关键词： 亥姆霍兹谐振器   通风隔声   中低频   有限元   传声损失  

摘要： 近年来,随着城市绿色建筑的可持续发展,通风隔声屏障的隔声降噪性能与通风散热效果二者之间的矛盾成为一大挑战,本文提出了1种基于亥姆霍兹谐振器结构的隔声单元,旨在显著降低中低频噪声的同时能够兼顾良好的自然通风性能,打破传统隔声屏障的限制。首先由其机理出发,对结构进行设计,建立基于该结构的理论模型,通过有限元仿真,探讨其隔声降噪机理,并通过实验对隔声与通风效果进行对比验证,最后探究了结构几何参数以及通风率对隔声量的影响。研究表明,该结构在高达64%有效通风的基础上,在708 Hz频率处实现了大于50 dB的传声损失,并且在620~1600Hz频段内一直保持着20 dB以上的隔声量。在一定程度上实现了隔声降噪与绿色环保的有机结合,具有良好的应用前景与工程使用价值。

关键词： 轨道交通   地下结构   地层-结构模型   有限元   安全性评估  

摘要： 为研究上跨地铁线路对轨道结构安全性的影响,以上跨地铁6号线的市政道路为工程实例,应用软件MIDAS GTS NX对结构进行数值模拟,分析结构在不同工况下的变形,进一步评估该工程的安全性风险。研究结果表明:有限元模拟能较好地反映结构在施工过程中的变形及应力,工程施工引起的结构变形不影响既有地铁6号线万麓区间隧道结构与运营安全。研究成果可为后续类似项目提供参考。

关键词： MEMS传感器   力-热耦合   位置偏移   数据处理   自适应遗传算法   自校准  

摘要： 在解决力-热耦合作用引发的微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)传感器位置偏移问题时,通常运用传统遗传算法实现位置偏移自校准,受到固定参数的影响,该算法容易得到局部最优解,使得自校准后的MEMS传感器测量误差依旧较大。因此,提出一种力-热耦合下的MEMS传感器位置偏移自校准新方法。采用数据融合思想,将多批次采集的MEMS传感器测量数据汇总起来,对比与真实数据之间的差异,判断传感器是否在力-热耦合作用下偏移出工作区。引入误差相位偏移法进一步处理传感器测量数据,获取等间隔变换误差序列,解算出传感器误差模型,以此来体现传感器位置偏移变化。以传感器位置偏差最小化为目标,设定偏移自校准目标函数,并运用结合自适应调整思想的改进型遗传算法进行寻优求解,获取最优自校准参数取值。实验结果表明:以嵌入式角位移传感器为例,运用该方法完成自校准处理后,传感器的测量误差峰值保持在6″以下,有效解决了力-热耦合作用引起的传感器精度损失问题。

关键词： 定向抛投   多自由度   机械结构设计   有限元分析  

摘要： 在传统抛投机构基础上,结合机械臂的工作方式,设计伸缩导向槽,对竖直导向筒的翻转平移灵活补偿;设计自动抓钩,准确实现水平输送带与竖直导向筒的连接。实现抛投料筒在多个自由度上运动,在保证抛投机构灵活性、准确性的同时,也保证物料运输抛投的连贯性。

关键词： 泡沫轻质土   力学性能   路基变形   有限元分析   修筑技术  

摘要： 结合某平原区高速公路项目,总结了泡沫轻质土路基的组成及基本性质,制定了泡沫轻质土路基的设计方案,通过建立有限元模型分析了填筑高度对泡沫轻质土路基变形特性的影响。同时,从泡沫轻质土制备、输送、分层分块填筑、横坡调整、养护、质量检测等方面阐述了泡沫轻质土路基的修筑技术,研究成果可为类似项目提供指导。

关键词： 奇异摄动   二维分层网格   多尺度有限元   一致收敛  

摘要： 针对奇异摄动问题的二维对流扩散方程,应用多尺度有限元法在优化的分层网格上探究高效计算方案。多尺度有限元法仅需在粗网格求解子问题,详细给出了多尺度之间的数据映射关系,将相应的微观信息代入宏观尺度,用于求解降低规模的矩阵方程以节约计算资源。基于摄动系数迭代,形成自适应分层网格,能够有效地逼近奇异摄动的边界层。通过数学分析与数值实验,对比计算消耗和运行时间,验证了多尺度有限元法随着分层网格的加密,可以获得稳定、高阶、高效的一致收敛结果,凸显新方法的计算效率与应用优势。

关键词： 疲劳寿命预测   柔性接头   开裂能密度   裂纹扩展   有限元分析   固体火箭发动机  

摘要： 为准确预测柔性接头的摆动疲劳寿命,将开裂能密度作为驱动弹性件疲劳裂纹扩展的损伤参量,借助材料的疲劳裂纹扩展试验和单轴拉伸疲劳试验建立了柔性接头的摆动疲劳寿命预测模型,并用有限元分析结果计算了柔性接头在12.3 MPa、6°摆角工况下的开裂能密度,进而对柔性接头的摆动疲劳寿命进行预测。结果表明:预测试验工况下柔性接头的摆动疲劳寿命为107次,实测寿命为120次,两者较为一致,且预测的裂纹位置和开裂平面与实际试验的失效位置较为吻合。模型预测柔性接头的摆动疲劳寿命与实测疲劳寿命之比为1/1.12,分布在2倍分散因子之内,满足工程疲劳寿命的预测要求。

关键词： 椎间盘移位   腰椎   限定因素分析   正骨推拿疗法   生物力学现象  

摘要： 目的:分析腰椎定点旋转手法治疗L_(4)~S_(1)双节段腰椎间盘突出症(lumbar disc herniation,LDH)的力学效应。方法:提取1名健康成年男性志愿者脊柱L_(4)~S_(1)段的CT薄层扫描数据,建立正常脊柱L_(4)~S_(1)节段三维有限元模型,并进行有效性验证。基于建立的正常脊柱L_(4)~S_(1)节段三维有限元模型,通过调整椎间盘高度和髓核体积及修改髓核和纤维环的材料属性模拟椎间盘退变,建立L_(4)~S_(1)双节段LDH(左旁中央型)三维有限元模型。在建立的L_(4)~S_(1)双节段LDH三维有限元模型上,模拟腰椎定点旋转手法操作,并以拇指推顶位置为条件,建立2种操作模式(拇指推顶于L_(4)棘突上为M1,拇指推顶于L_(5)棘突上为M2)。分析腰椎定点旋转手法2种操作模式下,L_(4)~S_(1)双节段LDH三维有限元模型整体应力变化情况,L_(4~5)和L_(5)S_(1)椎间盘纤维环与髓核的应力和位移情况,以及L_(4~5)和L_(5)S_(1)关节突关节软骨接触力与应变情况。结果:(1)正常脊柱L_(4)~S_(1)节段三维有限元模型的建立与验证结果。建立的正常脊柱L_(4)~S_(1)节段三维有限元模型共有508705个节点、318640个单元,经验证可用于进一步研究。(2)L_(4)~S_(1)双节段LDH三维有限元模型整体应力测定结果。M1操作模式下,模型整体应力最大为16.85 MPa,主要集中于L_(4~5)、L_(5)S_(1)的上下软骨终板和L_(5)椎体,以及L_(4~5)、L_(5)S_(1)关节突关节;M2操作模式下,模型整体应力最大为15.02 MPa,主要集中于L_(4~5)、L_(5)S_(1)关节突关节和L_(4)椎弓根,以及L_(5)双侧椎板。(3)椎间盘纤维环应力与位移测定结果。M1操作模式下,L_(4~5)和L_(5)S_(1)纤维环的最大等效应力分别为4.3 MPa、3.8 MPa,L_(4~5)纤维环向左、向前、向上的最大位移分别为0.31 mm、0.24 mm、1.20 mm,L_(5)S_(1)纤维环向左、向前、向上的最大位移分别为0.20 mm、0.23 mm、1.10 mm;M2操作模式下,L_(4~5)和L_(5)S_(1)纤维环的最大等效应力分别为4.2 MPa、3.7 MPa,L_(4~5)纤维环向左、向前、向上的最大位移分别为0.35 mm、0.24 mm、1.10 mm,L_(5)S_(1)纤维环向左、向前、向上的最大位移分别为0.32 mm、0.22 mm、1.00 mm。(4)椎间盘髓核应力与位移测定结果。M1操作模式下,L_(4~5)和L_(5)S_(1)髓核的最大等效应力分别为0.35 MPa、0.32 MPa,L_(4~5)髓核向左、向前、向上的最大位移分别为0.10 mm、0.46 mm、0.41 mm,L_(5)S_(1)髓核向左、向前、向上的最大位移分别为0.08 mm、0.40 mm、0.40 mm;M2操作模式下,L_(4~5)和L_(5)S_(1)髓核的最大等效应力分别为0.34 MPa、0.31 MPa,L_(4~5)髓核向左、向前、向上的最大位移分别为0.23 mm、0.46 mm、0.41 mm,L_(5)S_(1)髓核向左、向前、向上的最大位移分别为0.09 mm、0.45 mm、0.40 mm。(5)关节突关节软骨接触力与应变测定结果。M1操作模式下,L_(4~5)左右侧关节突关节软骨最大接触力分别为17.0 MPa、15.8 MPa,最大应变值分别为0.34%、0.32%;L_(5)S_(1)左右侧关节突关节软骨最大接触力分别为9.7 MPa、9.4 MPa,最大应变值分别为0.33%、0.27%。M2操作模式下,L_(4~5)左右侧关节突关节软骨最大接触力分别为15.0 MPa、13.0 MPa,最大应变值分别为0.31%、0.27%;L_(5)S_(1)左右侧关节突关节软骨最大接触力分别为10.0 MPa、8.4 MPa,最大应变值分别为0.29%、0.24%。结论:腰椎定点旋转手法治疗L_(4)~S_(1)双节段LDH,可使L_(4~5)和L_(5)S_(1)椎间盘产生一定的应力变化和位移,促进关节突关节滑动;且手法操作时拇指推顶于L_(4)棘突,力学效应更明显。

关键词： 川青铁路   联调联试   接触网   张力   CDI   有限元  

摘要： 针对川青铁路联调联试期间和运营后接触网动态性能指数(CDI)变化问题,从张力和跨距等因素系统分析CDI不达标的原因,重点研究接触网张力对弹性、弹性不均匀度及波动传播系数的影响,以及定位点和吊弦处波动传播状态;对川青铁路不同张力配比情况进行有限元仿真分析,通过现场实施和效果验证,发现采取增设吊弦并预留正弛度和增加张力的方法,均能有效解决CDI不达标问题,而且增加张力的方法更经济,对今后高铁接触网设计时张力选型、联调联试及运营期间CDI不达标整治有参考意义。

关键词： 超声振动   电解电火花线切割   表面粗糙度   有限元分析   流固耦合  

摘要： 目的将超声振动工艺引入电解电火花线切割加工,研究分析超声振动对加工过程的影响规律,并分析加工参数对加工性能的影响。方法以镍钛记忆合金为加工材料,对超声振动辅助电解电火花线切割加工进行仿真及试验研究。通过理论分析和有限元仿真分析,对超声振动引入后对流场的影响规律进行深入研究;通过正交试验,分析了超声振动辅助电解电火花线切割的最佳工艺参数。结果基于气泡在流场内的受力情况构建了数学模型,超声振动引入后气泡脱离半径变小,加速了气泡从电极丝上脱离。根据有限元仿真结果可知,附加超声振动能使极间流场速度明显上升,气体排除效率显著升高。正交试验结果表明,脉冲宽度以及峰值电流对加工表面粗糙度值的影响显著,超声振幅对加工表面粗糙度值的影响较小。对比试验结果表明,超声振动能显著提高材料去除率,平均增幅达10%,加工表面可以避免由过电解引起的点蚀现象。结论提出的气泡脱离模型以及流场仿真为超声振动辅助电解电火花线切割加工机理研究提供了新的思路。加工参数对加工表面粗糙度值的影响程度依次为峰值电流(I_(p))>脉冲宽度(T_(on))>超声振幅(A_(usv)),最优加工参数为T_(on)=12μs、I_(p)=6 A、A_(usv)=8μm。将超声振动工艺与电解电火花线切割相结合,在提高材料去除率的同时提高加工表面质量。