关键词： 滑动轴承   气体静压轴承   承载力   耗气量   有限元分析   优化设计  

摘要： 针对如何提升小孔节流式锥形气体静压轴承综合性能的问题,以气浮电主轴用锥形气体静压轴承承载力最大、气体消耗量最小为优化目标,考虑轴承尺寸和工况要求的约束条件,采用最优拉丁超立方法选取设计点,通过有限元法计算样本集,利用2种提高精度的加点策略构建针对优化目标的改进Kriging代理模型,最终使用非支配排序遗传算法获得最优解集。根据工况要求,通过权重系数法提出了3种优化方案,优化方案的气体消耗量分别降低至初始设计的28.85%,56.08%和73.87%;承载力则分别提升至初始设计的1.14,2.16和2.44倍;3种优化方案在中高转速下的性能提升会更加明显。另外,提高轴承锥度虽然能提升承载力,但同时也会增加气体消耗量。

关键词： 挡土墙   优化设计   组合式   有限元  

摘要： 高速公路边坡防护中的常用挡墙形式有衡重式挡墙、悬臂式挡墙、桩板式挡墙等,但都有一定的局限性.因此,对挡墙进行优化设计具有重要的工程意义.本文提出了一种悬臂式挡墙与桩板墙相结合的组合式挡土墙,通过介绍新型组合式挡土墙的结构形式与承载机理,对该挡土墙的受力进行了特征分析,给出了相应的计算模型及构造措施,通过Plaxis有限元软件设计得出这种新型挡墙的受力与变形规律,并论证了方案的可行性.

关键词： 股骨颈骨折   内固定   有限元分析   生物力学   单腿站立   侧方跌倒   股骨距   Ward三角  

摘要： 背景:治疗PauwelsⅢ型股骨颈骨折的最佳内固定方式仍未达成共识,既往相关有限元分析大多采用单一简化载荷条件,对于常用内固定装置的生物力学特性还需进一步探究。目的:通过有限元方法分析空心加压螺钉、动力髋螺钉和股骨颈系统治疗PauwelsⅢ型股骨颈骨折在单腿站立载荷及侧方跌倒载荷条件下的生物力学特性。方法:通过CT扫描获取健康成人股骨DICOM数据,导入Mimics 15.0软件,得到骨组织的粗糙模型,再通过Geomagics软件对Mimics导出的数据进行优化处理,然后根据空心加压螺钉、动力髋螺钉和股骨颈系统的临床应用参数采用Pro/E软件建立3种内固定模型并与股骨模型组装,最后导入Ansys软件进行加载、计算,分析3种内固定模型在单腿站立载荷及侧方跌倒载荷的不同工况下股骨和内固定的应力分布和位移情况,以及股骨距和Ward三角区的应力特点。结果与结论:(1)单腿站立载荷及侧方跌倒载荷下,3种内固定模型的股骨近端应力均主要分布在股骨颈骨折端内上方,3种内固定模型的股骨近端、骨折端、Ward三角以及股骨距的应力峰值均为股骨颈系统内固定模型最小,空心加压螺钉内固定模型最大;(2)单腿站立载荷及侧方跌倒载荷下,3种内固定模型的股骨近端位移峰值均位于股骨头顶端,且位移峰值均为股骨颈系统内固定模型最小,空心加压螺钉内固定模型最大;(3)3种内固定模型在单腿站立及侧方跌倒载荷条件下内固定的位移峰值均位于内固定装置上方顶端,且位移峰值均为股骨颈系统内固定模型最小,空心加压螺钉内固定模型最大;(4)3种内固定模型在单腿站立及侧方跌倒载荷条件下内固定的应力均主要集中在内固定装置的骨折端附近区域,且内固定应力峰值均为股骨颈系统内固定模型最小,空心加压螺钉内固定模型最大;(5)结果表明,股骨颈系统的机械稳定性最佳,但是可能存在对于骨折端和股骨距应力遮挡的风险;股骨颈系统的内固定装置应力更为分散,内固定断裂风险更低。

关键词： 声层析成像   声速法   重建算法   温度场重建   径向基函数  

摘要： 温度测量对于电厂锅炉和其他大型工业设备的安全稳定运行至关重要。传统温度测量方法只能获得点参数,而不能获得连续参数场。声波层析成像不仅可以有效地获得温度的相对大小,而且大大降低了成本和难度,适用于炉膛内温度测量。搭建了一个简单的二维实验尺度声学测温平台,对利用声学方法重建温度场算法进行了验证。根据声速与气体介质温度的关系,在温度场重建中采用最小二乘正交三角分解(LSQR)算法,能够准确反映目标区域(ROI)的温度分布。引入径向基函数可以极大地提高LSQR算法的重建精度。结果表明:声速法重建二维温度场在实际测量中是可行的。

关键词： 大规格钢   减孔数   随机森林   特征选择   板件试验   有限元分析  

摘要： 采用单肢布置2排以上高强螺栓的L320、L360高强角钢是特高压工程的发展趋势。现行计算方法没有明确其破裂面的形式,由于螺栓准线数多,计算时需对每个螺栓节点计算多次,不便于工程应用。通过多排孔板件试验、大角钢有限元计算建立训练集,构造随机森林回归模型对大角钢构件减孔数进行特征分析,结果表明,当单肢螺栓准线数增加后现行计算方法中相邻准距的权重过高、壁厚的偏低,在模型几何尺寸变化时计算结果容易产生较大波动;通过调参后的随机森林模型、特征选择后简化了螺栓减孔数计算方法,其计算结果稳定,与有限元模型更相符,泛化能力较好,也可用于两排螺栓减孔数计算。

关键词： 联合载荷   不锈钢轴承   交叉滚子轴承   有限元分析   赫兹接触应力  

摘要： 本文设计了适用于海洋环境的大型17-4PH不锈钢交叉滚子轴承。通过建立联合载荷作用下的轴承受力模型,应用仿真软件优化滚子的数量和尺寸,对不锈钢材料热处理前后极限载荷下的表面接触变形状态进行校核。同时,通过实物试验对轴承运行性能进行研发,为不锈钢类大型交叉滚子轴承设计提供参考。

关键词： 大型箱梁   梁上运架   受力性能   现场监测   有限元分析  

摘要： 研究目的:杭甬高速复线宁波段一期工程S1标段采用大型预应力混凝土箱梁(50 m/1650 t),箱梁使用YL1800型运梁车和JQ1800型架桥机进行梁上运架施工。由于受到待架设箱梁和运架设备的共同作用,下部受压箱梁的受力性能和安全性受到重视。为研究大型箱梁在梁上运架施工过程中下部受压箱梁的受力性能,评价梁上运梁施工方案的安全性,对梁上运架施工过程中下部受压箱梁进行现场监测和有限元分析。研究结论:(1)大型箱梁在运架施工过程中,下部受压箱梁跨中截面沿纵向顶板和底板均处于受压状态,沿横向顶板处于受压状态,底板中部受拉,两侧受压,且受压箱梁的挠度较小;(2)架桥机中支腿支撑处下部受压箱梁顶板和底板沿纵向、横向均处于受压状态;(3)大型箱梁在运架施工过程中下部受压箱梁的受力和变形满足规范要求,该梁上运架施工方案安全可行;(4)本研究成果可为大型箱梁的运架施工提供参考与借鉴。

关键词： 端面泵浦   温度场   热形变   Nd:YAG晶体   有限元分析  

摘要： 为了解决LD端面泵浦棒状Nd:YAG晶体引起的热效应问题,建立了Nd:YAG晶体热模型,利用热传导理论,采用有限元分析法,对晶体工作时的温度场分布,应力场分布和入射端面的热致变化量情况进行了定量计算,并分析了泵浦光斑半径与泵浦功率对晶体温度场及应力场的影响。结果表明:当泵浦功率为10 W,光斑半径为300μm时,晶体入射端面的最高温度为316 K,在侧面无约束和施加约束时,晶体单位面积应力最大值分别为1.86×10^(7)Pa和3.28×10^(7)Pa,晶体入射端面的最大形变量分别2.81×10^(-4)mm和3.01×10^(-4)mm。晶体入射端面的最高温度,单位面积上最大应力以及热致形变量会随泵浦功率的增大而增大,随光斑半径的增大而减小。该结果为优化LD端面泵浦Nd:YAG晶体激光器的设计,减小晶体的热效应提供了重要理论依据。

关键词： CFRP   预应力加固   钢筋混凝土梁   承载性能   有限元分析  

摘要： 为了探究不同参数对碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)加固钢筋混凝土梁(RC梁)抗弯性能的影响,基于ABAQUS软件选择合理的混凝土、钢筋本构模型和损伤因子的计算公式,在CFRP板与混凝土界面选择cohesive接触模拟粘结滑移,建立了精确有效的有限元模型。对比有限元模拟值与试验值发现:各级屈服挠度和极限挠度的误差均小于2.76%,各级特征荷载值的对比误差小于6.51%,显示出良好的吻合度。以是否粘结、预应力水平、CFRP板厚度和宽度4项加固参数进行扩展模拟分析,发现粘结作用能够提高试件的抗剥离能力和承载力,但对梁体刚度的提升效果并不明显;预应力的施加能提高梁的刚度,但会降低梁的延性;增加CFRP板的宽度和厚度有助于提高试件的极限承载力和极限剥离承载力,但会降低CFRP板的利用率。

关键词： 船闸结构   温度效应   有限元分析   裂缝控制  

摘要： 本文旨在通过有限元分析,预测船闸混凝土结构在施工过程中的温度分布,以避免裂缝的产生。利用MIDAS软件,结合环境气象资料、施工方案设计和混凝土试验确定的热力学参数,模拟了船闸混凝土与冷却管及环境的热交换。分析了二闸室段混凝土结构的温度场,并提出了温控和结构措施建议,以控制温度应力和裂缝的形成。研究结果表明,通过合理控制施工工序和混凝土浇筑厚度,可以有效降低温度应力,防止裂缝的产生。