关键词： 可变速抽水蓄能电机   定子匝间短路   电磁激振力   短路试验   有限元  

摘要： 针对定子匝间短路故障对可变速抽水蓄能电机电磁激振力的影响,首先推导了考虑分数比绕组结构的可变速抽水蓄能电机定子绕组匝间短路故障时的气隙磁密和电磁激振力的解析公式;然后建立了电机发生定子匝间短路故障前后的时步有限元模型,并对不同短路程度下的电磁激振力进行了求解计算,通过离散傅里叶分解的方法提取了电机的电磁激振力在时空阶次上的分布特征,理论推导和仿真结果基本吻合,最后通过四象限变频器驱动陪试异步电机拖动30 kW可变速抽蓄样机进行试验验证。结果表明,可变速抽水蓄能电机发生定子匝间短路故障后,其电磁激振力会产生(0±x)阶/0倍频、(14±x)阶/2倍频阶次(x=1,2,…)的短路特征时空间谐波,并与短路程度呈正相关。

关键词： 危桥改造   下承式钢箱系杆拱桥   有限元分析   安全性评价  

摘要： 危旧桥梁的承载能力难以满足不断增加的交通量需求,旧桥改造是解决这一问题的有效手段。文章以茨淮新河大桥危旧桥梁改造工程为例,采用MIDAS有限元软件对新建的下承式钢箱系杆拱桥进行建模与分析,重点模拟施工过程中结构的受力和变形情况,通过数值模拟方法,对施工阶段的吊杆、拱肋、拱圈及主梁的承载能力与变形特性进行安全性分析。结果表明,新桥结构在施工过程中的受力与变形均满足设计规范要求,可为提升桥梁施工的安全性提供技术支持。

关键词： 开源软件   有限元分析   网格划分   求解器  

摘要： 有限元分析软件能够对产品进行数值仿真,减少实验次数,降低研发成本,缩短创新设计周期,是工业软件中最核心的部分之一。但是,我国95%以上用户使用国外商业有限元软件,使工业仿真软件求解器成为工业软件“卡脖子”的核心问题之一。其中,网格划分技术是有限元分析软件中的关键技术,它能够将有限元方法的计算区域实现空间离散,以进行后续的有限元求解。但是,目前有限元分析软件的研发主要集中在求解器,网格划分多采用商业软件或开源软件,开源网格划分软件的输出文件格式往往不具备通用性,无法实现与有限元求解器的兼容。因此,研究并实现了一种开源的前处理软件到通用有限元求解器的网格文件转换方法,分析并对比了网格文件和数值求解文件数据组织方式的不同,并实现了统一化、标准化。转换后的网格文件能够兼容主流的商业及开源有限元求解器,为工业仿真软件的自主化探索了可能之路。

关键词： ADINA源程序   求解器   几何非线性   二次开发  

摘要： ADINA(automatic dynamic incremental nonlinear analysis,ADINA)84作为大型通用有限元程序,具有非常强大的非线性计算能力,广泛运用于各种工程数值模拟分析领域,但对其源代码的解析以及如何运用源代码并对源代码进行二次开发的研究较少。通过对源代码深入解析,基于广义胡克定律编写材料子程序并编译了相对应的求解器,对比验证了求解器和材料子程序的计算准确性,为ADINA源代码的使用提供了详细说明,同时为本构模型二次开发提供参考,为国产专用有限元软件开发提供新的思路。

关键词： 微夹钳   柔性铰链   压电驱动器   有限元分析  

摘要： 为实现软材料在微纳尺度的夹持与搓动等操作,提出了一种基于压电驱动的具有搓动夹持功能的微夹钳装置。基于桥式放大器和杠杆机构的联合放大作用,增大了压电陶瓷驱动器输出端有限行程。通过正交布置的柔性铰链机构,实现搓动与夹持两自由度方向上的运动解耦。对机构的放大倍数和刚度等参数,建立了理论建模,并进行了有限元分析,验证了设计的合理性。夹持方向和搓动方向的位移放大倍数分别为11.30和8.11,行程分别达到了225,162μm,第一阶固有频率为164.81 Hz。

关键词： 吸能式防爬器   列车碰撞   新型材料   有限元分析  

摘要： 为抑制列车碰撞时的相互爬车程度,列车端部均安装集吸能与防爬功能于一体的吸能式防爬器。然而,现有防爬器的吸能结构大多采用传统工艺制成,其质量较大,设计空间较小,落后于现代轨道交通车辆轻量化的发展理念。近年来,涌现出了大量使用轻便新型材料作为填充物的新型防爬器。虽然这些新型材料单位质量吸收的能量相较于传统材料有了显著提升,但其均需要按照指定的方向发生屈曲才能发挥出最大的吸能能力。本文通过对吸能式防爬器铝合金骨架的设计,研究防爬器载荷特性、占用空间以及变形特性的相对最优解。

关键词： 深基坑   支护结构   变形   地表沉降   有限元建模   有限元分析  

摘要： 基于二维非线性有限元ABAQUS建模和分析,对开挖引起的地表和墙体运动进行了研究。利用Drucker–Prager多面运动学塑性模型对砂土进行了排水分析。通过某基坑开挖实例验证了所建立的数值模型;并计算了不同开挖条件下的地表沉降和墙体挠度。结果表明,沉降区的大小取决于开挖深度,预计为开挖深度的2.5~3倍,最大地表沉降上限约等于最大侧墙挠度。

关键词： 综合管廊   地下连续墙   振动   周边建筑物   有限元  

摘要： 以天河智慧城华观路段综合管廊H8综合井为研究对象,开展综合管廊综合井地下连续墙施工振动对周边建筑物的影响研究。利用岩土工程专用软件MIDAS GTS,模拟综合管廊综合井地下连续墙冲击破岩对邻近变电站桩基的振动影响,通过对施工关键步骤的分析,总结变电站桩基振动速度峰值变化的规律,并对照振动安全允许标准,进行安全评价,相关研究成果对施工机械、施工工艺及施工振动防护措施的合理选择起到了指导作用,为今后类似工程的实施提供参考借鉴。

关键词： 市域动车组   外风挡   有限元分析   几何参数优化  

摘要： 文章以某型市域动车组外风挡设计为例,根据车辆在线路运行时的外风挡压缩情况,采用有限元方法分析其应力分布及变形模式,并对其进行了优化设计。首先,针对外风挡橡胶材料特性,对橡胶材料进行力学试验,获取了其力学参数,并采用多项式拟合的方式确定了橡胶本构模型;其次,对于外风挡初始方案,通过仿真分析出其变形方式的不合理,并提出改进方案;最后,基于改进方案,以应力最小化为优化目标,采用HyperMesh软件中的网格变形技术,对外风挡橡胶截面的几何参数进行了优化。结果表明,优化后的外风挡在车辆压缩时变形模式更加合理,且应力最低。

关键词： 地基基础工程   土-结构动力相互作用   高精度人工边界   时空耦合   相对增益矩阵   均值耦合度  

摘要： 高精度的人工边界一般具有时空耦合特征,但由于缺乏相应的定量评价指标,使得目前在评估人工边界的空间耦合状态时受到极大的限制。为此,基于相对增益矩阵(RGA)提出一种评价高精度人工边界空间耦合状态的计算方法。该方法通过求解RGA与单位阵两者差值矩阵的m_(1)-范数,并选取关于矩阵总元素的均方值定义为均值耦合度,弥补了传统线性系统理论中耦合度仅能描述系统固定自由度数目的不足。以黏弹性人工边界验证所提方法的正确性,并采用薄层法(thin-layer method,TLM)与比例边界有限元法(scaled boundary finite element method,SBFEM)研究该方法评价结果的合理性和适用性。分析不同地基区域范围以及近场阻尼对高精度人工边界空间耦合特征的影响,讨论对动刚度矩阵微小元素进行设限取舍作为高精度人工边界一种解耦方式的可行性。结果表明,提出的人工边界条件空间耦合度计算方法具备良好的适用性,采用的解耦方式显著地降低了存储成本。