关键词： 磁流变隔振器   三向隔振   动力学仿真   有限元分析   随机振动响应  

摘要： 磁流变材料具备优异的智能磁控特性,基于其开发的隔振器在复杂振动抑制领域具有广阔应用前景。目前,多数磁流变隔振器仅具备单向隔振功能,缺乏与三向隔振应用相结合的研究。针对此问题,文中采用理论计算、动力学仿真及有限元分析相结合的设计方法,基于传统橡胶及磁流变液材料,设计了一种应用于机载复杂振动工况下的新型磁流变三向隔振器件,并搭建了三向隔振系统进行实验。结果表明,设计的隔振系统在垂向与横向的随机振动衰减效率分别达到了93.93%与96.01%,展现出了良好的宽频随机振动隔振性能。文中针对磁流变隔振器提出的设计方法可同样应用于面向目标需求的其他形式隔振器设计。

关键词： 常导磁悬浮   电磁铁   空间相对位置   有限元分析  

摘要： 为了进一步提高磁浮车辆系统动力学仿真的准确性,有必要探明电磁铁在不同空间自由度及线圈电流影响下的电磁力特性。以中低速常导U型电磁铁为研究对象,基于电磁铁和轨道的实际结构以及磁性材料磁化特性,仿真分析电磁铁悬浮间隙、横移量、侧滚角、点头角、摇头角这5个空间自由度以及线圈电流对电磁力及力矩的影响。分析结果表明,在额定工作点附近,点头角和摇头角对电磁力的影响较小,侧滚角的增加导致悬浮力减小14%、导向力增大167%;电磁铁在侧滚角、点头角和摇头角的综合作用下可能产生不稳定的侧滚力矩;并且各空间自由度对电磁力及力矩的影响有明显的耦合现象;综合分析6个因素与电磁力的相关性,除电流、间隙和横移量的影响显著外,点头角对悬浮力的影响最明显,摇头角对导向力的影响最明显。

关键词： 斜齿轮   有限元   稳态温度场   热变形场  

摘要： 为了得到电驱传动斜齿轮的稳态温度场和热变形场,基于斜齿轮的啮合原理以及传热学、摩擦学等理论推导得到了斜齿轮啮合面的平均摩擦热流密度以及其他各表面对流换热系数的计算方法。基于APDL语言建立了斜齿轮参数化热分析模型,得到了斜齿轮的稳态温度场和热变形场,揭示了不同的齿轮模型对稳态温度场和热变形场的影响规律。研究结果表明,稳态温度场呈梯度变化,其中啮合面的温度最高,轮毂温度最低;在啮合面上存在两个明显的高温区域,分别位于两个双齿啮合区内;在齿高方向上,齿面温度呈类“M”形分布,主动轮啮入端双齿啮合区内的最高温度靠近齿根位置,而啮出端双齿啮合区内的最高温度靠近齿顶位置;在齿宽方向,齿面温度呈非对称分布,对于顺时针旋转的右旋主动轮,啮入端双齿啮合区内的高温区靠近齿轮的前端面,而啮出端双齿啮合区内的高温区靠近齿轮的后端面。由于变形的累积斜齿轮总体热变形量齿顶最大,轮毂最低,最大变形区域位于齿轮两端面附近。考虑啮合线方向的变形量时,在齿宽方向,后端面的热变形大于前端面,与温度沿齿宽分布一致。为了节约计算成本,在计算稳态温度场时可以用单齿模型代替全齿模型且具有较高的精度,但是计算热变形场时只有全齿模型才是准确的,其他模型均存在较大的误差。

关键词： 纤维混凝土   钢管加固   初应力   有限元   轴压性能  

摘要： 通过有限元方法研究内填纤维混凝土加固钢管柱轴压性能,分析钢管初应力、构件长细比、含钢率、内填混凝土强度等对加固柱受力性能的影响。结果表明:初应力的存在降低了加固钢管柱的轴压承载力,表现出初应力越大承载力降低越大的趋势;随着长细比的增大,初应力对加固钢管柱轴压承载力的影响越显著。通过引入承载力系数(K_(c))考虑钢管初应力对内填纤维混凝土加固钢管柱轴压承载力的影响,研究发现钢管初应力和长细比是影响K_(c)的主要因素,含钢率、内填混凝土强度等对K_(c)的影响为2%,计算承载力时可不予考虑。在此基础上,提出了考虑初应力影响的加固钢管柱轴压承载力计算式,计算值与试验值吻合较好。

关键词： 三维有限元分析   隐形矫治器形变趋势   侧切牙附件   隐形矫治器  

摘要： 目的:探讨隐形矫治器在上前牙内收过程中侧切牙上不同形状附件的生物力学表达,为改善临床设计提供思路。方法:通过三维有限元技术将CBCT数据进行体外仿真,分别在侧切牙上设计无附件(A1)、矩形附件(A2)、楔形附件(A3)和弯弧形附件(A4),利用Ansys计算相同载荷设计下侧切牙、牙列和隐形矫治器的三维变化及牙周膜等效应力(von Mises)分布。结果:侧切牙位移冠状向变化量A1>A4>A3>A2,矢状向变化量A3>A4>A1>A2,垂直向伸长量A4>A3>A1>A2;各组牙列整体位移呈现弓形趋势;隐形矫治器不同部位形变存在差异。A1与A2组牙周膜von Mises分布大致相似,A3组仅在根1/3舌侧区域出现应力集中,A4组牙颈部应力远大于A1组与A2组。结论:矩形附件与弯弧形附件在冠状向控制上具有优势,矩形附件在垂直向的控制效果最佳,附件受力面积与实际位移效率并不存在绝对关联,其受力面的形状会大幅度干扰具体力学表达效果。

关键词： 轴套   复合材料   有限元分析   试验设计   工艺优化  

摘要： 本文以6010自润滑轴套为研究对象,使用eta/DYNAFORM仿真软件建立实体平面板料网格多步成形仿真模型,分别采用DOE(design of experiment,试验设计)方法对复合材料轴套圈圆成形精度进行全因子仿真试验。根据试验结果,对轴套圈圆成形阶段中,开口缝和最大减薄率两响应进行多响应优化,根据优化结果进行仿真试验验证了优化结果的可靠性和仿真模型方法可行性。

关键词： 钢屋盖   有限元分析   施工模拟   承载能力   加固方案  

摘要： 以某奥体中心体育场钢结构屋盖为研究对象,对其加固及施工方案进行了分析。首先进行模型反建,并对该屋盖在施加新增荷载后的内力及变形进行分析,明确了需要加固的杆件范围。在此基础上,采用有限元软件对结构开展精细化分析,确定了包含加强节点、杆件和结构的加固方案,有效地改善了结构的传力体系,提高了结构的承载能力并降低了结构在使用荷载下的应力和变形。针对钢屋盖的不同部位,分别通过预应力锚索、增大截面和设置刚性圆管等方式进行加固,保证结构安全且满足建筑要求。除此之外,还对该加固方案对应的施工过程进行了有限元模拟,可为实际施工提供参考。经省运会工程实践验证,本项目的加固方法简单有效。

关键词： 渗流   有限元法   井点   奇异点单元  

摘要： 减压井是渗流控制的重要手段,减压浅井井底的入渗量不可忽略。在渗流场有限元有关井的计算中,含水层与井半径有巨大尺寸差异,只有将井周围的网格尺寸限制在厘米级或更少,才能达到合理的精度,但效率过低。为提高效率,分析时通常将井底简化为点源。由于点源附近的水头梯度极大,是奇异点,有限元中通常要进行等效处理才能保证全局的精度。提出了以零体积点元模拟点源的方法,该方法基于修正井水位法,利用点源解析解及四面体渗流单元,推导了点元单元的显式解。使用该点元单元模拟井底,可以在不失全局精度的条件下用大网格对点源进行模拟,避免了迭代计算,极大提高了利用三维有限元模拟点源的效率。详细介绍了该点元显式解的推导过程,验证其计算精度,并探究出简化计算方法的适用范围。最后介绍了该方法在实际排水减压抗浮工程中的应用。

关键词： 料仓   仓壳顶   集中载荷   稳定性   有限元分析  

摘要： 在料仓仓壳顶厚度的常规计算中,通常只考虑其单位面积上承受的平均载荷,包括基本雪压、仓壳顶自重等,未考虑质量较大的过滤器、管架平台等给仓壳顶局部稳定性带来的影响。这一问题在大直径料仓的计算中更为突出。为此,文章以1台直径15 m的大型料仓为例,对其仓壳顶在过滤器质量和大尺寸管线载荷影响下的稳定性进行了有限元分析,验证了较大的集中载荷对于料仓仓壳顶的稳定性的不利影响,并据此给出了工程设计中的合理化建议。

关键词： 甲状腺肿瘤   磁感应热疗   有限元分析   磁性纳米颗粒   亥姆霍兹线圈   多物理场  

摘要： 为在甲状腺癌模型仿真研究中探究磁感应热疗的效果,本研究选用亥姆霍兹线圈作为交变磁场发生装置,并以磁流体为磁性加热材料,根据Pennes生物传热方程,在COMSOL有限元仿真软件中进行三维建模,实现电场和温度场的耦合计算,得到磁感应热疗作用于甲状腺癌区域的电磁场和热场分布。仿真实验结果表明,甲状腺癌组织磁感应强度最大值为8 350.86 A/m,感应电场强度最大值为122.764 V/m,最小值为0.758 V/m。当在甲状腺癌组织中加入磁流体后,在外加交变磁场的影响下,组织温度急剧上升,400 s左右体温趋于稳定。肿瘤的中央组织温度为46.929℃,整个肿瘤温度均在42℃以上,其周围的健康组织温度均在42℃以下。本研究将为甲状腺癌磁感应热疗的临床应用提供重要依据。