关键词： 海上柔直换流阀塔   有限元   疲劳   等效损伤   荷载效应   寿命  

摘要： 换流阀是海上柔直的核心设备。为研究支撑式海上换流阀塔运行期间的疲劳特性,依据某工程中的海上柔直换流阀建立有限元模型,通过等效损伤和荷载效应分析,研究了换流阀塔的疲劳特性和在环境荷载作用下的疲劳损伤。结合疲劳分析理论,进行了换流阀塔等效损伤值与荷载效应比分析。结果表明,换流阀各部位在服役年限下有较大安全裕度,换流阀塔疲劳寿命满足25年服役年限要求。

关键词： 桩基础   螺钉桩   竖向承载特性   模型实验   有限元  

摘要： 为了研究桩身螺纹结构参数对竖向荷载下螺钉桩承载特性的影响,开展室内模型试验与有限元分析,对比分析不同螺纹段长度、螺纹间距、螺纹内径、螺纹宽度与螺牙深度下的荷载沉降曲线与轴力分布曲线.结果表明:随着螺纹段长度的增加,螺钉桩极限承载力提升,变截面处轴向应力突变程度增加,建议长度取桩长的1/2~2/3;螺钉桩承载能力随螺纹间距增加呈先增后减的趋势,存在一个合适螺距可以最大程度发挥桩土间相互作用;改变螺钉桩变径比,将影响变截面处与桩端处土体端承作用,同时易引起螺纹段截面应力集中,建议取值0.7~0.8;螺纹宽度与螺牙深度的变化改变螺纹与土体的约束程度,进而影响其极限承载能力.螺纹宽度的变化对极限承载力的影响要大于螺牙深度变化的影响.

关键词： 试验机   有限元分析   横梁立柱   结构设计   静力学分析  

摘要： 电液伺服疲劳试验机用于测试各种材料及零部件的力学性能,其横梁立柱为试验机主机框架的支撑单元。本文针对试验机的承载横梁及立柱进行结构设计,应用ANSYS有限元分析软件,对设计的三维模型进行静力学分析,发现承载横梁变形最大的区域主要集中在横梁的开口末端,且随着承载横梁厚度的增加,该区域的面积逐渐减小。对承载横梁厚度为120mm的主机框架模型进行模态分析,结果表明,该模型整体结构刚度满足要求。基于ANSYS的试验机横梁立柱结构仿真分析结果为电液伺服疲劳试验机主机框架的结构设计提供了一定的理论支持和实践指导。

关键词： 输油弯管   有限元分析   流动特性   应力-应变  

摘要： 为对工业用输油弯管的受力和变形进行判断,以50℃原油输送弯管为研究对象,采用ANSYS软件对30°、45°、60°和90°共4种弯曲角度的输油弯管进行模拟计算。在模拟过程中,改变原油的入口流速发现:同一来流条件下管道内压力波动随弯曲角度增大而降低,主流流体愈发靠近内壁面,随着进口流速增大,管内外的温度梯度由4.3 m/s增至8.3 m/s,同时管道的总变形量也随原油流速的增大而逐渐增加,且主要集中于输油管道的弯头处;管内外温差越大,管内的热通量变化越大;输油管的弯曲角度越大,其固有频率增加幅度越趋于平缓。该结论可为输油管道的设计与安装提供一定参考。

关键词： 局部化   CMC模型   Walther常数   钻孔优化   复杂地层  

摘要： 如何合理利用勘查资料进行准确的地质建模和逐级优化钻孔方案,对于降低勘查成本和提高地层数据收集效率具有十分重要的意义。由于岩土勘测初期钻孔数据通常十分稀少,而工程区域的地质结构可能随位置发生显著变化,这大大增加了钻孔设计的难度。CMC模型可以处理稀疏地质勘查数据,并且具有参数简单和理论简洁的优点,因此被广泛用在地质建模和地质不确定分析中。然而,已有的CMC模型无法用于复杂变化地层的钻孔设计,因为它们依赖全局的序列方向和Walther常数,可能导致对地质结构的错误估计。提出了一种基于局部耦合马尔科夫链模型(Local coupled Markov chain model,简称LCMC模型)进行额外钻孔优化的方法。该方法利用地质剖面钻孔数据的片段化处理、局部随机建模和多片段叠加的方式建立适应复杂变化地层的地质模型;使用基于LCMC模型生成的信息熵图定量评价地质单元的不确定性;基于柱平均信息熵曲线对额外钻孔的最佳位置进行逐步预测。研究结果表明,相比于传统方法,提出的方法可以实现更加合理高效的钻孔优化,增加倾角和方向发生变化的复杂地层的建模准确性,以及降低地质剖面模拟的不确定性。提出的方法为复杂变化地质区域的钻孔设计提供了一种有益的参考。

关键词： 液环真空泵   叶轮与壳体型线   径向基函数   多目标优化  

摘要： 为研究液环泵叶轮与壳体型线对其性能的耦合影响关系,采用高阶Bezier曲线和直接自由曲面变形(DFFD)方法对叶轮及壳体型线进行参数化控制,根据拉丁超立方(LHS)抽样方法,建立液环泵叶轮和壳体型线参数与真空度和效率间的径向基函数(RBF)代理模型,基于NSGA-Ⅱ算法实现液环泵叶轮和壳体型线耦合多目标优化。结果表明:叶轮与壳体耦合多目标优化得到的模型K(真空度最优模型)的真空度提高了11.2%,模型J(效率最优模型)的效率提高了4.1%;叶片包角的增大和扩张的吸气段壳体型线有助于提高泵的进口真空度,出口安放角的增大、收缩的吸气段型线以及扩张的排气段型线可降低泵内水力损失,提升效率;叶轮与壳体型线的耦合优化效果明显优于独立优化;在相同代理模型条件下,叶轮与壳体的分步优化与耦合优化结果基本一致。

关键词： 能量有限元法   能量柔度   高频动响应   多目标拓扑优化  

摘要： 拓扑优化设计是结构设计中降低成本和实现轻量化的关键环节。能量有限元法(energy finite element analysis,EFEA)是高频动响应分析的有力工具。在高频动力学拓扑优化中,用能量有限元法代替有限元法(finite element analysis,FEA)进行动响应计算可以获得较高的计算效率和计算精度。为了使能量有限元求解和拓扑优化过程能够有效衔接,促进基于能量有限元法的高频动力学拓扑优化的工程应用,建立了基于能量有限元法的多目标拓扑优化模型。基于能量有限元法,以最小能量柔度和感兴趣单元最小能量密度作为高频动力学拓扑优化的目标函数,采用“线性加权法”,建立多目标情况下的拓扑数学模型;再对模型进行离散化,进而对其进行灵敏度计算,通过灵敏度过滤和最优化准则得到多目标拓扑优化构型。最后通过算例,分析不同激励频率对拓扑构型的影响,揭示不同目标权重系数对拓扑构型的交叉影响规律。结果表明,当权重系数相同,激励频率不同时,中高频的减重百分比较低频大;当频率相同,权重系数比为1∶1时,减重百分比最大。基于能量有限元的高频动力学拓扑优化模型有利于发展飞行器等易诱发高频振动的结构的优化设计理论,优化设计结果对实际的结构设计具有一定的参考价值。

关键词： 钢结构   滞回性能   延性系数   异形截面   有限元模拟  

摘要： 为研究工程应用中的复杂异形截面钢柱受力性能,采用ABAQUS软件建立了两种T形截面钢柱的有限元模型,即对称与非对称的T形截面。通过分析构件的破坏形式、侧向刚度变化、骨架曲线、延性性能等关键参数的变化,探究了在不同加载方式下异形截面钢柱的受力性能。分析结果表明:该类T形截面柱沿Z方向受力具有较好的延性和良好的耗能性能,结构屈曲部位在距离柱脚边缘处以及柱中间区段腹板处;沿X轴方向耗能性能相对较弱,延性欠佳,结构的屈曲部位在T形柱中肋的柱脚区域处,并根据研究结果提出了相关设计建议。

关键词： 榛子   破壳   力学特性   有限元分析  

摘要： 为了解决榛子破壳效率低的问题,针对榛子破壳所需的各项参数设计了一组正交试验。以榛子尺寸、加载速度、加载方向为试验因素进行三因素三水平试验,试验指标为整仁率与破壳力。结果表明:对榛子破壳力影响最显著的因素是榛子尺寸,其次为加载方向且沿宽度向加载时所需力最小,加载速度对于破壳力的影响较小。榛子高度向、宽度向、厚度向的平均破壳力分别为1867.2、1818.6、2326.7N,对榛子破壳整仁率影响最显著的因素是加载方向,其次为加载速度。对榛子3个加载方向使用有限元方法进行分析,得出宽度向为较佳的加载方向,与正交试验的结果一致。在对榛子破壳相关机械进行设计时,施加在榛子上的力应不小于2400N,并尽量使榛子沿宽度向受力。研究结果可为后期榛子破壳相关机械的结构设计提供理论依据。

关键词： 弱连接楼盖   平面凹凸不规则   剪力分配   有限元分析   抗震性能化设计   加强措施  

摘要： 由中心区和若干个外伸单肢通过弱连接楼盖连接组成的平面凹凸不规则高层结构,因单肢抗侧能力不足导致单肢与中心区的弱连接部位受力复杂。如何进行截面内力的计算成为弱连接楼盖设计的关键。单肢与中心区的水平力传递除依靠楼板外,连接部位的剪力墙和边梁也发挥重要作用。在现有研究的基础上,结合工程实践对不同的弱连接楼盖截面内力计算方法进行了比较;分析了结构高度、连接部位结构布置、单肢端截面宽度等因素对弱连接楼盖受力的影响;同时利用弹性时程分析和多尺度有限元分析对弱连接楼盖的受力机制及损伤特点进行研究,基于分析结果和工程经验,从结构布置原则、计算方法和构造等方面总结了弱连接楼盖的针对性加强措施。