不同螺旋缠绕异形管换热器壳程性能数值研究

缠绕管的形状对螺旋缠绕管换热器的传热能力有重要影响,本文建立了具有不同截面形状的螺旋缠绕管换热器模型,数值研究了八种不同截面形状的缠绕管对螺旋缠绕管换热器壳程流动与传热性能的影响。相比于传统圆管,三叶管和水滴管对壳程流体造成的扰动较大,增强了螺旋缠绕管换热器的综合换热性能,而三叶管则具有最大换热能力。进一步分析了不同冲刷方式对螺旋三叶管换热器和螺旋水滴管换热器壳程性能的影响,结果表明:在相同的进口工况下,螺旋三叶管换热器壳程努塞尔数相比于传统圆管提高了11.8%~15.5%,阻力系数增大了41.9%~49.6%;螺旋水滴管换热器壳程努塞尔数相比于传统圆管提高了2.8%~4.3%,阻力系数增大了3.2%~6.8%;在雷诺数为2 603~5 206的工况条件下,管截面与流动方向夹角为0°的三叶管换热器综合换热性能最好,而管截面与流动方向呈逆流形式的水滴管换热器综合换热性能优于顺流形式。

超深地连墙异形槽段多导管同步浇筑系统设计

某长江大桥南航道桥主跨设计长度为2300m,锚碇结构采用支护转结构复合地下连续墙基础,最大成槽深度83 m。一期槽段创新性的采用现浇钢壳混凝土成墙技术,施工时需要配套新工艺、新装备来解决异形多根导管同步性浇筑的难题。为此,文中提出了多导管一体化同步浇筑解决方案。首先,分析该长江大桥南航道桥锚碇基础结构特点,明确十字形槽段浇筑空间和设计参数;其次,详细设计多导管同步浇筑系统,采用自动化流量分料系统搭配一体化多导管浇筑平台来实现异形槽段的同步浇筑;最后,介绍超深锚碇地连墙异形槽段浇筑工序,在槽位处开展多导管同步浇筑系统功能性试验,顺利完成封底混凝土和二次混凝土浇筑,为今后同类型超深地连墙异形槽段的浇筑提供了参考和借鉴。

异形空间钢楼梯结构设计

随着建筑日益向高品质方向发展,各种造型新颖的楼梯应运而生。结合启迪设计大厦六折空间曲桥楼梯和四折弹簧空间楼梯等,介绍了异形空间钢楼梯设计在边界条件的确定、结构布置、受力特性、分析方法、构造细节、中间约束和支座设计、舒适度验算等方面与普通楼梯的区别和特点,以及异形钢楼梯荷载试验,可供异形空间钢楼梯结构设计参考。

双层大跨异形双曲面混凝土壳体施工技术研究

随着经济的发展和建筑行业技术的革新,以及建筑结构设计理论、设计手段和施工水平的不断提高,采用复杂曲面形态的大跨度混凝土壳体结构层出不穷,给建筑施工带来了挑战。以上海在水一方工程为背景开展技术研究,改进了传统高支模排架系统的施工节点,首创了曲面混凝土高支模专用万向U型扣,改良了曲面混凝土浇筑技术,最终总结出一套以曲面排架系统为基础的双层大跨异形双曲面混凝土壳体施工技术。研究成果可为同类空间异形结构的建造提供参考。

旋轮参数对异型薄壁壳体强力旋压成形的影响

异型薄壁壳体强力旋压是一种复杂的塑性成形过程,研究旋轮参数对该过程的影响,可为相关成形参数的确定和优化设计提供理论依据。采用基于ABAQUS/Explicit平台建立的异型薄壁壳体强力旋压三维有限元模型,研究揭示了旋轮圆角半径、旋轮安装角、旋轮进给比对该成形过程中的切向和周向应力及壁厚的影响规律:减小旋轮圆角半径或进给率、增大其安装角,均可减弱甚至消除旋轮前方的金属堆积,从而使工件壁厚分布更均匀。

异形盾构隧道衬砌结构计算模型和受力特征研究

首先通过原型整环管片力学试验研究了异形盾构管片环向接头转动刚度随隧道埋深增加的变化规律。基于试验成果建立了异形盾构管片壳-弹簧计算模型,并将原型试验结果与修正惯用法和壳-弹簧模型进行对比,给出了异形盾构管片内力分布模式,明确了修正惯用法作为异形盾构管片设计方法的可靠性,并将壳-弹簧模型推荐为能较为科学地反映异形盾构管片实际受力特征的计算模型。最后,基于壳-弹簧模型从经济和力学两个角度对异形盾构隧道与矩形和圆形隧道进行对比,证明了异形盾构应用于浅覆土地层的科学合理性。

涡扇发动机异形曲面壳体零件整体成形工艺

涡扇发动机异形曲面壳体零件单位长度直径变化较大,传统的制造方法是采用分体成形、组合焊接工艺,所需工序多、质量控制环节多、使用可靠性差,采用粘性介质压力整体成形方法则可以较好地解决这一问题。通过有限元模拟和试验方法,分析了成形工步、粘性介质粘性附着应力对板材流动及壁厚变化的影响。研究结果表明,粘性介质压力成形可以控制变形区板材的流动,提高成形试件壁厚分布的均匀性,使直径比为1.38零件的壁厚减薄率控制在12%,适合于涡扇发动机异形曲面壳体零件的整体成形。

粘土地层大断面异形盾构隧道结构力学特征数值试验研究

文章基于修正惯用法和壳-弹簧模型两种计算方法,研究了原型试验条件下错缝拼装的异形盾构管片随覆土厚度增加的力学行为特征。研究结果表明,异形管片结构整体变形呈"横鸭蛋"形;环向接头存在使结构内力呈非对称分布,纵向接头的剪切作用和幅宽边缘对其加强作用使幅宽边缘内力普遍大于幅宽中央;基于平面应变状态的修正惯用法夸大了错缝拼装对管片纵向的加强作用,计算结果要大于考虑三维空间问题的壳-弹簧模型,说明修正惯用法作为异形管片的设计方法是偏于安全的;建议异形盾构管片横向刚度有效率范围为0.72~0.87,正弯矩区弯矩传递系数范围为0.245~0.256,负弯矩区弯矩传递系数范围为0.166~0.197。

黄山体育馆中大跨度屋面网架安装

介绍了黄山体育馆网架结构施工方案的选择和相应的施工工艺.在网架安装过程中选择了与实际结构相仿的台阶脚手架作为施工脚手架,按照合理的施工顺序进行施工安装,采用了节点坐标控制的方法保证安装精度,有效地缩短了工期和降低了成本.最后对中大跨度异形网架结构的施工提出了一些建议.

管壳式换热器传热效率影响因素及数值模拟分析

多数管壳式换热器基于传统的经验设计方法,换热器质量大且能耗高。鉴于此,采用Fluent仿真模拟的方法,研究了换热管类型、折流板间距、折流板切率变化与换热器对流传热系数的关系,并用HTFS工程软件进行了模型验证。研究结果表明,采用特型管(如波节管和波纹管等)代替光管,可以增强管内流体扰动,提高湍流程度,增大管程对流传热系数,但同时也增大了压降;折流板间距越大,壳程对流传热系数越小,压降也越小,当折流板间距为330 mm时,换热器最高效,此时换热器在较小的压降下可以获得较大的对流传热系数;折流板切率越大,压降越小,当管束错流流速与折流窗口流速相等时,壳程对流传热系数最大,折流板切率35%为最优值,换热器效率最高。最后提出了管壳式换热器优化设计方法,将优化设计的换热器用于某化肥厂氮氢气压缩机级间冷却,同等热负荷条件下换热面积减小了21.37%。研究结果为换热器的结构参数优化提供了依据。

混凝土异形柱抗震墙设计方法

针对组合结构的有限元分析方法虽然比较精确,但往往存在计算速度与计算精度之间的矛盾,尤其是计算包含不同构件的结构体系这一点,经过对模型进行模态分析和拟动力试验,提出了"等效剪力墙"的设计方法,实践证明:此法不但简单而且对异形柱组合结构抗震设计是偏于安全的。

异形装配用塑件热流道注射模设计

分析了异形装配用塑件的工艺特点,介绍了此塑件热流道注射模结构设计和工作过程。该模具通过两个二级热唧咀实现一模四腔,采用斜导柱侧向抽芯机构成型塑件的两侧盲孔,铲机驱动滑块成型塑件中部通孔,并通过多个复位弹簧实现顶出系统和抽芯系统的复位。模具结构紧凑、合理,运行可靠。

水表壳异形件一体式加工工装设计与加工

运用UG软件对水表壳异形件加工工装进行三维建模,在此基础上制作其消失模工装泡沫模样,经消失模铸造工艺生成工装整体毛坯,再对其主要配合面进行数控加工。实际加工表明,与传统采用型材分块加工再装配的方法相比,该方法提高了加工效率、工装整体刚度与定位精度,减少了加工量与费用。为水表壳异形体加工工装高质量设计与高效制造提供一种方案。

基于异型件连接的胶合木网壳节点受力性能研究

为了减轻节点自重同时提高结构美观性,有必要开展新型木网壳节点连接形式研究。以已提出的新型K6网壳销式连接节点作为原始方案,进行2次改进。通过轴压性能试验确定改进方案1的有效性后,对改进节点进行抗弯性能试验。在此基础上提出改进方案2,并采用有限元分析的方法研究因试验条件受限导致的难以同时施加轴压力和竖向荷载的问题。结果表明:改进方案1受安装偏差影响较小,其实际承载力未像原始方案那样低于预期承载力设计值;节点中的异型钢连接件自重较目前应用较多的网壳节点轻20%~50%,在轴压性能试验中具有较好的弹性变形性能,抗弯性能试验中具有一定的塑性变形性能;改进方案2节点在轴压和竖向荷载共同作用时的受力性能明显优于竖向荷载单独作用时,说明轴压力对节点抗弯承载力有利;改进方案2节点抗弯承载力较改进方案1更有优势,经数据优化后提出的钢板厚度建议可为工程设计提供参考。

压缩机级间冷却器异形铸铁壳体应力分析与结构优化

针对铸铁制造的冷却器异形壳体设计中存在的规则设计方法过于保守问题,改用有限元分析方法进行冷却器异形壳体的结构强度分析。在满足结构强度的条件下,采用ANSYS参数化设计,以加强筋的高度和厚度、筒体厚度、平板厚度作为优化变量,以质量最小作为优化设计的目标函数,对冷却器异形壳体进行结构优化设计。有限元分析结果表明,结构优化后的冷却器异形壳体质量减少了23.35%,达到了结构轻量化和节约成本的目的。

超高延性混凝土无筋拱壳结构设计与建造

2021年中国第十届花卉博览会竹藤馆展厅为异形拱壳形态,壳体厚度为75mm,采用无配筋超高延性混凝土(UHDC)材料及3D打印模板+喷射混凝土工艺建造而成。UHDC具有高抗拉强度、高延性,使得无配筋设计成为可能。本项目系国内首次在建筑结构中完全采用UHDC材料且无配筋建造的案例;3D打印模板技术配合喷射混凝土工艺,实现了异形拱壳结构的数字化精准建造。主要对展厅结构的设计与建造进行了简单介绍,并基于UHDC材料性能,对无配筋拱进行了有限元分析。结果表明:设计荷载下壳体应力小于材料的设计强度,满足无筋设计的要求;水平及竖向荷载下UHDC壳的极限承载力分别达到17倍和9倍设计基准荷载,且在水平及竖向极限承载力分析中,壳体表现出了良好的变形能力。

BIM-3D打印技术在异形混凝土构件施工中的应用研究

针对异形混凝土构件在施工中定型困难的问题,采用BIM与3D打印技术相结合,开展异形薄壳混凝土结构构件的施工方法研究.通过Revit建立构件模型,导入ANSYS分析软件中进行混凝土受力分析,并计算优化模板壁厚;通过3D打印制作构件模板并拼接;进行混凝土浇筑完成了混凝土构件.解决了异形薄壳混凝土构件在模板制作及定位、拼接严密性等方面存在的问题,并且混凝土构件观感好,清水效果佳.

某水乐园大跨度异形网壳结构设计研究

苏州某水乐园由钢屋盖部分和跨街桁架部分组成,屋盖为大跨异形自由曲面网壳结构,长158m、跨度76m、高20m;跨街桁架部分跨度为30m。通过找形分析,在兼顾建筑造型的同时选取结构性能更优的曲面形态;钢屋盖采用单双层网壳结合的形式,在形成76m无柱大空间的基础上,保证经济性及使用功能。另外,对结构进行了一般静力分析、关键构件中震弹性分析、二阶P-Δ弹性分析、屈曲分析、双非线性稳定分析、支座位移罕遇地震时程分析以及节点有限元分析,在符合规范要求的前提下,充分保证了结构的安全。

异形单层网壳结构体系优化与整体稳定性研究

单层网壳是近年来大型场馆的常用结构形式,具有结构轻薄、造型多变的特点。由于单层网壳平面外刚度小,因此其整体稳定性是结构设计需要考虑的关键问题。以实际工程案例为背景,研究了异形单层网壳结构的结构受力机制,对不同结构方案的挠度控制效果和经济指标进行了优化比选。采用ANSYS软件对优化完成后的网壳体系进行模态分析,考虑初始几何缺陷的双重非线性整体稳定分析,并分析了整体稳定性对几何缺陷的敏感度。一系列分析证明:通过加强体系的鲁棒性,可在降低用钢量的情况下,使结构稳定承载力仍满足设计要求。

异形单层网壳结构整体提升施工数值分析及应用

结合徐州苏宁广场裙楼采光天井工程,对常规的网壳安装方法进行归纳总结。通过数值模拟进行可行性分析、验证,成功克服了该工程椭圆抛物面异形网壳结构安装定位困难、空间受限影响网壳结构整体性以及狭小场地限制的诸多困难,顺利实现了该异形网壳结构的整体提升安装。