关键词： 旋转下套管装置   卡瓦牙   有限元分析   优化设计  

摘要： 旋转下套管装置中的卡瓦牙设计不合理,易造成卡瓦牙磨损、套管受损等问题。针对上述问题,建立卡瓦板夹持套管数值计算模型,研究卡瓦牙型和卡瓦牙结构参数对卡瓦牙与套管力学性能的影响规律。结果表明:首先,选用不同的卡瓦牙型,卡瓦板与套管的最大应力均位于各自的两端,且平顶牙型最为合理;此外,接触压力、卡瓦牙应力和套管应力随着卡瓦牙前角、后角和齿距的增大而增大,随着齿顶宽的增加而减小;最后,以接触压力、卡瓦牙应力和套管应力为优化目标,以卡瓦牙结构参数为设计变量,应用正交实验法优化出的卡瓦牙结构参数为卡瓦牙前角为20°、后角为45°、齿高为1.2 mm、齿距为3 mm。卡瓦牙优化后可大幅提高旋转下套管装置的使用寿命。

关键词： 桥梁工程   力学性能   有限元分析   板式橡胶支座   裂缝  

摘要： 为了研究板式橡胶支座开裂后的力学性能,为桥梁的养护和设计提供更科学的依据,进一步明确支座开裂后裂缝宽度、深度以及裂缝深度对支座力学性能的影响;针对公路桥梁板式支座开裂的问题,利用大型有限元分析软件,建立了不同裂缝宽度、深度和不同开裂层数等多种病害工况下的有限元模型,构建了支座开裂与支座性能衰减间的关系,并对支座在不同病害程度下的力学性能进行了对比分析。结果表明:裂缝宽度较小且开裂层数较少时,开裂对支座受力性能影响很小;当裂缝宽度小于2 mm,裂缝层数小于3层时,对支座竖向位移影响较小,但对支座橡胶最大拉应力和钢板应力影响较大;当裂缝宽度大于2 mm后或支座开裂层数大于3层,对支座的受力性能影响较大。建议将裂缝宽度小于0.5 mm,裂缝层数小于3层,支座病害等级定为Ⅱ级;将裂缝宽度在0.5~1 mm之间,裂缝层数小于3层,支座病害等级定为Ⅲ级;裂缝宽度在1~2 mm之间,裂缝层数小于2层,支座病害等级定为Ⅳ级;裂缝宽度大于2 mm或支座开裂大于3层,支座病害等级定为Ⅴ级,该分级建议可为桥梁板式橡胶支座相关评定标准修订提供参考。

关键词： 结构优化设计   有限元分析   子模型   响应面   拓扑优化  

摘要： 为了实现某水压测试装备左梁结构轻质化、高强度的优化设计目标,应用ANSYS Workbench的多目标驱动优化工具结合多目标遗传算法对左梁结构尺寸进行优化,应用ANSYS Workbench的拓扑优化工具对左梁结构形状进行优化。多目标驱动优化和拓扑优化相结合的优化方法,使左梁结构质量减少了23.24%,达到了优化目标,为水压测试装备结构优化设计提供了思路和参考。

关键词： 髌骨脱位   内侧髌股韧带   三维重建   应力   有限元分析  

摘要： 背景:内侧髌股韧带重建是治疗髌骨脱位的主要和基础治疗方法,一般是采用自体或异体肌腱分别在内侧髌股韧带的髌骨足印区和股骨止点进行固定,其有多种固定方式。髌骨侧止点固定方式较为多样,主要有传统经骨道和近年来的锚钉固定法,包括单隧道、双隧道穿骨固定和2枚带线锚钉固定等方式,但何种固定方式更能减少髌股关节应力及更符合生物力学尚无定论。目的:观察单隧道穿骨道与带线锚钉2种髌骨端固定方式重建内侧髌股韧带对髌股关节和内侧髌股韧带力学的影响。方法:建立膝关节三维有限元模型,髌骨侧行单隧道穿骨道或髌骨内侧缘2枚带线锚钉固定重建内侧髌股韧带,股骨侧均用挤压钉固定于股骨内上髁和内收肌结节中点,观察膝关节在屈曲0°,30°,60°,90°,120°时,2种固定方法对髌股关节及内侧髌股韧带的应力影响。结果与结论:①无论种哪固定方式,膝关节屈曲0°-60°时,髌股关节的应力较大,在30°时达到高峰,90°,120°逐渐减小;2种固定方式对髌股关节的应力差异较小;②内侧髌股韧带上的应力均在30°位最大,60°位后明显减少,且在各角度锚钉固定时内侧髌股韧带上应力均明显大于穿骨固定方式;③结果显示,2种固定方式对髌股关节应力的影响差距不大,但锚钉固定时内侧髌股韧带上应力明显大于穿骨固定。

关键词： 装配式   预制仰拱   结构选型   有限元分析   UHPC  

摘要： 对钻爆法隧道装配式预制仰拱结构选型设计进行研究。对比3类8种断面仰拱的力学性能,初步选择减重较多、力学性能较合理的3种断面并进行有限元分析。通过对整体模型和预制仰拱单块模型的对比研究,得出预制仰拱在施工机械荷载下的强度及稳定性。结合计算结果提出最优断面型式,采用该断面型式的仰拱预制块相较于原设计,重量减少8.78 t,减少百分比43.9%,按承载力及正常使用极限状态设计均能满足要求。对其经济性进行分析对比,UHPC混凝土材料费用与原设计基本持平,当预制仰拱采用15 cm厚的UHPC板时,应力集中明显减少,塑性区域也较为合理和安全,可以作为预制仰拱的推荐型式。

关键词： 径向基函数神经网络   主成分分析   K-means聚类  

摘要： 在船舶航行的过程中,利用加速度传感器和动态信号采集仪,将船舶柴油机航行实时数据进行采集,对其分析处理,从而判断船舶动力装置将会出现的问题,并及时解决。文章的船舶柴油机故障诊断系统利用主成分分析(PCA)降维对数据进行预处理,将降维后的数据通过K-means聚类分析,再将聚类后的数据输送入径向基函数(RBF)神经网络进行训练,从而得到具体的故障类型,提升了故障诊断的效率和准确性。

关键词： 相控阵天线   结构设计   有限元分析   优化设计  

摘要： 星载环境对天线结构设计提出了严格的轻小化要求,同时要求天线有足够的刚度和强度。文中针对一种星载相控阵天线,设计了一种适应子阵可扩展的阵列天线结构功能一体化架构,对天线主承力框架进行了轻量化结构设计和优化。力学分析和试验结果均表明,该天线主承力框架稳定可靠,强度安全裕度满足设计要求,天线结构设计合理可行。

关键词： 交叠隧道   施工模拟   有限元分析   沉降变形  

摘要： 针对新建交叠隧道施工对既有隧道影响的工程问题,提出了一种基于二维、三维相结合的数值模拟分析方法。采用有限元软件建立了交叠隧道穿越施工的三维有限元模型,并根据最不利影响断面建立了二维有限元模型。对比了新建交叠隧道明挖、暗挖施工阶段对既有隧道结构响应的影响,结果表明:新建交叠隧道明挖阶段对既有隧道的影响最大,既有隧道衬砌结构位移峰值为2.34 mm;二维不利断面的结果表明,新建交叠隧道施工下既有隧道的沉降变形大于水平变形,沉降变形峰值为2.36 mm,水平变形峰值为1.4 mm。

关键词： 流塑状粉质黏土   固结排水   换填沙袋地基   沉井   有限元分析   排水效率  

摘要： 为了探究一种加快沉井地基土体固结排水效率的施工方法及其对沉井结构受力安全性影响,基于南京长江河段某过江通道悬索桥锚碇大型沉井基础,开展实测和数值模拟分析,研究换填沙袋处理配合沉井对角浇筑方法在流塑状粉质黏土地基基础施工过程中的影响。结果表明:在沉井井壁和隔墙底部采取换填沙袋处理后,沉井浇筑和接高施工进度可不受粉质黏土排水固结过程控制,而主要取决于沉井结构混凝土强度的增长情况。换填沙袋地基处理可以提升固结排水效率,但容易出现地基不均匀现象,从而产生沉井结构受力安全性问题。

关键词： 桥梁加固   抗剪强度   推出试验   钢混黏结面   有限元分析  

摘要： 为研究预应力混凝土梁加固所用的外贴加劲钢板与混凝土黏结面的抗剪性能,开展了钢混黏结面推出试验及有限元分析。通过推出试验测得黏结面的剪力-位移曲线、抗剪强度和破坏形态。对比有、无加劲肋试件的抗剪强度,得出加劲肋对黏结面剪切受力性能的影响。通过参数化分析,得出影响黏结面抗剪性能的关键设计参数。研究结果表明,加劲钢板与混凝土通过A级胶相连的抗剪黏结强度约为2 MPa,极限滑移变形约为0.2 mm,胶黏层与钢板剪切粘结失效为其破坏模式。将黏结强度由2 MPa提高至4 MPa,黏结面抗剪强度提高约38%,提高黏结强度可改善黏结面抗剪性能。加劲肋会增大黏结面的局部剪应力,降低黏结面抗剪强度,加固设计中宜考虑加劲肋对黏结面抗剪强度的削弱作用。