关键词： 三角剪切变形理论   复合材料层合板   自由振动   薄板样条径向基函数   固有频率  

摘要： 基于复合材料层合板的三角剪切变形理论,推导了对称复合材料层合板的控制微分方程。利用基于薄板样条径向基函数的无网格配置方法离散的控制微分方程,预测了对称复合材料层合板的自由振动行为。计算了不同材料参数和层合板几何参数的固有频率,并与文献结果进行了比较。还研究了节点排布、模量比和边厚比对固有频率的影响。结果表明,本文结果与文献结果具有较好的一致性,节点数量越大,无量纲频率对网格分布越不敏感,固有频率随着边厚比和模量比的增加而增加。通过数值实验,证明了用薄板样条径向基函数离散的三角剪切变形理论对对称复合材料层合板的自由振动分析具有较高的数值精度和良好的收敛性。

关键词： 道岔   单轨吊   结构设计   有限元分析  

摘要： 介绍了单轨吊道岔的应用、结构组成及变道原理。通过数学计算分析了活动轨的摆角、摆动气缸的行程等关键参数,统一了各种不同单轨吊道岔的通用计算公式,为道岔的设计优化提供了理论依据。此外,还介绍了对传统限位装置的改进方案,以提高其可靠性和耐用性。利用SolidWorks软件对道岔轨道接头处的搭接块进行了有限元分析,验证了其结构设计的合理性。

关键词： 孔洞修复   三角网格   径向基函数   隐式曲面   特征线   梯度调整  

摘要： 物体自身遮挡、扫描设备局限性等使得扫描后的三维数据模型存在孔洞,为解决模型的孔洞问题,以展示完整的三维模型,提出一种基于特征线细分的径向基函数孔洞修复方法。首先使用径向基函数构建隐式曲面,然后通过特征线细分孔洞区域,并采用梯度下降法调整新增三角面片顶点拟合到隐式曲面上,实现孔洞修复。实验采用公共点云数据集进行验证,结果表明,所提出的修复算法耗时明显缩短且修复效果更佳,能有效修复各种类型的孔洞,孔洞区域与周围区域有良好的平滑过渡效果。

关键词： 螺栓临时铰   悬索桥   施工分析   有限元分析  

摘要： 螺栓临时铰作为一种存在于加劲梁节段间用于实现铰接功能的临时连接件,需要在保证满足承载力要求的前提下,实现梁段间一定程度的转动。以某座三塔双桥面悬索桥为背景工程,研究了临时铰在悬索桥施工中的设置方案,结果表明螺栓临时铰在大跨悬索桥钢桁梁施工中在保证满足承载力要求的前提下,可以实现梁段间一定程度的转动。

关键词： 高强度螺栓   端板攻丝   有限元分析   拉剪复合受力   设计方法  

摘要： 针对端板攻丝高强度螺栓连接复合受力及变形特点,以其端板攻丝和螺栓牙体咬合受力机理为研究对象,分别进行单个螺栓不同拉剪比下连接件单调加载试验及有限元参数分析,研究了攻丝端板厚度、螺栓规格和摩擦面与拉力方向夹角等参数对连接件承载力的影响。试验结果表明:单向受拉时,承载力和变形与传统螺栓连接的基本一致;单向受剪时,M20螺栓攻丝板厚为16 mm时,仍可实现栓杆剪断,而端板攻丝孔内牙体无明显变形且攻丝连接件早期滑移量较小;拉剪复合受力时,随着摩擦面与拉力方向的角度从30°增大到60°,破坏形态由剪切破坏转变为受拉破坏。结合有限元参数分析得到,端板攻丝高强螺栓连接从剪切破坏转变为受拉破坏时,摩擦面与拉力方向的临界角度在45°~52.5°之间。根据试验结果与有限元参数分析分别得到端板攻丝高强度螺栓拉剪复合受力摩擦型连接和承压型连接的承载力设计曲线,结果表明:摩擦型连接可仍按现行规范方法进行承载力计算;对于承压型连接,分别引入端板攻丝高强度螺栓连接单向受拉和单向受剪承载力修正系数,给出了承载力计算式,可为工程设计提供参考。

关键词： 内置H型钢的圆铝合金管混凝土柱   轴压性能   有限元分析   极限荷载  

摘要： 为研究内置H型钢的圆铝合金管混凝土短柱的轴压力学性能及受力机理,采用ABAQUS建立了该类试件的有限元模型,在有限元验证基础上,研究了试件在轴向荷载作用下的破坏形态,对典型试件进行了受力全过程分析以及接触力分析,研究了试件不同高度处的截面各组成部分的荷载分担情况,总结了试件各部分之间接触应力的变化规律;研究了混凝土抗压强度、含钢率、铝合金管壁厚以及截面构造对试件轴压力学性能的影响。结果表明:试件在轴向荷载作用下铝合金管、混凝土以及H型钢表现出良好的组合效应,通过参数分析发现,轴压短柱受力过程中的横向变形随着混凝土立方体抗压强度增大而增大,参数分析中圆铝合金管壁厚对轴压短柱的承载能力影响最大。可见内置H型钢的圆铝合金管混凝土柱组合构件在受轴向荷载时表现出较强的承载能力以及良好的抵抗变形能力。

关键词： 分层空心圆柱滚子   接触特性   有限元   静力学   Mises应力  

摘要： 为研究分层空心圆柱滚子的静力接触特性,在ABAQUS软件中建立了内圈-滚子-外圈有限元静力学接触模型,对比分析了内空心圆柱滚子材料、空心率、载荷对分层空心圆柱滚子的静态接触特性的影响。结果表明,降低内空心圆柱滚子材料弹性模量可以增大分层空心滚子径向接触变形量,增大外空心圆柱滚子内壁应力,降低内空心圆柱滚子内壁应力;分层空心圆柱滚子空心率的降低能够减小滚子径向接触变形量,降低内、外空心圆柱滚子内壁应力;随着滚子外加载荷增大,分层空心滚子径向接触变形量增大,内、外空心圆柱滚子内壁应力增大。

关键词： 奇异摄动   二维分层网格   多尺度有限元   一致收敛  

摘要： 针对奇异摄动问题的二维对流扩散方程,应用多尺度有限元法在优化的分层网格上探究高效计算方案。多尺度有限元法仅需在粗网格求解子问题,详细给出了多尺度之间的数据映射关系,将相应的微观信息代入宏观尺度,用于求解降低规模的矩阵方程以节约计算资源。基于摄动系数迭代,形成自适应分层网格,能够有效地逼近奇异摄动的边界层。通过数学分析与数值实验,对比计算消耗和运行时间,验证了多尺度有限元法随着分层网格的加密,可以获得稳定、高阶、高效的一致收敛结果,凸显新方法的计算效率与应用优势。

关键词： 电磁场   实验教学   矩形波导  

摘要： 电磁场理论是公认的难教、难学和难用,电磁场实验是学生认识电磁场应用的一个窗口。引入有限元现代仿真工具Maxwell及HFSS,通过图形图像诠释抽象的矢量方程。以高压传输线为例,基于Maxwell仿真接头电场分布;以矩形空气波导传输线为例,基于HFSS分析电磁场的周期性分布。实验以解决电磁场问题为依据,通过理论分析、建模仿真和实际操作形成完善的电磁场实验经历,培养学生利用电磁场理论进行分析和解决问题的能力,提升学习兴趣和工程实践能力。

关键词： MSMA   自感知执行器   有限元分析   自适应滤波  

摘要： 基于磁控形状记忆合金(Magnaetically controlled shape memory alloy, MSMA)研制的自感知执行器,兼具传感器与执行器的特点。为了提高工作气隙磁通密度及自感知执行器感应电压幅值,对自感知执行器的励磁方式、铁心结构等方面进行改进,引入自适应滤波算法对环境电磁干扰动态滤除。试验结果表明,改进后的自感知执行器工作气隙磁场分布更加均匀,磁通密度显著增大,输出的感应电压幅值也随之有较大幅度提高,自适应滤波对外部扰动和自身非线性特性引起的噪声抑制效果明显。