关键词： 有限元分析   蔬菜播种机   力学分析   结构优化  

摘要： 为了提升蔬菜播种机的应用效果,以某蔬菜播种机机架为例,介绍一种基于有限元的蔬菜播种机结构力学分析方法。首先,基于蔬菜播种机的基本结构,然后根据播种机机架结构规格尺寸、形状、材料特性等参数,构建出相应的有限元模型,并在载荷与约束条件设置后,模拟分析了播种机机架结构的静力学特性,并根据模拟分析结果对播种机机架结构进行优化,最后通过模态分析与实践应用分析的方式对模拟分析结果与优化方案进行验证。由验证可知,模拟分析结果与优化方案是准确的,可将有限元分析法推广到蔬菜播种机结构优化设计工作当中。

关键词： 大型汽轮发电机   有限元分析   温升计算研究   等效热网络法  

摘要： 随着电力需求的不断增长,大型汽轮发电机在电力系统中的作用不断凸显,如何有效控制汽轮发电机温升也成了当前的研究热点。本文围绕大型汽轮发电机的温升计算展开研究,首先阐述了温升对于发电机安全稳定运行的重要意义,通过对发电机的发热原理进行分析,明确了各种热源的产生机制,并且对发电机产生的各种热源进行了有限元分析和计算。然后,引入等效热网络法计算汽轮发电机的温升,结合汽轮发电机主要热源的相关参数结果作为温度升高研究的基础,将其输入到有限元计算的程序中,通过有限元计算得到汽轮发电机主要组成部分的温度情况。最后,对大型汽轮发电机进行相应温升测试验证,将试验数据与计算数据进行比较,判断采用等效热网络法对汽轮发电机温升计算的准确性,得出采用等效热网络法适用于大型汽轮发电机温升计算的结论,对汽轮发电机温升研究具有一定参考意义。

关键词： 电-碳耦合市场   动态碳排放强度   日前市场出清   碳捕集电厂  

摘要： 为实现现货电能量市场和碳交易市场的有效协同,从电力交易中心把控系统碳排放的角度出发,构建一种电-碳耦合市场运营机制,并提出考虑动态碳排放强度的电-碳耦合市场日前出清模型。首先,在现有的电力市场运行规则基础上将碳交易市场进行嵌入,构建电-碳耦合市场联合运行机制;其次,基于边际发电成本特性和单调非递减阶梯式报价规则,构建传统能源发电商和碳捕集电厂的分段报价曲线;再次,推导传统能源发电商和碳捕集电厂的动态碳排放强度模型,并基于等面积原则构建二者的阶梯式动态碳排放强度曲线;然后,考虑阶梯式报价曲线和动态碳排放强度,以综合成本最小为目标兼顾电网运行和物理约束,构建电-碳耦合市场日前出清模型。最后,在PJM-5节点和IEEE-39节点电力系统进行算例仿真分析,通过设置不同的场景验证所提电-碳耦合市场日前出清模型的有效性。

关键词： 有限元仿真   空心电抗器   遮雨帽   温度场  

摘要： 为解决空心电抗器因局部温度过高而易引发过热、起火烧毁等故障的问题,提出一种基于有限元仿真的电抗器遮雨帽结构参数优化方法。首先,利用COMSOL有限元软件,根据某空心电抗器样机的参数,建立了空心电抗器流场-温度场三维仿真模型,获得电抗器温度场和流场的仿真结果。通过分析电抗器加装遮雨帽和隔音罩前后温度和空气流速分布变化,给出了这种情况下电抗器温升增加明显的原因。通过分析单层遮雨帽与双层遮雨帽结构下电抗器的温度场仿真结果,确定双层遮雨帽结构更有利于电抗器散热。通过采用正交试验设计的方法,使用有限元仿真模型,获得了不同结构参数的双层遮雨帽下电抗器温度场仿真结果。实验获得了最佳的双层遮雨帽结构参数,结果表明,在最佳的结构参数下,电抗器最高温度下降了9℃,优化方法对电抗器遮雨帽的结构参数优化具有重要的参考意义。

关键词： 膝   单髁置换   骨质疏松   股骨组件   生物力学   有限元分析  

摘要： 背景:骨质疏松患者行单髁置换过程中,股骨假体的合理置入范围尚未见研究,既往的相关研究常建立在正常骨质的单髁置换模型上,而对于非正常骨质模型的力学研究较少。单髁置换后的并发症已经被证实与骨质疏松高度相关。目的:采用有限元法分析Sled固定平台股骨假体冠状倾斜度对骨质疏松患者单髁置换后生物力学的影响,并且寻找骨质疏松与单髁置换后中远期并发症的相关性。方法:基于数字化影像技术获取膝关节和假体的数据,再通过Mimics、Geomagic studio等专用软件建立一个正常骨质膝关节模型。基于已验证的正常骨质膝关节模型,通过改变材料参数创建骨质疏松膝关节模型。以Sled固定平台股骨假体标准位置(0°)为基准,正常骨质组与骨质疏松组分别依次建立股骨假体内、外翻3°,6°,9°,共计14个单髁置换模型,计算并分析所有单髁置换模型中聚乙烯衬垫表面、胫骨假体下松质骨和皮质骨的应力变化。结果与结论:(1)在骨质疏松模型中,聚乙烯衬垫表面和胫骨假体下松质骨的高应力值随股骨假体倾斜角度的增加而增加,胫骨假体下皮质骨表面的高应力值随假体外翻角度的增加而增加,随内翻角度的增加而减小;(2)对于聚乙烯衬垫表面以及胫骨假体下皮质骨表面,骨质疏松组各倾斜角度模型的高应力值均大于正常骨质组中对应的模型;对于胫骨假体下松质骨表面,骨质疏松组各倾斜角度模型的高应力值均小于正常骨质组中对应的模型;(3)骨质疏松可能会引起单髁置换术后膝关节内部结构的生物力学异常,增加术后假体无菌性松动和假体周围骨折的潜在风险;骨质疏松性膝关节行Sled固定平台内侧单髁置换时应尽可能避免股骨假体在冠状面上内翻/外翻。

关键词： 套管腐蚀   腐蚀缺陷形状   套管应力   剩余强度   有限元分析  

摘要： 针对焦页4HF井套管腐蚀问题,建立“套管-水泥环-地层”三维模型,通过热-应力耦合分析,研究了三种腐蚀缺陷形状对套管腐蚀后应力和剩余强度的影响。结果表明:温度对套管变形量影响较大,对压差的影响较小。凹槽形、圆球形和半圆柱形腐蚀区域的面积变化会导致腐蚀区域出现应力集中,应力集中是导致套管腐蚀失效的主要因素。当凹槽型腐蚀坑腐蚀宽度为5 mm时套管等效应力最大。当半圆柱形腐蚀坑腐蚀长度大于20 mm时,或者圆球形腐蚀坑腐蚀凹陷深度比大于70%时,套管达到屈服强度极限。三种腐蚀形状对套管应力和剩余强度的影响规律不尽相同。

关键词： 混合结构   悬索   张拉   钢框架   有限元分析   应力   变形  

摘要： 宿迁学院新校区图书馆项目为新型立面悬索-钢框架混合结构,为实现其顺利施工,提出了一种采用少量临时支撑架周转连续施工的方法。采用SAP2000软件建立结构有限元模型,对比研究施工过程模拟方法,并对周转所需临时支撑架层数、悬索张拉及其上部钢梁安装顺序等关键技术进行研究。对结构施工全过程进行模拟并分析结构响应,重点关注4个立面悬索结构,掌握结构状态,验算承载力和变形。结果表明,采用新安装单元两步激活法可更好地模拟实际施工过程;采用2层支撑架周转施工且悬索张拉先于其上部钢梁安装,可顺利实现结构施工并有效减少支撑架投入;施工过程中钢结构应力、索力、结构位移均在合理控制范围内;结构施工完成后与设计状态基本一致,验证了施工方法的合理性和可行性。

关键词： 古建筑保护   北岳庙   三维激光扫描仪   受力变形   ABAQUS数值模拟  

摘要： 古建筑随着时间的推移面临着老化、破损、耐久性降低等问题。为提升古建筑维护的效率,以北岳庙德宁之殿为依托展开现场三维激光扫描和有限元模拟,分析结构中梁的受力变形情况,对其挠度的发展进行了预测。结果表明:三维激光扫描技术应用于古建筑的检测具有一定的实际工程意义,将模型导入Geomagic qualify软件处理后测得最大挠度为7.9 cm,理论计算得出最大挠度值已超出木结构设计规范;ABAQUS数值模拟结果与测量结果大致相符,当荷载施加至30 kN左右时,最大应力发生在集中荷载与支座偏移处,最大挠度值发生在跨中靠近集中荷载作用处,为7.71 cm,当荷载持续加载到50 kN左右时,木结构梁发生了明显的受弯变形,下部受拉区出现裂缝。

关键词： 裸足跑   膝关节   触地方式   有限元   生物力学  

摘要： 目的:基于已验证的膝关节有限元模型,量化裸足跑步时不同触地方式对膝关节的影响,为跑步运动员减少运动损伤提供理论依据。方法:采集22名受试者在4m/s±5%的速度下分别以前脚掌着地、中脚掌着地和后脚着地时的运动学和地反力数据,通过Visal3D逆动力学计算获取膝关节反作用力,基于膝关节三维有限元模型分别对3种触地过程进行数值仿真。结果:①前足/中足触地模式与后足触地过程中的膝关节运动学特征存在显著性差异,使用中足触地时膝关节屈曲峰值较大;②与前足触地相比,裸足跑步过程中中足触地的方式会产生较小的垂直地反力峰值。在垂直地反力峰值时,中足触地模式下髌骨软骨接触应力峰值(4.83 MPa)和半月板接触应力峰值(5.98 MPa)与其他两种触地模式相比最小。结论:在裸足跑步时,使用中足着地可能会减小膝关节的损伤风险,选用裸足跑进行康复训练时,建议采用中足触地方式。

关键词： 软体驱动器   连续介质力学   有限元分析   气压驱动  

摘要： 根据仿生学原理,软体爬行动物在行进过程中主要是关节与躯干相互配合。通过对尺蠖的弯曲关节处的功能分析,为此设计了一种基于快速气动网格结构的“软体弯曲驱动关节”驱动器来等效软体爬行动物关节处的运动特性,完成软体爬行机器人运动。建立“软体弯曲驱动关节”静力学模型。利用分布灌注成型技术制作硅胶的材质的“软体弯曲驱动关节”。利用Yeoh二阶模型进行静力学模型分析,得到在不同的驱动气压下与弯曲角度、拉伸形变的关系,建立其在工作过程中的拉伸耦合模型。通过ABAQUS有限元分析软件和实验平台对“软体弯曲驱动关节”建立的模型进行验证弯曲轨迹末端点与测量值,模型计算值与实际值的最大误差为1.4 mm,“软体弯曲驱动关节”弯曲段的拉伸耦合模型理论模型与实际模型基本吻合。