关键词： 变轨转向架   锁紧机构   花键   平键   过盈量   有限元分析  

摘要： 变轨机车转向架的锁紧机构要求结构简单、可靠,因此文章提出了一种利用轮对自身重力自行解锁的锁紧机构,分别设计了花键和平键两种锁紧方式。通过对键进行理论静强度校核、对锁紧机构进行有限元分析,确定了锁紧方式和材料,以两者中方案较优的平键式锁紧机构为研究对象,分析了平键与轴箱体间不同过盈量和平键倒角大小对其强度的影响。结果表明,平键式锁紧机构的等效应力小于花键式,而且平键式锁紧机构加工、拆卸相对方便,维护成本也较低;当平键式锁紧机构采用C级钢时,其等效应力最小,并且最大等效应力随着过盈量的增加呈现先平再减后增的趋势,最大等效应力位置与过盈量有关;选择合适的平键倒角大小,能够有效缓解应力集中,减小等效应力。该锁紧机构结构简单可靠,“解锁-锁紧”过程简便,可为变轨转向架的设计提供参考。

关键词： 激光冲击   应力波   残余应力   应力孔洞   有限元分析   镍基高温合金  

摘要： 目的揭示残余应力孔洞形成的影响机制。方法采用有限元动力学仿真,实现对激光冲击诱导应力波传播过程的捕捉和特性分析。结果在2000 ns以内的光斑作用区域,材料的初始应力仅受到激光冲击诱导Ⅱ类应力波的扰动作用,此扰动作用由光斑中心向外依次减弱,引起的应力波动幅值由2459 MPa降至224 MPa;在其他工艺参数相同的情况下,残余应力孔洞随着峰值压力和脉宽的增加而变得更加明显,应力幅值差σ_(k)分别由0、114 MPa增至454、568 MPa,孔洞直径d_(k)分别由0、0.8 mm增至约1.4 mm,光斑直径的影响相对较弱。在激光能量3 J的作用下,空间高斯分布对应结果存在应力孔洞,σ_(k)、d_(k)分别为190 MPa、1 mm。将空间平顶分布激光能量增至7 J,对应结果由3 J激光能量时的无应力孔洞转变为存在明显应力孔洞,σ_(k)、d_(k)分别为634 MPa、1.4 mm。另外,在激光能量3 J的作用下,材料1的应力孔洞最显著,σ_(k)、d_(k)分别为207 MPa、1.4 mm,均高于材料2和材料3的对应值。凸圆面、平面和凹圆面对应的σ_(k)分别为212、190、83 MPa,d_(k)均为1 mm。结论在圆形光斑激光冲击载荷作用下,加载和卸载过程中形成的应力波在光斑中心的汇聚作用均较强,导致光斑中心区域材料持续出现正反向屈服,进而形成残余应力孔洞;在相同参数条件下,激光能量越高,则材料的力学性能越低,应力波扰动作用越强,应力孔洞现象越明显。

关键词： 径向基函数   响应面法   钢管混凝土拱桥   实桥试验   模型修正  

摘要： 为探讨将钢管混凝土系杆拱桥有限元模型修正方法应用于实际工程性能评估的有效性,以某80 m单拱面钢管混凝土系杆拱桥为工程背景,采用Midas Civil与ANSYS有限元软件分别建立全桥梁格模型与拱脚精细化数值模型,基于径向基函数网络的响应面法对此多尺度模型进行修正。首先根据结构特点和实桥试验选取修正参数与目标函数,以中心复合试验设计构造不同修正水平下的修正参数样本,通过桥梁有限元模型计算得到对应的目标函数样本,并利用F检验法对修正参数的显著性水平进行判断;然后,以修正参数样本与目标函数样本分别作为响应面的输入输出,对径向基函数网络进行拟合训练;最后在修正范围内随机生成修正参数样本,并利用训练好的径向基网络预测对应的目标函数,采用期望度函数D进行优化处理以完成有限元模型的修正。研究结果表明:对于单拱面钢管混凝土系杆拱桥的有限元模型,可以通过径向基函数网络的响应面法进行修正,对比实测数据,修正后的模型误差有明显下降,可作为结构再分析的基准模型;对于使用不同程序建立的多尺度桥梁有限元模型,模型修正方法依旧有效,修正后的参数具有明确的物理意义,其误差可降到工程实践接受范围之内。研究结果为建立与修正钢管混凝土系杆拱桥的有限元模型提供参考。

关键词： 滑坡   饱和滞水区   圆弧法   有限元   稳定性评价   锚杆   抗滑桩  

摘要： 宁德白莲寺后山滑坡为中型牵引式土质滑坡,是典型的由于坡脚不合理开挖叠加强降雨作用导致的滑坡。根据勘查成果,采用圆弧法和有限元法对滑坡进行稳定性分析,分析结果显示,一般工况下滑坡处于基本稳定状态,暴雨工况下滑坡处于不稳定−欠稳定状态。滑坡治理采用削坡卸载、锚杆框架梁、植被防护、抗滑桩、坡脚挡墙及设置截排水沟等综合治理措施,治理效果较好,可为类似滑坡工程提供参考。

关键词： 航道挡土墙   土压力   建模   有限元分析   施工  

摘要： 航道挡土墙是保障航道畅通与水运安全的护岸结构。为分析航道挡土墙的长期稳定性,本研究根据通扬线护岸新建工程TYXHAXJ-SG标施工需要,对挡土墙及其背水坡后的回填土进行建模,运用有限元分析方法,对挡土墙和回填土的移动位移和土压力响应进行了计算与分析,结果表明:挡土墙在位.移矢量与应力响应共同作用下,有产生翻转趋势。而挡土墙的显著动力响应从墙顶高大于015%的墙高后,回填土形成的土压力由静止土压力减小为主动土压力。为了航道挡土墙后的土压力分布在静止土压力与主动土压力之间,在挡土墙与回填土之间增加碎石面上过渡,以分散挡土墙与回填土结合面部分位移变化量的集中,而改善挡土墙的应力响应状态。

关键词： 小弯曲半径弯头   充液压弯   响应面法优化   有限元分析  

摘要： 针对小弯曲半径弯头在成形时极易产生起皱、过度减薄等缺陷,本文中采用液压成形来成形规格为Φ69.2 mm×1 mm、弯曲半径为60 mm的TA2纯钛弯头。为了得到小弯曲半径弯头管材在充液压弯成形过程中的最佳工艺参数,通过有限元模拟方法,对小弯曲半径弯头进行了有限元模拟分析。首先研究了在充液压弯成形过程中,成形前内压力和单边补料量对小弯曲半径弯头管材成形效果的影响,然后结合响应面法,采用Central Composite Design(CCD)方式进行方案设计,建立有效的响应面模型,研究在成形过程中,以成形前内压力、单边补料量和摩擦系数为设计变量,以小弯曲半径弯头成形后的减薄量和增厚量为响应量。结果表明,在一定的范围内,采用较高的内压力和较高的单边补料量能够有效的提高小弯曲半径弯头的成形性。响应面优化结果表明,在内压力为12.164 MPa、单边补料量为7 mm以及摩擦系数小于0.2,能够使零件的减薄量控制在15.7%,增厚量控制在5.792%。实验验证得到的最大减薄率为15%,最大增厚率为5.7%,实验结果与数值模拟对比良好,未出现明显缺陷,验证了响应面模型的准确性,并得到最佳的充液压弯成形工艺路径。

关键词： 圆筒型永磁直线发电机   冻结磁导率法   电枢反应电感  

摘要： 圆筒型永磁直线发电机具有结构简单、能量转换效率高、可靠性好等优点,已应用于波浪能发电、直线动能吸收装置当中。将冻结磁导率法作为电机电感的求取方法,计算了电机在宽电流范围以及在负载饱和情况下电机的直轴电枢反应电感以及交轴电枢反应电感,所得到的仿真结果为圆筒型永磁直线发电机的电感计算提供了理论依据。

关键词： 桥梁工程   汽车撞击   有限元分析   结构损伤  

摘要： 以某高速公路桥梁发生汽车撞击为案例,使用有限元软件ABAQUS建立三维分离式桥梁、车辆模型,模拟车辆以60 km/h速度正面撞击后的上部结构响应。研究预应力T梁在遭受车辆撞击后的结构性能变化,并与荷载试验结果进行对比分析。研究结果表明:T梁受车辆撞击后局部损伤明显,计算得到的受损形态与现场检测结果较为吻合;撞击区域水平位移峰值达到191.2 mm,水平位移具有滞后性;汽车撞击对T梁整体刚度影响有限;撞击部位应变和挠度校验系数均会增大,甚至导致应变试验数值超限。

关键词： 显微磁共振成像   微计算机断层扫描   有限元分析   股骨   骨微结构  

摘要： 目的建立并验证一种基于显微磁共振成像(micro-magnetic resonance imaging,μMRI)和微结构分割无创评估股骨近端微观力学行为的生物力学建模方法。方法首先,对股骨样本进行μMRI扫描,基于分区域图像处理的方法分割骨微结构,建立μMRI微有限元模型(μMRI模型),模拟侧向跌倒姿态进行有限元分析,计算应力和应变。其次,借助显微CT(μCT),验证μMRI图像分割骨微结构的准确性;基于μCT构建有限元模型(μCT模型),验证μMRI模型计算结果的准确性。最后,通过模拟侧向跌倒的离体力学加载实验和应变片测量,验证μMRI模型计算骨表面应变的准确性。结果μMRI与μCT模型计算得到的骨微结构参数BV/TV显著相关(r=0.89,P<0.05),μMRI模型和μCT模型计算得到的最大和最小主应力/主应变百分位数高度相关(R^(2)>0.9)。μMRI模型计算得到的应变与力学实验测量的应变高度相关(R^(2)=0.82)。结论基于μMRI分割骨微结构建立的股骨近端微有限元模型可较为准确地表征股骨近端微观力学行为,研究结果为在体无创评估髋部股骨微结构退变和骨质疏松性骨折风险提供了重要工具。

关键词： 陀螺加速度计   交叉耦合误差   误差标定   误差补偿   测量精度  

摘要： 针对陀螺加速度计非线性输出值表达式中横向加速度耦合误差未解耦的问题,综合考虑了陀螺加速度计在时变输入加速度和横向加速度同时作用时对输出的影响,利用基座3个正交方向的加速度,将外框架轴与转子轴不垂直度角作为已知量,计算得到陀螺加速度计的理论输出值。在此基础上,采用递推迭代方法对模型进行参数标定,同时,给出了陀螺加速度计输出值补偿模型。通过对比参数补偿前后的误差结果,输入加速度误差由0.05g减小到0.002g,验证了输出模型中交叉耦合误差的补偿对提高测量精度的有效性。