关键词： 有限元法   冲击力   电梯层门机械强度   脉冲信号   牵引力  

摘要： 针对电梯层门机械强度难以检测的问题,提出一种基于有限元法的强度仿真分析方法。首先对冲击力导致的层门形变、弯曲力变化以及外界压力对层门机械强度的影响进行分析,在不同冲击力下确定电梯层门机械强度和脉冲信号的变化情况;然后分析电梯层门机械强度与弯曲力、牵引力之间的关系;最后构建电梯层门横梁长度与载荷之间的关联模型,以此为基础完成电梯层门机械强度的有限元分析。仿真实验结果表明,所提方法对电梯层门机械强度检测精度较高,捕捉强度变化能力较强,实用价值较高。

关键词： 有限元   课程思政   教学改革   协同育人   价值引领  

摘要： 有限元课程是土木工程类专业技术基础课程,在工程设计优化和建设安全分析方面发挥着重要作用。以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,发挥专业课思政育人特长,深入分析课程内容和培养目标,设计有限元思政体系和建设方向,重点挖掘每章节所蕴含的思政素材,并在有限元课程教学实践中创新融入思政元素,潜移默化将其贯穿到教育教学的全过程,实现价值引领,以中国古今科学家们对有限元法发展的贡献作为案例鼓舞学生爱国奉献、文化自信等。创新链条式教学模式、理实结合教学方法、编著专业思政教材,通过有限元专业知识传授与价值引领的有机融合,形成工程建设科学工具与思政教育立德树人的协同效应,为培养符合新时代要求、全面发展、具有综合素养的高水平人才夯实基础。

关键词： 自锚式悬索桥   双边钢箱组合梁   纵横梁   构造优化   有限元  

摘要： 为研究双边钢箱钢-混组合梁的优化设计,以某双塔双索面自锚式悬索桥的宽幅双边钢箱钢-混组合梁为研究对象,建立实体模型及杆系模型,分析横梁及次纵梁构造参数的改变对组合梁受力性能的影响,提出各构件合理优化方案。研究结果表明:增大次纵梁间距,对结构影响较小,可优化组合梁结构;减小横梁上翼缘板厚度有助于改善横梁下翼缘板及腹板受力,达到组合梁优化目的;上翼缘板板厚从25 mm减小至20 mm,同时下翼缘板板厚从20 mm增加至25 mm,横梁下翼缘板应力得到明显改善,即横梁下翼缘板板厚大于横梁上翼缘板板厚对组合梁结构更有利。

关键词： 金属蜂窝   面外性能   有限元分析   增强结构  

摘要： 在传统六边形蜂窝结构的基础上添加加强筋,提出了增强蜂窝结构,通过有限元模拟的方法对其在准静态压缩过程中的面外力学行为进行研究,并与传统六边形蜂窝结构进行了对比。研究发现,加强筋的加入显著提高了其面外抗压强度与吸能性,其中对边强化蜂窝结构的平均压缩力最多可提高166.8%,比吸能最多可提高38.53%。增强蜂窝结构在压缩过程中的变形模式均为渐进折叠式,与传统六边形蜂窝结构相比其叠缩褶皱数量增多,变形过程更为稳定,并且具有更多的塑性应变集中区。此外,通过开展参数化研究发现,比吸能与单胞壁厚呈正相关,与单胞边长呈负相关关系。通过对增强蜂窝结构力学性能进行综合分析,发现对边强化峰窝结构是最优的强化方式。

关键词： 波纹侧板-方钢管混凝土柱   轴压比   抗震性能   有限元分析  

摘要： 为研究轴压比对波纹侧板-方钢管混凝土柱抗震性能的影响,使用ABAQUS软件建立了组合结构柱的有限元模型,通过破坏形态和滞回曲线等对模型的准确性进行了验证,运用参数模型讨论了不同轴压比对试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、压弯承载力和延性系数的影响。结果表明,随着轴压比增大,方钢管的高应力高度逐渐升高,波纹板的应力由水平分布变化为斜向分布;提高轴压比会使试件的压弯承载力和延性系数呈先升高后降低的趋势,建议轴压比不应超过0.30,满足规范中对延性系数的要求并在一定程度上提高结构的压弯承载力。通过合理控制轴压比,可以提升波纹侧板-方钢管混凝土柱抗震性,确保其在实际应用中的安全性和稳定性。

关键词： 仿生电磁鱼鳍   静磁场分析   瞬态磁场分析  

摘要： 电磁驱动器是一种利用电磁力进行运动控制的装置,通过电流在线圈中产生的磁场与永磁体或其他铁磁材料相互作用,实现精确的力和运动控制。本文利用SolidWorks建立一种仿生单线圈磁驱动鱼鳍的三维模型,并将模型导入Maxwell中进行静磁场和瞬态电磁场分析。静磁场分析结果表明线圈产生的最大磁场强度为22.2mTesla,磁场呈轴对称分布。瞬态电磁场分析得出了不同激励下的磁力扭矩和空间角度关系,随激励电流的增加,扭矩力随着电流线性增大。

关键词： 全踝关节置换   人工踝关节   衬垫   多孔结构   有限元分析  

摘要： 背景:假体松动和磨损是导致全踝关节置换失败的主要原因,其与骨-植入物界面的微运动、关节面的接触应力和关节运动密切相关。包括衬垫和胫/距柄假体在内的人工关节部件的设计构造是影响踝关节受力、运动、接触界面微运动的关键因素,开发新型衬垫对提高人工踝关节生存率具有重要意义。目的:构建全踝关节置换有限元模型用以检测多孔结构优化型衬垫的生物力学特性,分析多孔结构优化型衬垫在减少假体微动和改善关节面接触行为方面的作用。方法:以一名健康成年人右踝关节CT扫描数据和INBONEⅡ系统产品手册为基础,建立包括骨骼和人工关节系统的三维模型,在经过截骨和假体安装后获得全踝关节置换模型(模型A),再通过对原始衬垫进行多孔结构改造获得G50型、G60型、D50型、D60型4种新型衬垫,将不同衬垫替换原始衬垫以建立与之相对应的优化型全踝关节置换模型(模型B-E),在5个模型上施加步态载荷模拟步态工况。比较5种模型植入物-骨界面微动和关节面接触行为的差异。结果与结论:①在步态周期下4个优化型全踝关节置换模型的假体微动小于原始模型,与模型A相比,模型B-E假体微动数值上分别下降5.4%,10.1%,8.1%及20.9%,再者优化型模型在胫骨骨槽穹顶部的高微动区域较原始模型明显缩小;②4个优化型模型获得了更大的关节面接触面积,与模型A相比,模型B-E衬垫接触面积均值分别增加了11.8%,14.7%,8.1%及32.6%;③与接触面积增大的效果类似,相较于原始模型,优化型模型的关节面接触应力不同程度下降,其中模型E的数值下降最为显著(P<0.05),归功于构成D60型衬垫Diamond晶格良好的力学属性和较大的孔隙率;④结果表明全踝关节置换使用多孔结构改良衬垫可以提高衬垫的弹性,增加其吸收关节冲击力的能力,为降低植入物-骨界面微动和改善关节接触行为创造有利条件。

关键词： 高强钢   有限元分析   T形截面   轴压构件   极限承载力   柱子曲线  

摘要： 针对800MPa高强钢T形截面轴压构件失稳问题,基于ABAQUS软件建立有限元计算模型,分析残余应力、几何初始缺陷、翼缘宽厚比、腹板高厚比和构件长细比对构件极限承载力的影响,建立正则化长细比与整体稳定系数关系曲线,并将高强钢T形截面轴压构件极限承载力的模拟结果与GB50017—2017系列设计规范进行比较分析。结果表明:建立的有限元模型能够准确模拟试验构件的屈曲行为,残余应力峰值对短柱承载力影响较小,对大长细比构件的承载力影响较大;试件初弯曲和板件翘曲对小长细比构件极限承载力影响较大,随构件长细比增加,构件极限承载力随着翼缘宽厚比变化表现为敏感度降低,腹板的高厚比变化规律与之类似。计算得到的稳定系数与GB50017—2017中b类柱子曲线吻合较好,建议采用b类柱子曲线计算800MPa高强钢焊接T形截面轴压构件的极限承载力。

关键词： 高速铁路   车网耦合系统   低频振荡   分流模型PI控制器   四象限变流器  

摘要： 高速铁路车网耦合系统电压低频振荡多发生在多台动车组同时轻载启动工况下,易引发牵引封锁,严重影响高速铁路的安全运行.针对低频振荡问题,以CRH3型动车组为研究对象,对低频振荡的产生原理和抑制方法进行了研究.首先,建立车网耦合系统阻抗模型,利用阻抗比伯德图分析低频振荡的产生机理;其次,设计一种分流模型PI控制器,利用仿真将分流模型PI控制器与传统PI控制器、自抗扰(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)控制器、自适应自抗扰比例积分(Self-Adaptive Auto Disturbance Rejection PI,SAADR-PI)控制器进行性能对比;再次,提出一种基于分流模型PI控制的瞬态直接电流控制策略,并利用仿真分析该控制策略对低频振荡的抑制效果;最后,利用小功率实验平台进行分流模型PI控制策略与传统PI控制策略的对比实验.研究结果表明:在额定负载下采用分流模型PI控制器的动车组四象限变流器直流侧电压超调量为17.13%、调节时间为0.104 s、电压波动为±54 V,分流模型PI控制器提升了四象限变流器的动态性能;当6台采用分流模型PI控制策略的动车组同时轻载启动时,系统在0.4 s左右进入稳态,直流侧电压的调节时间为0.27 s,超调量为7.12%,稳定后的电压波动为±32 V,分流模型PI控制策略能够有效地抑制低频振荡现象,为高速铁路车网耦合系统低频振荡抑制的研究提供参考.

关键词： 内置H型钢的圆铝合金管混凝土柱   轴压性能   有限元分析   极限荷载  

摘要： 为研究内置H型钢的圆铝合金管混凝土短柱的轴压力学性能及受力机理,采用ABAQUS建立了该类试件的有限元模型,在有限元验证基础上,研究了试件在轴向荷载作用下的破坏形态,对典型试件进行了受力全过程分析以及接触力分析,研究了试件不同高度处的截面各组成部分的荷载分担情况,总结了试件各部分之间接触应力的变化规律;研究了混凝土抗压强度、含钢率、铝合金管壁厚以及截面构造对试件轴压力学性能的影响。结果表明:试件在轴向荷载作用下铝合金管、混凝土以及H型钢表现出良好的组合效应,通过参数分析发现,轴压短柱受力过程中的横向变形随着混凝土立方体抗压强度增大而增大,参数分析中圆铝合金管壁厚对轴压短柱的承载能力影响最大。可见内置H型钢的圆铝合金管混凝土柱组合构件在受轴向荷载时表现出较强的承载能力以及良好的抵抗变形能力。