关键词： 椎间盘退行性变   终板形态   生物力学现象  

摘要： 目的探讨软骨终板的不同愈合形态对终板本身以及椎间盘的生物力学影响。方法选取河北医科大学第三医院一名健康成年男性志愿者,计算机断层扫描受试者的T12~L2椎体,经三维重建后构建实体三维椎体模型。构建正常软骨终板、曲度增加终板、不规则愈合终板和创伤性Schmorl结节终板4种不同软骨终板模型。在进行模型有效性验证后,施加500 N垂直载荷于T12椎体上表面,获取各模型的软骨终板和椎间盘的应力分布。结果曲度增加模型髓核的应力略有增加,不规则愈合模型与创伤性Schmorl结节模型均有明显降低,分别降低38.1%和27.5%。曲度增加模型纤维环的应力略有降低,不规则愈合模型与创伤性Schmorl结节模型均有明显增加,分别增加9.8%和6.3%,且纤维环的应力集中区域较为一致,位于纤维环-髓核交界区域以及纤维环的外围。结论软骨终板的形态改变会导致椎间盘应力的重新分布,为软骨终板形态改变导致椎间盘退变提供生物力学依据。

关键词： 超声微流控芯片   尖端耦合气泡结构   有限元分析   流场扰动特性分析  

摘要： 超声微流控技术是一种将高频超声激励耦合至微流控芯片的技术。针对常规超声微流控器件柔性尖端结构扰动效果差以及气泡易受热变形等问题,提出一种柔性尖端耦合气泡的增强型超声微流道结构,提高流场扰动效果以及结构稳定时长。首先,利用有限元分析方法对超声激励下柔性尖端、气泡、耦合三种结构的流场分布特性进行仿真,得到速度场稳态分布特性。然后,设计并制备三种结构的超声微流控芯片,利用2.8μm聚苯乙烯微球作为示踪粒子对流场扰动特性进行分析。此外,对贴壁气泡和耦合结构中气泡尺寸及生长速度进行分析。最后,利用人血红细胞(RBCs)对耦合结构的生物样本适用性进行验证。实验结果表明:相比于柔性尖端及贴壁气泡结构,耦合结构的流场扰动范围分别提高439.53%和133.48%;气泡生长速率可由14.4%降低至3.3%。本文提出的增强型超声微流控结构有望在微米尺度流场扰动及颗粒操控方面广泛应用。

关键词： 轮毂碎裂   轴承走外圈   刚度不足   有限元法   台架试验  

摘要： 市场上陆续出现矿用车辆故障,拆检发现几乎90%的故障均源于轮毂碎裂,且出现了轴承“走外圈”、轮毂外轴承限位处异磨状况,初步判断其因轮毂轴承走外圈致使轮毂异磨、轮毂轴承限位处刚度不足引起,通过有限元法分析模拟了两种主要工况下的状态,证明了轮毂早期破坏正因此两种因素导致。基于此分析结果,针对轮毂薄弱点结构优化,加强其限位处刚度,分析结果显示轮毂外轴承处抗变形能力在两种不同工况下分别提升20%与10%,优化效果明显。此外提高轮毂轴承配合过盈量以减少轴承走外圈状况的频繁出现。新状态轮毂经台架试验验证,达到标准要求的疲劳能力未破坏且未发现明显的轴承走外圈痕迹,说明通过有限元法分析薄弱点从而针对性加强的方法十分有效。

关键词： 制动盘   压装力   有限元   过盈量   圆柱度   摩擦因数  

摘要： 以RD_(3A)型车轴与RuT300型制动盘盘毂压装为研究对象,推导压装力计算公式并分析各关键因素对压装的影响,最后通过ANSYS有限元仿真研究压装过盈量、制动盘座圆柱度与摩擦因数对压装力曲线的影响。文章发现压装力随过盈量、圆柱度、摩擦因数的增大而上升,当压装过盈量介于0.14~0.16 mm,最终压装力为290~334 kN,压装力曲线表现良好;当制动盘座圆柱度为0、摩擦因数为0.11时,最终压力分别为186 kN、174 kN,小于规定的下限值196 kN导致压装失败。研究结果表明,将过盈量控制在0.14~0.16 mm、严格控制车轴中心孔的质量、增加盘座盘毂测量截面以保证盘座与盘毂孔形位公差、采用磨削使盘座粗糙度靠近Ra1.6μm等工艺优化措施,提高了制动盘的压装质量与合格率,确保了行车安全并减少因制动盘压装不合格造成的经济损失,提升了生产效率。

关键词： 工字钢   退火   热-结构耦合   有限元分析   热应力  

摘要： 根据工字钢的几何形状和材料特性,采用ANSYS有限元软件建立了工字钢退火过程的热-结构耦合分析模型,并对3种退火工艺的温度场和应力场进行了模拟和分析。结果表明:相比去应力退火和再结晶退火,完全退火工艺的温度最高、热通量最小;去应力退火和再结晶退火可能导致材料内部应力积累,使工字钢的应力分布不均匀;完全退火后材料晶体结构发生了重排和再结晶,使工字钢的热应力和热应变显著减小,使用可靠性提高。

关键词： 水工金属结构   机械性能仿真   有限元分析   加工工艺优化   热处理工艺  

摘要： 在现代水工结构中,金属材料的机械性能直接关系到结构的安全性和耐久性。本文以水工金属结构为研究对象,通过机械性能仿真和优化方法,系统研究其制作过程中的性能表现。首先,基于有限元分析(FEA)方法,建立了水工金属结构的仿真模型,对不同制造工艺和材料参数对结构机械性能的影响进行了模拟。然后,通过实验验证仿真结果的准确性,并结合实验数据对仿真模型进行了校正。研究表明,金属材料的选择和加工工艺的优化对结构的力学性能有显著影响,其中热处理工艺对金属的强度和韧性起到关键作用。最后,本文提出了一套优化方案,通过调整加工工艺参数,显著提高了水工金属结构的机械性能,增强了其在实际应用中的可靠性和使用寿命。研究成果为水工金属结构的设计和制造提供了重要的理论依据和技术支持,对于提升水工工程的整体质量和安全性具有重要意义。

关键词： 轨道交通   轴承   拆卸装置   可自适应   有限元分析  

摘要： 轨道交通产品轴承拆卸方法和拆卸装置的研究,对于轨道交通产品制造尤其是产品检修的效率、质量提升具有重要意义。本文针对国内某型地铁车轴轴承的拆卸难题,通过对现有拆卸方法的研究和分析,设计了一种可自适应调节角度的拆卸装置。同时,通过构建三维模型开展关键结构部件的有限元分析,对拆卸装置的刚度和强度进行验证,并完成应用实例验证。应用结果表明,该拆卸装置能够有效提升工作效率,保证了该型地铁轴承拆卸的完整性,有效避免了拉伤轴承及车轴。

关键词： 核桃   破壳   有限元   定向挤压  

摘要： 为提高破壳整仁效果,对云南漾濞大泡核桃进行几何特征的测定,利用万能试验机进行核桃破壳定向挤压试验,探究平头式、凹槽式和V型槽挤压头对不同加载方向上核桃破壳效果的影响,拟合了核桃受压过程中破壳力与位移的关系曲线图,并通过有限元进行对比分析,另外,对核桃单粒破壳设备进行了设计。结果表明:云南漾濞大泡核桃为扁圆球形;在加载速率0~60mm/min范围内,破壳率与加载速率成正比;结合有限元分析表明核桃在沿纵径方向用凹槽式挤压头挤压,壳体破裂完全且具有一定程度的核桃仁保护作用;结合核桃破壳定向挤压与仿真试验结果设计了一次破壳与二次破壳相继进行的核桃单粒定向敲击式破壳装置,可为核桃破壳装备的开发提供理论依据与新思路。

关键词： 课程思政   思政案例   有限元   控制工程   工科专业课  

摘要： 工科专业课往往具有工程背景强、人文背景弱、数理深度大、政治理论少等课程特点,这些特点导致该类课程难以有机融入课程思政。为解决这一问题,通过以塑造学生正确的人生观、价值观为核心,探索工科专业课教学过程中课程思政有机融入方法,给出了“一中心、二保障、三原则”的工科课程思政建设基本理念,以及“三层次、两反馈、一格局”的具体建设方案,并以“有限元分析及应用”“机械控制工程”两门课程为例开展了实践探索,旨在促使学生专业知识和思想政治水平在潜移默化中同步提高。

关键词： 输电塔   角钢   玻璃钢   加固   有限元分析   承载力  

摘要： 随着输电塔服役年限增加,老旧铁塔升级改造需求日益旺盛,现有加固研究均是将钢材作为加固材料,存在加固材自重大、野外运输吊装困难等问题。针对这些问题,提出一种基于GFRP无损双侧加固输电塔主材的加固方案,建立主材加固组合构件精细化有限元模型,验证有限元模型的准确性,分析角钢长细比、螺栓间距对加固构件破坏模式和承载力的影响规律。研究结果表明,此方案能有效提高构件稳定承载力,且随着构件长细比增大,加固效果越明显;随着螺栓间距增大,加固构件稳定承载力缓慢减小,当螺栓间距为53i时,承载力大幅度减小。