关键词： 混合3D打印技术   应变传感器   传感集成结构   有限元分析   结构集成工艺  

摘要： 为提高嵌入式传感器与结构集成工艺的效率,课题组提出了一种从传感器嵌入式设计到混合3D打印的方案,用于快速制造传感集成结构。课题组利用熔融沉积成型(fused deposition modeling, FDM)和直书写(direct ink writing, DIW)相结合的混合3D打印技术打印嵌入式应变传感器;将试验中传感器测得的应变与有限元计算得到的应变进行对比。结果表明:打印的嵌入式应变传感器测得的应变与有限元计算得到的应变吻合良好,从而证明了课题组提出的混合3D打印技术的有效性和高效性。混合3D打印技术为传感器与结构集成工艺提供了一种效率更高、成本较低的方法。

关键词： 超高性能混凝土   预制梁   硫酸盐侵蚀   抗弯性能   有限元  

摘要： 为了研究5%硫酸盐浸泡不同时间段的超高性能混凝土连接预制梁力学性能,设计并制作了五根超高性能混凝土预制梁。通过抗弯性能试验,研究了浸泡不同时间硫酸盐溶液(0天,30天,60天,180天,390天)对于预制梁抗弯性能的影响。实验结果表明:浸泡过后预制梁与未浸泡的弯曲破坏形式相似,裂缝均出现了从支座处向受压区开展的趋向,随着硫酸盐浸泡时间的增加,破坏状态下的最大裂缝宽度呈现先降低后增大,随着硫酸盐浸泡时间的大跨度增大,试验梁裂缝开展的更为迅速,且前期裂缝增大变化更为明显。其整体刚度先增大后降低,试验梁均符合平截面假定,经过混凝土本构模型的建立,其压缩(拉伸)应力–应变曲线在腐蚀时间0~60天范围内呈现上升趋势,而之后出现整体下降的趋势,且侵蚀时间越长下降程度越来越大,下降的速度成倍增加,ABAQUS有限元数值模拟结果与试验结果吻合程度较高。

关键词： 永磁同步电机   负载转矩   抗扰动性能   径向基函数神经网络   干扰观测器  

摘要： 为了有效降低负载转矩波动甚至突变对永磁同步电机转速控制系统运行平稳性的影响,提高系统的抗负载扰动性能,提出了一种基于径向基函数神经网络(RBFNN)优化干扰观测的转速控制方法。该方法首先将负载转矩作为复杂运行工况对系统产生的干扰,基于系统逆设计干扰观测器;其次考虑到手动整定观测器滤波时间常数效率低、定值参数对复杂工况适应性差、抗负载扰动性能欠佳等问题,基于RBFNN自动优化观测器参数,实现负载转矩的精确快速观测;最后基于观测值进行前馈补偿以实现对负载扰动影响的抑制。结果表明,所提方法在提高整定效率的同时可实现负载转矩的精确快速观测,具有良好的抗负载扰动性能,与手动整定参数方式相比,其负载转矩观测速度更快、转速波动更小、响应更快。

关键词： 口腔种植体   有限元分析   牙槽骨改建  

摘要： 目的:探讨狭窄牙槽嵴中种植体舌侧平移后垂直或舌倾10°对种植体周围骨组织应力分布的影响。方法:建立狭窄牙槽嵴中种植体舌侧平移1 mm后垂直或舌倾10°植入的三维有限元模型为实验组;正中垂直植入为对照组。施加载荷并分析周围骨组织内应力分布。结果:种植体正中垂直植入时骨组织内应力最小最均匀,其次为舌侧平移后垂直、舌侧平移后舌倾。颊向舌载荷下种植体舌侧平移后舌倾比舌侧平移后垂直植入颈部颊侧皮质骨内拉应力峰值增大1.67倍、松质骨内增大0.99倍。结论:骨量充足垂直植入最利于种植体周围骨组织应力分布;狭窄牙槽嵴中种植体舌侧平移后垂直或舌倾10°对植体周围骨组织应力分布影响较小,可作为狭窄牙槽嵴种植方案选择的参考。

关键词： 酚醛树脂   残余应力   有限元   固化制度   复合材料  

摘要： 酚醛树脂复合材料被广泛应用于航空航天等领域,但固化后存在大量残余应力,导致材料力学性能下降。为了减少残余应力,提高改性酚醛树脂/玻璃纤维(MPF/GF)层压板的综合性能,通过建立有限元模型,详细讨论传热-固化、流动-压实和应力-变形模型,调整复合材料的固化制度,制备得到力学性能优良的复合材料。采用n级动力学模型和自催化模型建立了MPF/GF预浸料的固化反应动力学方程,研究了MPF的比热、黏度、玻璃化转变温度(T_(g))、热膨胀系数(CTE)和化学收缩系数(CCS)等物理参数与温度和固化程度(α)的关系。通过计算不同制度下MPF/GF复合材料的温度梯度和α,使用三维有限元软件得到一个优化的固化制度。与传统的固化制度相比,基于优化后的固化制度获得的MPF/GF复合材料的残余应力从32.10 MPa降低到25.98 MPa,降低了19.07%;玻璃化转变温度从290.25℃升高到304.18℃;玻璃态储能模量从3.89 GPa增加到4.21 GPa,提升了8.22%;橡胶态的储能模量从32.36 MPa增加到51.57 MPa,提升了59.36%。

关键词： 肱骨近端骨折   骨质疏松   髓内支撑   Multiloc髓内钉   骨水泥   有限元分析   生物力学  

摘要： 目的应用有限元分析技术,比较外侧锁定钢板联合聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥髓内支撑、外侧锁定钢板联合硫酸钙(CSC)骨水泥髓内支撑及Multiloc髓内钉治疗骨质疏松性肱骨近端骨折的生物力学特性指标。方法在1名老年骨质疏松女性(69岁,骨密度T值为-2.6)志愿者肱骨CT数据基础上建立骨缺损肱骨近端骨折的三维有限元模型,分别将外侧锁定钢板联合PMMA骨水泥髓内支撑(LLP-PMMA组)、外侧锁定钢板联合CSC骨水泥髓内支撑(LLP-CSC组)、Multiloc髓内钉(Multiloc组)3种不同内固定系统与骨折模型进行装配组合。模拟肱骨近端受力情况,对模型施加外展、内收、屈伸及旋转载荷。通过比较各组模型内植物的结构刚度、最大应力及应力分布、骨折断端位移及扭转角度评估不同内固定系统的力学稳定性。结果与Multiloc组比较,LLP-PMMA组和LLP-CSC组内收、外展、屈伸、逆时针旋转、顺时针旋转载荷下对应的结构刚度更强。在矢量载荷下,LLP-PMMA组和LLP-CSC组的内植物最大应力更小;在旋转载荷下,Multiloc组的内植物应力分布更均匀,最大应力更小。与Multiloc组比较,LLP-PMMA组和LLP-CSC组内收、外展、屈伸、逆时针旋转、顺时针旋转载荷下对应的断端位移和扭转角度更小。结论从有限元分析上看,外侧锁定钢板联合解剖状骨水泥髓内支撑占位器加强固定系统相较于联合Multiloc髓内钉固定系统具有更强的髓内支撑效果,生物力学性能更佳。

关键词： 廊桥   变截面钢箱梁   设计计算   有限元分析  

摘要： 以莆田市绶溪公园状元桥为例,根据公园景观规划,再深度挖掘莆田市独特的状元文化,将“斗拱”“歇山”等传统元素融入到桥梁设计方案,设计出满足桥梁建筑结构和现代美学的人行“仿古廊桥”。通过比选不同桥梁结构,确定了采用变截面钢箱梁匹配仿古廊桥为最佳设计方案。采用MIDAS/Civil软件对状元桥进行建模和结构计算分析,确定了廊桥方案的技术可行性,可为同类桥梁设计施工提供参考。

关键词： 激光切割机床   有限元分析   关键结构  

摘要： 通过激光切割机床关键结构的创建及有限元分析,深入研究了激光切割机床的吊装作业静力学分析。在吊装过程中,床身主要受到沿着吊装绳索向上的力,同时考虑了横梁、Z轴切割头的重量以及工作台的自重对床身的额外荷载影响。采用4个吊耳进行起吊,并设计了吊装加强工装以增强稳定性。通过单自由度约束防止刚体位移,滑块部分采用自由接触方式。分析结果显示,床身整体最大变形量为0.16mm,机床整体结构较为稳定。

关键词： 转向管柱   有限元分析   刚度   模态频率  

摘要： 随着中国汽车行业的发展,消费者的主观感受对乘用车产品的性能提出了越来越高的要求。在乘用车转向系统中,转向管柱刚度和模态频率性能会直接影响消费者的驾驶主观体验,因此对于乘用车转向管柱的刚度和频率性能优化研究十分必要。文章通过转向管柱产品零部件材料对比,选用乘用车转向管柱市面上最常用的两种铸造材料A380和AlSi9Cu3,基于Abaqus有限元分析手段,分析出两种不同材质对某一个内溃式转向管柱产品的刚度和模态频率的影响,结果指出在刚度和频率的维度上,A380材质均要略优于AlSi9Cu3材质。

关键词： 应变天平   轴向力元件   法向力干扰   优化策略   有限元分析  

摘要： 应变天平作为风洞测力试验中关键测量装置,针对其在大升阻比需求下法向力对轴向力输出干扰较大的问题,将天平结构布局参数带入到天平优化中对天平轴向力元件进行优化。通过有限元方法分析了天平法向力对轴向力的干扰产生原因,以法向力作用下天平的切线方向与X方向的夹角为中间量,分析了天平结构布局参数对轴向力受法向力干扰的影响。基于ISIGHT建立了天平优化流程,并将天平结构布局参数带入到天平优化中与轴向力测量梁和支撑梁参数同时优化。优化后结果表明与优化前的天平仿真结果对比,优化后天平法向力对轴向力的干扰减少了14.16%,轴向力输出应变更接近于目标应变值350。面对大升阻比天平,将天平结构布局参数加入到天平优化中能增强天平轴向力元件抗法向力干扰效果,可满足气动力精细化测量的要求。