关键词： PEEK   阀片   气阀   有限元分析   疲劳试验  

摘要： 吸排气阀是液驱隔膜压缩机中的关键部件,阀片是吸排气阀的易损件,阀片寿命是衡量吸排气阀性能的重要因素。聚醚醚酮(PEEK)因其优良的机械性能、耐磨性、耐高温性而经常被用作压缩机的气阀阀片材料。该文首先结合温度的变化对液驱隔膜压缩机气阀PEEK阀片所受应力进行有限元分析,然后结合高温的静载和疲劳试验对PEEK阀片进一步地验证,得出PEEK阀片在压缩机工作中的应力状态。通过对PEEK阀片应力状态的研究,为液驱隔膜压缩机气阀阀片的设计及优化提供指导。

关键词： 转子叶片   振动特性   固有频率   高周疲劳   有限元   3阶弯曲振动频率  

摘要： 对一种航空发动机转子叶片开展振动特性和疲劳试验方法研究,通过理论计算和试验验证获得叶片前3阶弯曲振动频率,并在1阶弯曲振动模态下获取叶片所受应力与叶片自振频率、振幅之间的关系。结果表明:该结构的理论、实测振动特性一致,试验件振动应力与振幅之间服从线性变化规律,表明提出的试验方法有效,可为该转子叶片的研制提供疲劳性能数据支撑。

关键词： 真空管操动机构   应力   有限元分析   瞬态动力学  

摘要： 真空管操动机构是换流变有载分接开关的核心部件,其机械结构较为复杂,且因其频繁操作常导致机械机构发生塑性形变与损伤,从而发生换流变故障。研究有载分接开关真空管操动机构力学特性动态仿真能够弥补传统测试手段无法直观展示应力分布的不足,并为真空管操动机构的设计与改进提供理论基础。首先,在ANSYS中建立了基于隐式非线性动力学的真空管操动机构瞬态动力学仿真模型,采用Von Mises屈服准则与等向硬化模型计算模型等效应力;其次通过有限元分析了操动机构整体的应力分布情况;最后针对性地分析了凸转盘、凸杆、支撑机构和真空管的应力分布情况,从而便于深入分析分接开关在各种工况下的工作原理,并有助于根据应力分布情况有效改进操动机构机械结构,并在设计阶段预见并避免可能的故障模式。

关键词： 胸腰椎骨折   手法复位   复合手法   有限元分析  

摘要： 目的通过有限元方法分析多种手法治疗胸腰椎骨折(A3),探讨复合手术法治疗胸腰椎骨折(A3)可行性及优势。方法通过对胸腰椎骨折(A3)进行三维重建,在模型上分别采用模拟过伸体位复位、单纯按压复位、过伸体位下按压复位以及复合手法进行加载,观察模型的应力分布以及骨折椎体位移情况。结果复合手法等效应力为111.88 MPa,大于其他手法,且复合手法的应力更能集中于椎体前柱以及中柱;复合手法应力峰值为122.53 MPa,大于其他手法,集中分布于骨折椎体的骨折区域;复合手法骨折位移为3.94 mm,大于其他手法,位移分布由后柱向前中柱递减;复合手法下骨折椎体前纵韧带、横突间韧带应力最大,而过伸体位复位、单纯按压复位、过伸体位下按压复位,关节囊韧带的应力最大。结论复合手法治疗胸腰椎骨折(A3)相对于其他手法复位具有明显优势,是当前治疗胸腰椎骨折(A3)的合理方案。

关键词： 椎间盘移位   腰椎   限定因素分析   正骨推拿疗法   生物力学现象  

摘要： 目的:分析腰椎定点旋转手法治疗L_(4)~S_(1)双节段腰椎间盘突出症(lumbar disc herniation,LDH)的力学效应。方法:提取1名健康成年男性志愿者脊柱L_(4)~S_(1)段的CT薄层扫描数据,建立正常脊柱L_(4)~S_(1)节段三维有限元模型,并进行有效性验证。基于建立的正常脊柱L_(4)~S_(1)节段三维有限元模型,通过调整椎间盘高度和髓核体积及修改髓核和纤维环的材料属性模拟椎间盘退变,建立L_(4)~S_(1)双节段LDH(左旁中央型)三维有限元模型。在建立的L_(4)~S_(1)双节段LDH三维有限元模型上,模拟腰椎定点旋转手法操作,并以拇指推顶位置为条件,建立2种操作模式(拇指推顶于L_(4)棘突上为M1,拇指推顶于L_(5)棘突上为M2)。分析腰椎定点旋转手法2种操作模式下,L_(4)~S_(1)双节段LDH三维有限元模型整体应力变化情况,L_(4~5)和L_(5)S_(1)椎间盘纤维环与髓核的应力和位移情况,以及L_(4~5)和L_(5)S_(1)关节突关节软骨接触力与应变情况。结果:(1)正常脊柱L_(4)~S_(1)节段三维有限元模型的建立与验证结果。建立的正常脊柱L_(4)~S_(1)节段三维有限元模型共有508705个节点、318640个单元,经验证可用于进一步研究。(2)L_(4)~S_(1)双节段LDH三维有限元模型整体应力测定结果。M1操作模式下,模型整体应力最大为16.85 MPa,主要集中于L_(4~5)、L_(5)S_(1)的上下软骨终板和L_(5)椎体,以及L_(4~5)、L_(5)S_(1)关节突关节;M2操作模式下,模型整体应力最大为15.02 MPa,主要集中于L_(4~5)、L_(5)S_(1)关节突关节和L_(4)椎弓根,以及L_(5)双侧椎板。(3)椎间盘纤维环应力与位移测定结果。M1操作模式下,L_(4~5)和L_(5)S_(1)纤维环的最大等效应力分别为4.3 MPa、3.8 MPa,L_(4~5)纤维环向左、向前、向上的最大位移分别为0.31 mm、0.24 mm、1.20 mm,L_(5)S_(1)纤维环向左、向前、向上的最大位移分别为0.20 mm、0.23 mm、1.10 mm;M2操作模式下,L_(4~5)和L_(5)S_(1)纤维环的最大等效应力分别为4.2 MPa、3.7 MPa,L_(4~5)纤维环向左、向前、向上的最大位移分别为0.35 mm、0.24 mm、1.10 mm,L_(5)S_(1)纤维环向左、向前、向上的最大位移分别为0.32 mm、0.22 mm、1.00 mm。(4)椎间盘髓核应力与位移测定结果。M1操作模式下,L_(4~5)和L_(5)S_(1)髓核的最大等效应力分别为0.35 MPa、0.32 MPa,L_(4~5)髓核向左、向前、向上的最大位移分别为0.10 mm、0.46 mm、0.41 mm,L_(5)S_(1)髓核向左、向前、向上的最大位移分别为0.08 mm、0.40 mm、0.40 mm;M2操作模式下,L_(4~5)和L_(5)S_(1)髓核的最大等效应力分别为0.34 MPa、0.31 MPa,L_(4~5)髓核向左、向前、向上的最大位移分别为0.23 mm、0.46 mm、0.41 mm,L_(5)S_(1)髓核向左、向前、向上的最大位移分别为0.09 mm、0.45 mm、0.40 mm。(5)关节突关节软骨接触力与应变测定结果。M1操作模式下,L_(4~5)左右侧关节突关节软骨最大接触力分别为17.0 MPa、15.8 MPa,最大应变值分别为0.34%、0.32%;L_(5)S_(1)左右侧关节突关节软骨最大接触力分别为9.7 MPa、9.4 MPa,最大应变值分别为0.33%、0.27%。M2操作模式下,L_(4~5)左右侧关节突关节软骨最大接触力分别为15.0 MPa、13.0 MPa,最大应变值分别为0.31%、0.27%;L_(5)S_(1)左右侧关节突关节软骨最大接触力分别为10.0 MPa、8.4 MPa,最大应变值分别为0.29%、0.24%。结论:腰椎定点旋转手法治疗L_(4)~S_(1)双节段LDH,可使L_(4~5)和L_(5)S_(1)椎间盘产生一定的应力变化和位移,促进关节突关节滑动;且手法操作时拇指推顶于L_(4)棘突,力学效应更明显。

关键词： 门式起重机   遗传算法   结构优化   多工况约束   有限元分析  

摘要： 门式起重机是一种广泛应用于露天货场的装卸机械,其承载部分主要包括主梁和支腿,对起重机的承载结构进行优化设计可以保证在安全的条件下减轻起重机重量,节约制造成本。本文以现有50 t、35 m跨的起重机主梁为研究对象,分析了门式起重机的计算工况及载荷,建立了门式起重机主梁的优化设计数学模型。并采用遗传算法(GA)对其进行优化,得到了主梁结构尺寸的最优值。同时主梁的强度、刚度、稳定性以及局部稳定性等约束条件均符合要求。优化后主梁自重减轻约22.65%,有效地降低了材料成本,且用有限元验证了其正确性。

关键词： 钢板组合梁   可拆装配   连接件   高强螺栓   有限元  

摘要： 将可拆高强螺栓连接件应用在钢混组合梁中,可提高组合梁的管养效率,降低维修成本,但目前尚缺乏全面的相关研究和设计规范。为此,将UHPC-NC叠合桥面板代替预制桥面板,采用高强螺栓代替预制板剪力钉,形成的新型组合梁桥,并通过有限元模拟进行深入研究验证其可行性。结果表明:该梁桥成桥状态钢主梁墩顶压应力水平从原有的208.8MPa减小到195.6MPa,跨中的拉应力水平从183.4MPa增大到193.9MPa,满足设计要求。为新型可拆装配化钢板组合梁设计提供了参考。

关键词： 除尘管道系统   有限元   振动控制   优化设计  

摘要： 除尘管道系统受自身和外界因素影响,运行过程中需要稳定控制振动。振动控制是提高系统运行稳定性和延长系统使用寿命的重要手段,为此提出除尘管道系统振动控制及优化设计方案,即减少弯头数量和位置、设计过渡段、保持除尘管道中流体稳定以及改良风道布局,并利用有限元分析方法模拟仿真分析除尘管道系统振级落差。结果表明,优化设计后系统振级落差得到有效降低,说明优化设计方案合理、可靠,能够有效控制除尘管道系统振动。

关键词： 换流变压器   多物理场耦合   绝缘   交直流复合   极性反转  

摘要： 换流变压器故障率显著高于普通电力变压器,电磁、流-热多物理场耦合下绝缘老化是影响其安全可靠运行的首要原因。聚焦于换流变压器电磁场与温度场,研究了面向换流变压器复杂结构的电磁、流-热多物理场耦合机制,对当前换流变压器在交直流复合电压与极性反转电压下的电场数值计算,计及离子迁移模型的电场数值计算,考虑非正弦电流的磁场及损耗数值计算,考虑流-热耦合和电磁-流-热耦合的温度场数值计算等方法进行归纳总结,展望了多物理场耦合的研究趋势,指出空间和界面电荷对于换流变压器油纸绝缘体系电场分布的影响,温度场对绝缘材料性能参数的影响,温度场与流场更全面的耦合与损耗计算是未来研究的重点方向。这些研究成果的总结可为实现各物理场分布的精确量化,进而对换流变压器的前期设计优化和后期高效运维提供参考和借鉴。

关键词： 转向节臂   失效分析   结构优化   第四强度理论   有限元  

摘要： 首先分析作用到转向节臂上的最大载荷,计算此载荷对其各截面产生的弯曲应力和剪切应力,通过第四强度理论计算产品的安全系数,评估转向节臂的安全性,然后使用有限元分析法予以复验,用台架测试、整车搭载试验的手段验证可靠性。进而推广此工作法使用至悬臂梁零部件的结构设计、分析和优化中。