关键词： 静电驱动扫描微镜   网格划分   COMSOL Multiphysics   有限元  

摘要： 通过COMSOL Multiphysics软件对静电驱动扫描微镜的特征频率进行求解,并对其进行了稳态和频域分析。首先向扫描微镜添加静电及固体力学2个物理场,在划分网格时,分别对扫描微镜采用不分区域传统四面体网格、分区域四面体网格及分区域自主划分网格3种网格划分方式,比较了3种网格划分方式的计算结果及效率。其中,采用不分区域传统四面体网格共生成2086176个网格,扫描微镜特征频率为8420.9 Hz;采用分区域四面体网格共生成1604449个网格,扫描微镜的特征频率为8348.2 Hz;采用自主划分网格共生成223670个网格,扫描微镜的特征频率为8349.4 Hz。不分区域四面体网格求得特征频率误差较大,故舍去这种方式。同时对稳态进行求解,在分区域传统四面体网格情况下,得出静电场特性下的电势分布图与应力分布图,在电压为30 V、瑞利阻尼为100时,对微镜进行频域分析,其最大偏转角度为7.1396°,仿真时间为137 min;同样条件下,得出采用分区域自主划分网格时的电势分布图与应力分布图,微镜最大偏转角度为7.1619°,仿真时间为38 min。在精度相近的情况下,与传统四面体网格相比,对微镜采用自主划分网格时,网格数量明显减少,求解效率明显提高。

关键词： 弹簧蓄能密封圈   轴对称模型   等效模型   弹簧刚度  

摘要： 弹簧蓄能密封圈是一种性能优良的密封装置,其中的蓄能弹簧可以为密封圈提供初始密封压力,起到辅助密封的作用。但目前对弹簧蓄能密封圈的研究多是在有限元软件中建立二维轴对称模型进行仿真实验,对蓄能弹簧的力学特性和建模计算方法的认识尚有不足。为实现不同结构的弹簧蓄能密封圈的参数化仿真设计,推导环形蓄能弹簧的空间曲线参数方程,建立双层螺旋蓄能弹簧的三维有限元模型,并仿真分析其力学特性。定义蓄能弹簧的内侧刚度和外侧刚度,研究弹簧不同结构参数对其刚度的影响。结果表明,弹簧的厚度和弹簧截面外径对刚度的影响较大,而弹簧中径和匝数对刚度影响可忽略不计。提出轴对称等效模型的建立原则,建立轴对称等效模型的经验公式,为弹簧蓄能密封圈的参数化仿真设计提供了参考。

关键词： 复合材料   机匣   碳纤维   轻量化设计   有限元分析  

摘要： 采用碳纤维复合材料替代铸铝合金材料对某直升机减速器主承力机匣进行了轻量化设计。在保留原设计硬点条件和满足结构强度/刚度条件下,实现机匣减重达21.8%。通过热模压制造了等比例的四分之一碳纤维机匣,对机匣进行了静力加载和疲劳测试。结果表明,碳纤维机匣在1.5倍设计载荷下静力测试未破坏,设计载荷下疲劳测试循环次数达到2万多,满足设计要求,从而验证了直升机减速器主承力机匣碳纤维轻量化的可行性。

关键词： 群桩效应   桩侧摩阻力   竖向附加应力   有限元   摩擦桩  

摘要： 为了研究群桩效应产生的具体原因和作用机理,利用理论分析和有限元手段并结合摩擦单桩现场试验,对在双桩之间的相互影响机理和单一黄土层中钻孔灌注摩擦单桩基础桩端土处的竖向附加应力进行了研究。通过分析:群桩基础中桩与桩之间产生相互影响的主要原因是桩侧摩阻力;桩侧摩阻力的反作用力在土中产生的竖向附加应力,造成邻桩承载力发生变化,这是摩擦群桩效应产生的主要原因;在三种承载模式中,三角形桩侧阻力分布模式得到的桩端土处的竖向附加应力与实际情况最为接近。

关键词： 打磨   结构设计   有限元分析   静力学分析   模态分析   拓扑优化  

摘要： 针对目前我国在稀土铸锭加工生产过程中存在的打磨问题,设计了一款用于打磨稀土铸锭的末端执行器,基于三维制图软件SolidWorks对末端执行器进行三维建模,利用有限元分析软件ANSYS Workbench对稀土铸锭柔性打磨末端执行器进行静力学分析,得到末端执行器受到的应力、应变情况及分布规律;再利用模态分析模块对稀土铸锭柔性打磨末端执行器进行模态分析,得到稀土铸锭柔性打磨末端执行器前6阶模态的振型图,对比其固有频率,以验证稀土铸锭柔性打磨末端执行器设计的合理性和有效性;最后利用拓扑优化对末端执行器进行了轻量化设计;结果符合预期,设计的末端执行器满足性能要求。

关键词： 道路工程   自应力   湿接缝   预应力   混凝土路面板   有限元  

摘要： 为了研究自应力湿接缝在预应力混凝土路面板中的应用效果,文章建立了相关力学理论模型,并在理论分析的基础上,提出了相关结构的有限元建模方法,采用有限元模拟方法开展了结构的力学性能研究。得到以下结论:(1)自由膨胀率为0.025%的膨胀混凝土能够产生2 MPa左右的自应力;(2)自应力湿接缝作用能够明显提高混凝土路面板的最小应力水平;(3)自应力湿接缝作用可以有效降低混凝土路面板的应力波动幅值,并改善应力分布均匀度,在预应力混凝土路面板中具有良好的应用效果。

关键词： 高温蝶阀   有限元   仿真分析   应力   变形   密封比压  

摘要： 高温蝶阀是目前在航空航天试验、现代化工等领域最需要的控制设备之一。本文介绍了一种DN500的高温蝶阀在高温816℃、压力为1 MPa、阀杆施加8978 N·m的关闭扭矩时受力与变形的仿真分析,通过对蝶阀建立三维模型并用有限元计算方法获得的仿真分析数据使得产品设计在高温条件下更加安全可靠。

关键词： 隧道施工   地表沉降   有限元分析   隧道监测  

摘要： 以某隧道工程为研究依据,通过实测数据与模拟数值对比的方法,对浅埋暗挖施工下的隧道施工与地表沉降的关系进行了研究。通过数值模拟,取得围岩在天然条件下的应力分布情况;通过实测数据,取得施工与地表沉降的联系。

关键词： 有限元模拟   肌肉骨骼建模   关节窝假体固定   颞下颌关节置换术   预紧力  

摘要： 以一款标准型人工颞下颌关节假体为对象,建立下颌骨骨肌模型,计算获得颞下颌假体关节载荷力,然后基于骨肌模型建立有限元接触力学模型,对关节窝假体进行界面力学分析,揭示可能影响假体固定的主要因素。结果表明,关节窝整体固定能够满足所需的机械强度,当骨质较弱时会产生较大的骨应变,从而影响假体的固定。研究成果不仅能为关节窝假体设计提供分析方法及理论依据,还能为颞下颌关节置换术的固定技术提供参考依据。

关键词： 驱动桥壳   轻量化   有限元分析  

摘要： 为降低某型电动汽车驱动桥壳的质量,建立了电动汽车驱动桥壳的三维建模并进行有限元分析;对最大垂向力、最大牵引力、最大制动力和最大侧向力4种典型工况进行仿真分析,结果表明,在4种工况下强度和刚度均符合要求,并存在一定余量;对桥壳进行模态分析,获取7~12阶固有频率和相应模态振型,采用响应面法对驱动桥壳进行轻量化设计。优化后驱动桥壳的整体质量降低了14.86%,与优化前静力和模态分析结果对比验证,强度、刚度及振动特性均满足要求,证明了优化方法的有效性。