关键词： 双囊泡   惯性迁移   有限元  

摘要： 采用基于流固耦合的有限元方法,对二维模型中的双囊泡组合在微管流中惯性迁移现象进行系统研究。研究结果表明:初始位置对称的两个圆形囊泡惯性迁移的平衡位置始终关于管道中央对称,且随着雷诺数(Re)的增加,其平衡位置会越来越靠近管道中央。其次,对由圆形囊泡和椭圆形囊泡组成的双囊泡体系,当圆形囊泡和椭圆形囊泡初始位置分别位于管道两侧时,圆形囊泡惯性迁移的平衡位置随着雷诺数的增加几乎不变,但椭圆形囊泡向管道中心偏移并跨过中心向管道另一侧偏移,最后随着雷诺数的增加而缓慢向壁面移动,并在Re≥500时,椭圆形囊泡的径向位移达到最大值。当圆形囊泡和椭圆形囊泡位于管道同侧时,随着雷诺数的增加,无论椭圆形囊泡是前置或后置,其最终平衡位置更接近管道壁面。根据囊泡的受力阐释了其背后的物理机制,相关结果可促进惯性微流控技术在囊泡的精准分离和操控等方面的应用。

关键词： 深水测试平台   管道冲蚀   Tulsa模型   有限元分析   冲蚀速率预测模型   影响参数  

摘要： 深水测试平台地面管道易受高压携砂介质冲蚀损伤,准确预测其冲蚀速率,对保障其运维安全具有重要意义,但常用Tulsa冲蚀预测模型主要针对碳钢和铝材,不适用于深水测试平台地面管材为低合金钢AISI4130特殊材质的冲蚀预测。为了扩大Tulsa模型在深水测试平台地面管道冲蚀速率预测的适用性,采用显示动力学方法建立了颗粒冲击靶材的有限元模型,考虑颗粒冲击速度与冲击角度对冲蚀预测模型关键参数的影响,从而改进Tulsa模型中的关键参数,最后将改进后的冲蚀速率预测模型计算结果与文献实验数据以及Tulsa模型计算结果进行了对比。结果表明:①颗粒冲蚀靶材的机理主要是切削和变形磨损,冲蚀速率随颗粒冲击角度增大呈先升高后下降趋势,最大值出现在30°;冲击速度增加引起冲蚀速率呈幂函数升高;②通过模拟颗粒多角度冲击靶材的情况,得到了更加准确的颗粒冲击靶材的分段多项式函数,相较原Tulsa模型仅通过10°与15°两种冲击角度试验,拓宽了Tulsa模型在深水测试平台地面管道冲蚀速率预测的适用性,其中分段角度为30°,与冲蚀速率最大值出现在30°的冲击角度相对应;③颗粒冲击速度较大时(大于10m/s),改进后的预测模型计算结果优于Tulsa模型计算结果,且相对误差随冲击速度的升高而减小,表明本文预测模型适用于深水测试平台介质高速流动的实际工况。

关键词： 铝合金电缆   有限元模拟   压接   残留应力   蠕变速率  

摘要： 采用ABAQUS软件,通过有限元法模拟了常用标称截面为240 mm^(2)铝合金电力电缆导线压接接头处导线表面的应力和应变。模拟结果表明:在连接管与电缆导体间隙为1.0 mm~1.7 mm范围内,压接电缆导线表面的残留应力在压接范围内呈非均匀分布,以中间截面为中心,距离中心约20 mm处残留应力较大,最大值约50 MPa;距离中心20 mm~42 mm处残留应力较小,连接管端部5 mm范围内残留应力又变大。随着间隙由1.0 mm增大至1.7 mm,压接导线的轴向延展应变量由12.62%降至3.12%。以模拟获得的最大应力50 MPa和运行温度90℃为蠕变实验参数,将与铝合金绞线相同退火状态的压缩蠕变试样按模拟应变量进行预压缩后进行压缩蠕变实验,实验结果表明:退火导线经压接变形后,蠕变变形量减小,第二阶段蠕变速率降低,且预变形量越大,第二阶段蠕变速率越低。

关键词： 三维比例边界有限元法   八叉树网格   弹塑性   屈服准则   硬化问题  

摘要： 为了研究三维复杂结构的非线性硬化问题,在考虑关联流动准则的Von Mises塑性屈服准则和各向同性/随动硬化准则的本构模型中,引入一致切线模量,并基于比例边界有限元方法和平衡八叉树算法对本构模型进行求解。采用Newton-Raphson迭代法求解位移和应力的非线性方程,为了减少计算量,仅在比例中心点执行并储存迭代过程的变量,同时采用Fortran语言编制了求解程序。两个算例计算结果表明,该模型的计算结果具有较高的准确性。

关键词： 玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)模壳   不排水加固   钢筋混凝土(RC)墩柱   有限元   参数分析   恢复力模型  

摘要： 为研究玄武岩纤维增强聚合物(basalt fiber reinforced polymer, BFRP)模壳不排水加固钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)墩柱抗震恢复力模型,在拟静力试验基础上,采用OpenSees有限元软件对模壳加固墩柱进行数值分析,主要研究参数为填充层混凝土强度、模壳厚度、加固高度、轴压比。研究表明:填充层混凝土强度等级越高,墩柱抗震性能有所增强,但C40以上的填充层混凝土强度等级墩柱的抗震性能较为接近;模壳加固厚度较大墩柱的抗震性能优于厚度较小墩柱;当模壳加固高度较高时,墩柱的抗震性能较好,当加固高度大于2~3倍原墩柱塑性铰高度时,抗震性能提升效果趋于稳定;轴压比越大,墩柱的刚度退化较快,不利延性发展。后通过数据回归分析,建立了BFRP模壳加固RC墩柱恢复力模型,对比可知,恢复力模型与试验曲线拟合较好,能有效反映加固墩柱的滞回性能,可为此类结构的抗震性能分析提供参考。

关键词： 股骨颈骨折   骨缺损   有限元分析   模态分析   内固定  

摘要： 目的 探讨不同内固定方式治疗股骨颈骨缺损骨折的静力学特征以及固有和约束模态对内固定的影响。方法 首先基于CT图像建立伴有股骨颈内固定系统(femoral neck system,FNS)和倒三角空心钉(cannulated screw,CS)两种不同内固定装置的股骨颈骨折模型与股骨颈骨缺损骨折模型,然后模拟3倍体重载荷下,不同骨折内固定模型的应力、位移分布及峰值以及模态下的位移峰值、频率以及固有和约束模态振型。结果 两种内固定方式下,股骨颈骨缺损骨折的内固定应力峰值(337.69 MPa,618.58 MPa)显著高于股骨颈骨折模型(149.38 MPa,300.57 MPa),股骨头应力峰值(107.75 MPa,93.78 MPa)与位移峰值(5.244 mm,4.415 mm)也都高于股骨颈骨折模型[(95.73 MPa,85.64 MPa),(4.367 mm,3.478 mm)]。在骨折类型相同的情况下,FNS内固定模型相比CS内固定模型具有更低的位移峰值以及更加均匀的应力分布。模态分析结果显示,振动对于内固定的稳定性有一定影响,约束模态的振型频率范围要小于固有模态。固有模态下FNS的位移峰值较CS降低了6.99%,约束模态下位移峰值降低了14.02%。结论 骨缺损会严重破坏内固定的力学环境,无论是普通骨折模型还是骨缺损骨折模型,FNS固定的静态与动态特性都要优于CS固定。临床治疗中要考虑股骨及内固定器械的固有、约束频率所产生的影响,避免因共振而造成内固定失效等问题。

关键词： 有限元分析   淬火吊具   大型锻件   热处理  

摘要： 设计了一种新型的井式热处理炉用淬火吊具,可适用于大高径比压力容器用筒体零件的热处理。采用传统力学计算与有限元分析相结合的方法,对淬火吊具的受力和形变进行研究,并对吊具的强度进行校核。实践结果表明,淬火吊具设计合理、安全有效,使用此淬火吊具可顺利地完成大高径比筒体类零件的调质热处理。

关键词： 天线罩   有限元分析   动力学设计分析方法   冲击响应  

摘要： 结合某型号天线罩,采用ANSYS有限元分析软件,运用动力学设计分析方法(DDAM)对天线罩进行了纵向、横向和垂向的冲击响应分析,考察罩体结构在冲击载荷作用下的应力和位移响应。结果表明:天线罩在垂向冲击载荷作用下的位移和应力响应最大,其最大Mises应力为42.1 MPa,小于材料强度,其和位移最大值为40.356 mm,满足结构刚度要求,因此该天线罩在冲击载荷作用下结构安全可靠,能够满足正常工作需求。

关键词： 有限元   土工模袋   界面剪切   模袋尺寸  

摘要： 模袋筑坝安全稳定性与模袋体界面强度密切相关。基于ABAQUS有限元析软件,建立模袋体界面剪切模型进行剪切试验模拟,分析了模袋体界面剪切过程中的剪应力、剪位移变化规律以及不同尺寸对界面剪切强度影响,并将数值模拟结果与室内剪切试验结果进行了对比验证。结果表明:模袋体界面剪切是一个渐进屈服破坏的过程且剪切面中间部位的塑性变形最大;数值模拟能够较好的反映出模袋体的剪切变形规律;大尺寸模袋体界面抗剪强度相较于小尺寸模袋体强度有所增加,且主要体现在界面摩擦角的增大;剪切过程中大尺寸模袋体界面剪应力存在明显峰值并出现应变软化现象。结论对工程中尾砂充填模袋筑坝具有一定指导意义。

关键词： 黑箱函数   多目标优化   响应面模型   径向基函数   聚类  

摘要： 针对昂贵黑箱多目标优化问题,文章提出一种在迭代中使用多种采样策略平衡局部搜索与全局搜索的代理模型方法.在一般的代理模型算法框架下,文章提出的算法使用径向基函数插值模型进行逼近.在算法迭代过程中,执行局部搜索辅助的目标值策略,该策略通过构造多个近似Pareto前沿面,选取多个填补近似前沿面上空隙的值作为候选目标值,并根据已估值决策向量和已有目标值的信息确定新目标值,以及在对应的候选采样点周围进行局部搜索.此外,在代理优化采样策略中通过聚类方法增强采样点的多样性.在58个包括高维和低维问题的标准测试问题及两个实际问题上进行的数值实验说明了所提算法的有效性.