关键词： 电缆中间接头   电磁波   有限元   电容传感器   频谱特性   优化设计  

摘要： 高频电流法检测电缆中间接头局部放电故障,检测灵敏度较低,往往不能有效监测局部放电信号。电容耦合法灵敏度较高,具有监测中间接头局部放电的潜在应用可能性。采用有限元方法对电缆中间接头局部放电电磁波传播特性进行了仿真,得到不同监测点三个方向电场强度变化规律,分析局部放电电磁波衰减特性和频谱特性,并对电容传感器进行优化设计,为电容传感器在电缆中间接头局部放电监测应用提供理论参考。

关键词： 桁架式   四通   有限元分析   实验验证  

摘要： 针对移动式大口径光管,完成了高比刚度桁架四通的详细优化设计。采用有限元法,分析了32组方钢管对应四通的最大形变、最大应力、一阶模态频率、整体质量、光轴偏移角与壁厚的关系,再结合设计指标成功筛选出了最优方钢管的规格型号。同时采用控制变量法,保证质量相同的情况下将桁架式四通与板式四通进行了对比分析,结果表明桁架式相比板式在光轴偏移角上减小了1.15%,一阶模态频率上提高了89.19%,证明了桁架式结构的优越性。通过振动敲击实验测得桁架式四通的一阶模态频率为60.264 Hz,与仿真获得的63.385 Hz基本一致,证明了理论设计与仿真的准确性。通过长距离实际道路稳定性实验证明了该四通可以完全胜任项目的工程需求。

关键词： EIT   脑部EIT   RBFNN   图像重建   EIT仿真  

摘要： 目的:研究不同实现方式的径向基函数神经网络(radial basis function neural network,RBFNN)在具有真实解剖结构的脑部模型下的电阻抗断层成像(electrical impedance tomography,EIT)能力,为实际成像方法选择提供参考。方法:利用COMSOL Multiphysics软件基于脑部CT图像构建具有真实解剖结构的多层脑部EIT仿真模型并生成EIT仿真数据集,基于该数据集探究精确RBFNN、基于正交最小二乘法的RBFNN、基于K-Means的RBFNN 3种成像方法对图像重建结果的影响。采用图像相关系数(image correlation coefficient,ICC)和均方根误差(root mean square error,RMSE)评价成像结果。结果:无噪声的情况下3种方法均可成像且精确RBFNN的成像效果最好,在测试集中ICC和RMSE的平均值分别为0.784和0.467。基于正交最小二乘法的RBFNN在隐藏层节点数为50时成像效果最好,其ICC和RMSE的平均值分别为0.788和0.462。基于K-Means的RBFNN在噪声水平为30、40、50、60、70、80 dB时均能获得较好的成像结果,且能保持较稳定的ICC和RMSE,具备较好的鲁棒性。结论:3种RBFNN均可用于脑部EIT图像重建,且各有优劣,可根据实际情况选择合适的RBFNN用于EIT重建。

关键词： 不锈钢   精锻成形   裂纹   金属流动  

摘要： 针对车用304不锈钢平衡环精锻成形过程中表面裂纹问题,采用实验和有限元相结合的方法对产品精锻成形过程和结果进行了比较分析。结果表明,产品断面无过烧和明显氧化现象,且产品表面裂纹开口较小,圆角裂纹开口较大,最大裂纹深度1.52 mm。在不改变产品和模具结构的前提下,通过有限元分析得到产品表面温差、坯料与模具接触部分的结构以及金属流动方向对裂纹形成的影响。结果表明,随着制坯厚度的减小,产品表面温差逐渐减小,坯料与模具接触部分结构逐渐平缓,金属流动方向逐渐稳定。当制坯厚度为15 mm时,产品成形时表面温度差浮动较小,最大温差为10℃,产品的成形精度较好,且无裂纹缺陷。

关键词： 顶管法   穿越   模拟优化   变形  

摘要： 北京某外电源改造项目,下穿市政道路采用顶管法施工。为研究外电源顶管下穿对市政道路及管线安全的影响,通过数值模拟,分析了顶管施工引起市政道路、管线的变形规律。并采用数值模拟试验的方法,通过优化顶推压力以减小顶管施工对地层扰动,进而减小对市政道路及地下管线的变形影响,保证穿越工程安全。试验结果表明,通过优化顶推压力,穿越工程施工对道路沉降影响减小45%,对管线变形影响减小47%,研究成果对下穿顶管的安全施工和市政道路及管线的正常运营具有重要的意义。

关键词： 铝锂合金   激光选区熔化   超声滚压   残余应力   有限元分析  

摘要： 研究了铝锂合金试样激光选区熔化残余应力分布以及超声滚压对其应力场的影响。先后建立了单道扫描模型、试样模型以及超声滚压模型;分析了单道扫描模型的温度历史,并将此温度历史扩展至试样的沉积层,最终通过热力耦合与显示动力学分析获得激光选区熔化和超声滚压后的残余应力分布。结果表明,激光选区熔化试样顶部与四周出现了较大的残余拉应力;在超声滚压作用下,试样表层产生了高频振荡的应力场,并产生了较大的瞬时应力;试样表面残余拉应力转化为压应力,随着深度增加,残余压应力先增大后逐渐减小并逐渐转变为拉应力,最终恢复至激光选区熔化后的应力状态;模拟预测的结果与试验结果吻合较好,具有合理的精度。

关键词： 电磁场   实验教学   矩形波导  

摘要： 电磁场理论是公认的难教、难学和难用,电磁场实验是学生认识电磁场应用的一个窗口。引入有限元现代仿真工具Maxwell及HFSS,通过图形图像诠释抽象的矢量方程。以高压传输线为例,基于Maxwell仿真接头电场分布;以矩形空气波导传输线为例,基于HFSS分析电磁场的周期性分布。实验以解决电磁场问题为依据,通过理论分析、建模仿真和实际操作形成完善的电磁场实验经历,培养学生利用电磁场理论进行分析和解决问题的能力,提升学习兴趣和工程实践能力。

关键词： 平板式半挂车车架   有限元分析   轻量化   尺寸优化设计  

摘要： 以某款平板式半挂车作为研究对象,对其车架结构进行轻量化优化设计。使用SolidWorks建立车架的三维模型,并通过OptiStruct软件对其进行模态分析和频率响应分析。根据动态特性分析得到的结果,对平板式半挂车车架进行尺寸优化设计。结果表明:优化后的平板式半挂车车架的质量相比之前降低了101.36 kg,减重比为10.14%,通过对车架优化前后的固有频率进行对比分析,发现该优化结果满足车架结构以及载荷的要求,较好地完成了车架轻量化优化设计的目标。

关键词： 静压膨胀芯轴   正交实验   有限元分析   应力与应变  

摘要： 本文以液压膨胀芯轴为研究对象,利用CAD软件建立直筒式液压膨胀芯轴三维简化模型,基于现有理论知识和液压膨胀芯轴内部结构特性进行正交实验设计,选取合适的影响因子并为因子设定相同数量的水平数,利用有限元软件进行静力学分析得到实验结果。对实验结果进行综合分析,得到最优组合,对延长芯轴使用寿命非常具有实践意义。

关键词： 预应力混凝土   钢绞线   锈蚀   有限元   压电陶瓷(PZT)  

摘要： 受工作环境、服役时间等因素影响,预应力钢绞线将发生锈蚀,导致混凝土锈胀开裂,严重威胁着结构的耐久性。为了解构件的锈蚀开裂情况,提出了一种基于压电波动法监测预应力混凝土锈胀开裂的有限元模拟方法。运用Abaqus构建了基于压电波动法的预应力混凝土锈胀开裂细观模型,该模型由砂浆、骨料、构造钢筋、预应力钢绞线及压电陶瓷等组成。分析了压电-锈蚀PC构件机电耦合过程,实现了基于压电应力波法监测钢绞线锈蚀膨胀引发混凝土裂缝发生及发展的整个过程。研究结果表明,从锈蚀开始到轻微锈蚀阶段,压电电压信号峰值升高13.4%,首波接收时间缩短1.2%;从轻微锈蚀阶段到加速锈蚀阶段,直至理论锈蚀率阶段,受锈蚀裂缝影响,压电电压信号峰值降低,首波接收时间延长,电压变化分别减少6.6%和48.6%,首波接收时间分别增加6.0%和29.8%。通过验证试验和模型在各阶段峰值电压的对比,其差值小于0.32 mV,验证了压电波动法监测预应力混凝土锈胀有限元模型的可靠性。