关键词： 舷侧肋骨   趾端   粗网格分析   细网格分析   优化设计  

摘要： 以某82 600 t散货船为研究对象,采用三舱段粗网格有限元分析法校核屈服强度和屈曲强度,对不满足强度要求的区域进行优化设计,在所有舷侧肋骨都满足规范设计要求的前提下,使结构尺寸基本达到最优值,结构重量明显减轻。然后参考规范的细节设计标准要求,设计上下趾端,再进行细网格分析计算趾端局部强度,通过不断优化上下趾端的结构尺寸和局部加厚等,最终趾端结构强度满足规范设计要求,结构优化基本达到极致。

关键词： GIS运输   有限元分析   振动与冲击   预应力   随机振动  

摘要： 以某126 kV GIS为研究对象,对其运输振动与冲击特性进行分析研究。首先建立GIS运输单元三维实体结构模型并进行合理的简化,使用ANSYS Workbench软件对GIS运输单元进行振动工况下带有预应力的模态分析与随机振动分析,得到固有频率和各部件的机械强度。分析结果显示:各部件均满足机械强度要求,其中底座的最大等效应力为153.5 MPa,对应的安全系数最小为1.53;其次对GIS运输单元进行异常冲击工况下的试验及仿真分析。结果显示:在瞬时冲击加速度达到6.7 g时,GIS设备仍能保证性能完好,抗冲击性能高于产品要求(加速度值3 g)的标准。通过对GIS在振动工况和冲击工况下的分析研究,较全面地考核了GIS的运输性能,对确保GIS的运输安全具有非常重要的现实意义。

关键词： 往复压缩机   飞轮矩   曲轴扭振   结构动力学   有限元分析  

摘要： 以某4列往复压缩机为研究对象,提出一种关于飞轮和电机的不同飞轮矩配比对曲轴扭振影响的研究方法。基于结构动力学基本理论,建立不同飞轮矩配比的几何模型,并通过有限元分析软件ANSYS进行模态分析,求解轴系扭转固有频率对应不同谐次下的的频率比,得出轴系一阶扭转固有频率整体变化趋势,以及在不同谐次下飞轮矩配比对轴系扭转共振的影响。研究结果表明:总飞轮矩和转速不变,电机飞轮矩逐渐增大:一阶扭转固有频率先减小后增大;谐次量级先减小后增大;每一谐次都呈现出单调变化的趋势,且变化趋势关于中间量级的谐次对称。在满足设计需求的基础上,选择合适的飞轮矩配比不仅可以减小曲轴扭振发生的几率,且具有一定的经济性。

关键词： 集装箱式储能   电池舱   有限元分析   抗震性  

摘要： 随着新能源发电设备(风电、光伏等)装机量增长,集装箱式储能技术得到迅猛发展,但其能源电网消纳、调峰能力不足的问题也应运而生。集装箱储能系统主要由电池舱、升压舱组成,其中电池舱对于整个储能系统运行的安全及可靠性起决定性作用。文章主要对储能系统电池舱做了总体设计说明和理论热计算,得出了系统在实际运营环境中所需的冷却参数及空调功率选型,并利用ANSYS有限元分析软件对其进行了静载荷校核及抗震性系统性研究,验证了整个系统在国标7度抗震防烈度下的可靠性,研究结果对项目实际运营提供了安全依据。

关键词： 结构优化设计   轻量化设计   碳纤维复合材料   有限元分析   星载二维转台   遗传算法  

摘要： 星载二维转台是空间相机等光电设备的主要承载机构,U型架是转台的关键支撑部件。为了对星载二维转台U型架进行结构优化与轻量化设计,研制高承载比和轻量化的星载二维转台,本文设计了一种用于星载二维转台的碳纤维复合材料U型架。首先,利用碳纤维复合材料代替钛合金材料,结合考虑工艺性,设计了一种变截面管状结构U型架。接着,按照基于铺层工艺的有限元建模方法对碳纤维U型架进行有限元建模与仿真分析。然后,试制U型架样机并通过模态试验验证有限元模型的准确性。最后,提出一种理论分析法、遗传算法、有限元法相结合的三级优化方法对碳纤维U型架铺层角度、铺层厚度与铺层顺序进行优化设计。结果表明:模态试验与仿真得到的U型架振型完全一致,频率相差在5%以内。初始设计的碳纤维U型架比钛合金U型架质量减少了45.7%,通过对复合材料铺层的优化设计,使U型架质量进一步减少了13.8%,固有频率提升了10.14%。本文所采用的复合材料建模与优化方法正确,设计的碳纤维U型架满足星载二维转台轻量化设计需求。

关键词： 碳纤维增强复材   密拼   叠合板   传力机制   静力试验   有限元分析  

摘要： 为解决装配式混凝土叠合板预制底板有外伸钢筋带来的制造、运输及施工复杂等问题,在普通密拼叠合板的研究基础上提出了板底拼缝粘贴碳纤维增强复材条带的密拼接缝方式。通过6块四边简支的矩形单缝密拼双向叠合楼板静载对比试验和有限元模拟分析,对叠合板拼缝处的传力机制进行了分析研究,结果表明:与普通密拼叠合板相比,在拼缝位置粘贴碳纤维复材可协助拼缝两侧混凝土有效传递应力。碳纤维增强复材-混凝土密拼叠合楼板拼缝处传力机制随荷载的增加而发生变化,持载初期主要通过碳纤维复材对拼缝两侧混凝土进行应力传递;随着荷载增加,叠合面的附加钢筋向两侧传荷的能力增强,但碳纤维复材仍承担主要拉应力;加载后期碳纤维复材发生剥离后,拼缝处附加钢筋和桁架钢筋、底部纵筋构成了新的空间传力体系。

关键词： 气膜冷却   Bezier曲线   径向基函数神经网络   遗传算法   数值模拟  

摘要： 提出一种基于Bezier曲线的气膜冷却孔出口参数化构型方法,通过调整Bezier曲线的控制点,改变气膜冷却孔的出口形状。采用拉丁超立方抽样(LHS)和数值模拟的方法,获得大量不同气膜冷却孔出口形状下的气膜冷却效果,结合径向基函数神经网络(RBF-NN)所构建的预测模型和遗传算法(GA)进行气膜冷却孔出口形状优化。结果表明:优化后的气膜冷却孔可以有效抑制肾形涡对(CVP)的强度与大小,减小冷却气流与热主流的掺混损失;优化后的气膜冷却孔具有扩张的冷却通道,降低了冷却气流出口法向上的动量,有效抑制了冷却气流对于热主流的穿透,提升了气膜冷却效率;在吹风比M=0.91的情况下,最优孔形的气膜冷却效率较圆孔和扇形孔分别提升了40.48%和17.82%。

关键词： 足球鞋   鞋面硬度   有限元分析   生物力学   数值模拟  

摘要： 目的利用有限元方法进行击球过程模拟,探究鞋面硬度对足部受力和球运动的影响。方法建立骨骼、软组织、足球鞋和球的实体模型,借助红外高速运动捕捉系统测试足背内侧击球时的运动学参数,将足速度和足、球之间的位姿关系加载到有限元模型中,从而完成击球模拟。结果不同的鞋面硬度对球的旋转速度产生影响,而对球的平动速度几乎无影响。鞋面硬度增加导致足背压力逐渐上升并趋于稳定,最大压力差异为200 N。第1、第5跖骨应力分别升高了40.07%、16.2%,第3、第4跖骨应力分别下降了22.96%、4.64%。结论不同的鞋面硬度对球运动状态具有显著影响。相较于硬度较高的鞋面材料,硬度较低的鞋面材料能够有效减少足背压力,也有助于减少对骨骼应力的影响,从而降低长期穿着可能导致的损伤风险。

关键词： 采煤机   齿轨轮   齿形   啮合特性   有限元分析  

摘要： 针对目前采煤机国产齿轨轮寿命低于进口齿轨轮的问题,运用ABAQUS仿真分析软件完成了两种齿轨轮接触强度分析,结果表明,进口齿轨轮整个啮合过程中的最大应力低于国产齿轮,体现出进口齿轨轮复合曲线齿面的接触性能是优于国产齿轨轮渐开线齿面的。同时,进口齿轨轮的齿顶圆直径、齿厚和齿根厚度方面均优于国产齿轨轮。故啮合接触应力低和结构尺寸大是进口齿轨轮使用寿命高于国产齿轨轮的主要原因,是国产齿轨轮优化的重点考虑方向。

关键词： 波纹管   气动软体驱动器   三元模型   滑模控制   径向基函数神经网络  

摘要： 针对一款波纹管型气动软体驱动器,提出了一种基于改进三元模型的滑模控制方法,并使用RBF神经网络补偿扰动以实现该型驱动器在竖直方向上对期望轨迹的跟踪控制。首先搭建波纹管型气动软体驱动器实验平台,测试并分析该驱动器的动态特性,基于上述动态特性提出波纹管型气动软体驱动器的改进三元模型;然后利用采集到的实验数据,基于最小二乘算法对其进行参数辨识,从而获得所提模型的参数;进而结合改进三元模型设计滑模控制器,使用RBF神经网络对集总扰动进行补偿,并利用Lyapunov方法分析系统的稳定性;最后通过一系列实验验证了所提方法的有效性。