿道后角大于对照组,而膀胱位置、膀胱颈位置低于对照组,差异均有统计学意义(P<0.001)。在最大瓦尔萨尔瓦动作下,观察组产妇尿道旋转角、膀胱下降位置及膀胱颈移动度均大于对照组,差异有统计学意义(P<0.001)。观察组产妇康复训练前的膀胱膨出率、尿道内口漏斗形成率高于对照组(P<0.05),康复训练后的膀胱尿道后角和膀胱颈移动度明显低于训练前,差异有统计学意义(P<0.001)。结论初产妇盆底超声测量前腔室结构参数能较好地反映产后盆腔结构的变化,可作为产后SUI诊断的客观依据,并可为盆底肌康复训练方案的制订和预后评估提供参考。

不等高双薄壁墩结构参数对连续刚构桥力学行为影响分析

对于因地形和地貌原因而使双薄壁墩连续刚构桥相邻桥墩高度相差较大的情况,设计常采用不等高双薄壁墩。相比常规双薄壁墩,不等高双薄壁墩结构设计及优化可供借鉴和参考的成果不多。以某不等高、不等厚双薄壁墩预应力混凝土连续刚构桥为工程依托,基于有限元数值分析方法,改变低墩壁厚和墩间距,针对结构恒载作用、最大悬臂状态稳定及结构自振,采用单因素分析方法研究薄壁墩结构参数对连续刚构桥结构力学行为影响。结果表明:恒载作用下,低墩壁厚对主梁根部弯矩影响很小,对跨中弯矩影响相对较大;增大双肢间距可明显降低主跨跨中、根部弯矩。低墩稳定安全系数对壁厚更敏感;墩参数变化不改变失稳模态。随着低墩壁厚和间距增加,结构自振频率增大,壁厚、双肢间距影响结构一阶振动模态,且壁厚对一阶自振影响最显著。分析结论可供不等高双薄壁墩连续刚构桥结构设计和优化参考。

结构参数对液压旋转接头密封性能的影响

为探究结构参数对液压旋转接头间隙密封性能的影响规律,分别以泄漏量和压力损失作为液压旋转接头的性能指标,研究密封有效长度、密封直径、密封间隙值3种主要结构参数对旋转接头性能的影响。采用正交试验与Fluent流体仿真相结合的方法,分析液压旋转接头间隙密封在不同结构参数下的泄漏量和压力损失情况。结果表明:3种结构参数对泄漏的影响程度由大到小依次为密封间隙值、密封有效长度、密封直径,对压力损失的影响程度由大到小依次为密封有效长度、密封直径、密封间隙值;密封间隙值大小对泄漏量影响非常显著,泄漏量随着间隙的增大呈指数增长关系,而间隙密封有效长度、环形密封直径对泄漏量无显著影响;密封有效长度对压力损失有极其显著影响,而密封直径和密封间隙值对压力损失没有显著影响;从整体上看密封间隙值、间隙密封直径、密封有效长度都大致与压力损失呈一次函数关系,且前两者与压力损失呈正相关关系,后者则与压力损失呈负相关关系。

管路结构参数对液压管路振动特性的影响研究

为探究液压管路的结构参数对其振动特性的影响,建立了不同几何结构参数液压管路有限元模型,基于流固耦合研究了不同结构材料、不同弯曲半径以及不同弯曲内角对液压管路振动特性的影响。研究发现,在液压管路结构一定情况下,钛合金Ti-3Al-2.5V的固有频率最小,不锈钢1Cr18Ni9Ti的变形量最小;在固定液压管路总长的情况下,弯曲半径的增加会提升固有频率并会降低变形量,弯曲内角的增加会减小固有频率但会降低变形量;在固定直管段长度的情况下,弯曲半径的增加会导致固有频率减小并导致变形量增加,弯曲内角的增加会导致固有频率减小但会降低变形量。

结构参数对环形线性感应电磁泵性能的影响分析

环形线性感应电磁泵(ALIP)是液态金属反应堆中泵送冷却剂的关键驱动设备。在电磁泵的设计和分析中,结构参数是影响电磁泵输出性能的重要因素。为了进一步研究环形线性感应电磁泵结构设计参数对输出性能的影响,首先利用有限元分析软件建立考虑端部效应和环形导电管道影响的环形线性感应电磁泵仿真模型,然后基于模型计算分析了不同齿槽比、流道高度和管道壁厚度对电磁泵的磁密分布、电磁力密度分布和输出电磁力的影响,最后进一步对比分析了不同结构参数下环形线性感应电磁泵的输出特性和效率,研究结果为环形线性感应电磁泵的结构参数优化提供了参考依据。

基于响应面法的轴流泵结构参数匹配研究

为减小叶轮出口到导叶进口之间的水力损失,选取比转速为1296的轴流泵作为研究对象,通过响应面分析和数值模拟相结合的方法,研究叶轮、导叶不同结构参数的匹配关系对水力效率的影响。将叶轮出口角修正系数ξ、导叶进口冲角Δβ、轴向间距S作为优化设计变量,泵的效率作为响应值,建立了优化变量与水力效率之间的多元二次回归方程。研究结果表明,导叶进口冲角Δβ对轴流泵性能的影响最大,其次为轴向间距S,叶轮出口角修正系数ξ的影响最小。此外,导叶进口冲角Δβ与叶轮出口角修正系数ξ均与轴向间距S有明显交互作用。依据优化变量的取值范围,得到了最优参数组合为ξ=1.2,Δβ=-0.7°,S=8.5 mm。优化后的轴流泵在设计工况下扬程提高了0.61 m,效率提高了2.6%。研究结果为进一步提升轴流泵水力性能提供了参考。

星载激光雷达估测森林结构参数研究现状分析与展望

星载激光雷达系统可以覆盖机载系统难以到达的偏远地区,从机理上克服光学影像及合成孔径雷达测量的技术缺陷,为快速准确地获取林下地形、树高、生物量等森林结构参数提供了可靠的数据源。对现有的星载激光雷达技术观测体系进行综述,讨论了星载激光雷达数据估测多尺度森林结构参数的适用性,定量化分析现有星载激光雷达研究成果及存在的优缺点。最后,总结当前存在的问题,对星载激光雷达技术未来的前景和发展方向进行了展望。建议后续研究可进一步加大对反演不同森林结构参数、产品体系及标准规范、林业应用精度评价、林业用激光雷达参数设计等方面的深入研究。

基于DOE考虑结构参数不确定性的砌体结构地震易损性分析

砌体结构参数具有离散性高且其受到地震作用后响应结果非线性强等特点,所以在砌体地震易损性研究中结构参数不确定性对结果产生的影响不容忽视。针对汶川地震中具有代表性的砌体结构,提出基于DOE(试验设计)方法考虑在砌体结构地震易损性研究中结构参数不确定性的影响。首先,使用Plackett-Burman方法开展结构参数的灵敏度分析,筛选出对砌体结构地震响应影响较大的3个结构参数;然后,根据筛选结果及地震参数PGA进行试验设计,进而建立结构参数与最大层间位移角的响应面回归模型;最后,通过进行蒙特卡罗模拟获得地震易损性曲线,并进一步评估结构参数不确定性对砌体地震易损性分析的影响程度。研究结果表明,弹性模量、密度和抗拉强度是对砌体结构易损性影响较大的3个参数;当地震动PGA为0.1 g时,相较于其他结构参数,弹性模量对结构地震响应的影响最显著;当PGA为0.2 g时,3个结构参数的影响由大到小依次为弹性模量、密度和抗拉强度,当PGA为0.4 g时,3个结构参数的影响由大到小依次为弹性模量、抗拉强度与密度。本文所提出的方法计算量少、精度高,可为有效解决砌体结构参数种类众多和材料非线性强等难题提供新思路。

绿色屋顶降雨径流特性及其结构参数优选试验研究

为研究北方半湿润区绿色屋顶降雨径流特性,探究结构参数变化对其雨水蓄滞效应的影响,为海绵城市绿色新基建提供数据支撑及引导。建立绿色屋顶(坡度0°)、普通屋顶(坡度0°)、坡面屋顶(坡度5°)3种类型屋顶的对照试验,以及基于基质层厚度、基质层、排水层和排水方式结构参数调整的五组绿色屋顶试验,基于实测降雨径流开展监测。研究表明:监测期内,绿色屋顶、普通屋顶、坡面屋顶综合降雨量的平均径流系数分别为0.27、0.50、0.77,绿色屋顶降雨径流削减效应明显。随着降雨强度增大,绿色屋顶产流概率呈逐渐增大趋势,径流总量控制率呈逐渐较小趋势,绿色屋顶对小雨~大雨级别场次降雨蓄滞效应显著。监测期内降雨事件中,绿色屋顶降雨径流系数与降雨总量显著正相关,与前期降雨间隔天数和前期降雨量为弱负相关;绿色屋顶降雨径流控制效率显著降低对应降雨强度临界值为30 mm。绿色屋顶雨水蓄滞效应影响因素显著程度由大到小依次为基质层(超轻量基质层)、排水方式(距底部5 cm排水)、基质层厚度(20 cm)、排水层(陶粒层)。绿色屋顶降雨径流特性及雨水蓄滞效应受到内、外因多因素影响,后续应基于长序列降雨监测期,进一步研究不同结构、不同尺度的绿色屋顶的海绵城市生态效应。

Delta并联机器人运动学性能分析与结构参数优化

Delta并联机器人具有速度快、结构简单、承载力强等优点,在钵苗移栽、产品分拣与包装中应用广泛。针对目前Delta并联机器人各结构参数对运动学性能的影响及系统性结构参数优化设计缺乏完整理论体系的问题,本文分析可达工作空间雅可比矩阵条件数分布规律、结构参数约束关系、运动学性能随结构参数的变化规律及相关性,获得条件数分布特性和失真约束条件,在此基础上得出动静平台半径差和主动臂长度增加和从动杆长度减小能够使得机构性能较优。给定设计工作空间,对原结构进行参数优化设计,通过建立包络惩罚函数,采用多元非线性拟合与线性加权组合法得到运动学性能评价函数,结合条件数分布特性和失真约束条件建立优化模型,利用遗传算法进行优化。相较于优化前,优化后可达工作空间体积减小14.26%,设计工作空间的全局条件数均值和全局条件数标准差分别减小31.20%和11.78%,且设计工作空间各截面条件数分布规律验证了条件数分布特性的可靠性。

基于Design-Expert的电链锯锯齿结构参数优化

为提高电链锯的锯切效率,对电链锯锯齿的齿形结构参数进行研究,以单位锯切功为电链锯锯切效率的衡量指标,通过对电链锯锯切过程的仿真研究,得出不同结构锯齿的单位锯切功。以电链锯锯齿中的外形前角、侧刃楔角和顶刃楔角等结构参数作为影响因子,采用Box-Benhnken中心组合试验方法设计多因素正交试验,使用Design-expert软件进行数据分析得出最优齿形结构参数组合。研究结果表明,所选取的齿形结构参数对单位锯切功影响程度由大到小顺序依次为外形前角、侧刃楔角、顶刃楔角,并获得最优齿形结构参数组合,外形前角为10.92°、侧刃楔角为45.7°、顶刃楔角为45.41°。

结构参数对电连接器接触性能的影响及优化

接触电阻是直接反映电连接器接触性能的主要因素之一。为研究片簧式电连接器的公母端子过盈量、簧片片宽、簧片悬臂梁长度、簧片厚度四种结构参数对接触电阻的影响,基于赫兹接触理论建立电连接器接触电阻的理论计算模型,并利用ABAQUS对接触电阻进行仿真分析,设计了正交试验对某款电连接器四种结构参数进行优化,并得到了四种结构参数对接触电阻影响的显著性水平。试验结果表明:片簧式电连接器四种结构参数中簧片悬臂梁长度、簧片厚度对其影响更为显著;且公母端子过盈量和簧片片宽与接触电阻呈线性变化、簧片悬臂梁长度和簧片厚度与接触电阻呈抛物线变化;电连接器结构参数优化后接触电阻减小了7.52%。

基于改进粒子群算法的标签天线结构参数多目标优化设计

为了解决天线设计人员应用电磁仿真软件优化天线结构时存在的优化方向不明确和优化速度慢的问题,文中以干式水表的嵌入式射频识别标签天线设计为例,提出了基于改进粒子群算法的标签天线结构参数多目标寻优方法。首先,根据干式水表产品追溯需求,提出了中心频点尽可能接近理想中心频点、回波损耗尽可能低、带宽尽可能宽、面积尽可能小的四个目标函数。其次,为避免粒子群算法陷入局部最优,采用多维均匀拉丁超立方初始化、Logistic混沌映射非线性变化惯性权重、网格划分变化学习因子、高斯扰动策略等方法对算法进行改进,并应用于标签天线结构参数多目标优化中。最后,进行了实例验证。验证结果表明:利用改进后的粒子群算法得到的标签天线结构参数优化结果可更大程度满足优化目标需求,优化耗时仅为电磁仿真软件的40.1%。

基于绝对加速度观测量的地震动时程及结构参数识别研究

针对未知地震作用下框架结构的参数识别问题,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)的地震动时程反演与结构参数识别方法。首先,将首层底板的层间边界力视作未知外激力,利用未知激力下的EKF算法识别此未知激励以及其余层的剪切刚度;其次,采用傅里叶变换,从绝对加速度时程中获取结构基频,进而根据特征方程识别首层刚度系数;最后,基于识别的结构参数,进一步修正未知边界力,并结合Newmark-β法反演地震加速度时程。文中通过5层框架模型数值算例和振动台试验验证了本文算法的有效性。

电控高压共轨喷油系统结构参数对轨内压力波动仿真分析

采用GT软件建立电控高压共轨燃油喷射系统模型,并利用构建的仿真模型研究高压油泵的进油阀组件、排油阀组件以及活塞凸轮组件,其三个主要部分的结构参数变化对共轨管中压力波动的影响。通过研究可知高压泵在实际工作时所承受的压力波与活塞的状态有直接关系,且活塞状态包括其质量、长度、直径、容积等。为了更好地研究进排油阀对压力波动之间的关系,选用8组参数进行实验研究并验证进排油阀体直径、质量、弹簧预紧力、弹簧刚度的变化与压力波动之间的相互影响作用,进而通过对比选取最佳阀体。通过仿真分析可知,共轨喷油系统压力波动程度会受到系统结构参数的影响,并可以为系统的优化设计提供参考依据。

无底柱分段崩落法结构参数的影响因素及计算

分析无底柱分段崩落法的特征及其优缺点,整理了该采矿方法主要结构参数的影响因素,并归纳了主要结构参数的理论计算公式,同时通过尖山采场的室内放矿实验及现场实际效果,对归纳整理的主要结构参数计算公式进行验证。可为采用无底柱分段崩落法的矿山提供设计依据。

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。

大冶铁矿高阶段并段开采结构参数稳定性研究

目的:针对大冶铁矿随着采深的降低矿石储量逐渐减小的问题,将-450 m中段及-540 m中段进行并段开采是解决深部开采开拓工程量大、投资高的有效途径,充填法高阶段并段开采的可行性和安全性都有待进行探索及研究。为保证大冶铁矿高阶段并段开采安全高效进行,基于工程地质条件和岩体质量分级结果,开展了大冶铁矿采场高阶段并段开采结构参数优化研究。方法:基于Q系统岩体分级的采场最大无支护跨度计算方法,引入矿岩质量指标,分析矿山各个巷道开采安全要求和断面尺寸,合理确定相应的采场结构参数,计算得到采场最大允许安全跨度。针对高阶段并段开采扰动对上覆岩层的影响,利用FLAC 3D有限元模拟软件对采场高度为105、120、135 m三种方案分别进行了数值模拟研究,得到了不同开采方案下采场顶底板位移变化值和应力分布规律。结果:当阶段高度不超过120 m时,最大位移出现在顶底板中部且变形较小,出现塑性破坏区较少,能保证矿山安全开采。当采场高度达到135 m时,充填体两侧出现拉应力,采场两侧充填体位移量较大,超过采场稳定性。结论:1)结合“Q系统岩体分级的采场最大无支护跨度计算”方法,综合考虑岩体完整性、节理特征、地下水和地应力等因素的影响,确定大冶铁矿高阶段并段开采极限跨度为20 m。2)基于FLAC 3D数值模拟软件,针对三种采场阶段高度一步骤和二步骤回采前后应力场、位移场和塑性区对比分析,确定采场高度不宜超过120 m。意义:研究结果以期为大冶铁矿高阶段并段安全开采合理的采场结构参数优化提供依据,并为国内外同类矿山高阶段开采采场结构参数设计提供参考。

结构参数对石英纤维针刺毡防隔热和力学性能的影响

为开发具有良好防隔热和力学性能的高性能石英纤维毡,基于传热数学方程,预测了石英纤维毡的厚度对其隔热性能的影响规律;为提高纤维毡的力学性能,探究了在纤维毡中添加不同层数的石英纤维布对其力学性能的影响规律;此外还探讨了针刺密度对石英纤维毡隔热性能和力学性能的影响。结果表明:石英纤维毡传热模型与实验吻合度可达94.8%;石英纤维毡厚度提升2 mm,其隔热性能提高20℃左右;添加石英纤维布可以显著提高纤维毡断裂强力和撕破强力;针刺密度可以提升纤维毡力学性能,但针刺密度过大会破坏纤维毡结构,使其力学性能下降。