关键词： 低地板   有轨电车   模态分析   有限元  

摘要： 为提高100%低地板有轨电车乘坐舒适性和安全性,需要在设计阶段研究其模态特性,为车体结构设计提供参考依据。本文建立该车型在连挂状态下的Mc车和M车有限元模型,对铝合金车体和整备车体开展模态仿真计算,得到车体各阶模态频率和振型,分析各阶模态下车体振动薄弱部位。对比分析铝合金车体和整备车体模态结果,得出如下结论:车上设备及内饰等附加质量可导致车体模态频率下降;设备安装位置越接近模态位移响应大的区域,对模态振型和频率的影响越大;结合车上有源设备工作频率分析,与车体固有频率不重合,避免形成共振。

关键词： 带电检测   绝缘子   零值   电场   阵列传感器   有限元  

摘要： 采用电场法可检测出绝缘子串零值片,而现有技术通常通过扫测整串绝缘子的电场分布曲线来找出绝缘子串零值片,这一方法操作难度大、效率低。文中提出通过探测绝缘子局部电场的方法来识别零值绝缘子,首先建立零值绝缘子检测仿真模型,得到含检测装置的绝缘子串电场畸变特性;然后,通过该特性获得零值片的局部电场识别判据;最后,通过设计传感器、探测装置验证仿真结果,并实现零值绝缘子的点测识别。研究结果表明,采用三阵列电场法可以实现零值绝缘子检测。装置长度应大于电场的畸变区间长度,对于文中研究对象可取130 mm;识别判据为探头1、3变化率小于10%,探头2偏差率小于50%。检测时,对于高压端和中压端,检测装置应为正对钢脚,在低压端应为正对伞裙。研究结果可为输配电外绝缘智慧运维提供理论支撑。

关键词： 土工格栅   道路基层   有限元   循环荷载   优化设置  

摘要： 为有效提升土工格栅加固层的承载力,考虑循环荷载作用,针对两种基层厚度和三个不同半径的圆形加载区域,变化土工格栅的埋置深度,综合采用三维有限元分析方法和理论分析方法进行土工格栅在道路基层中的优化设置分析。结果表明:无论基层厚度如何,当土工格栅埋置深度为1/2加载区域半径时,基层抗变形能力最强;当土工格栅埋置深度位于最大竖向应变位置时,道路基层厚度可以适当减少;当土工格栅置于骨料基层和路基之间的界面时,土工格栅加固效果会大打折扣。

关键词： 软体弯曲致动器   有限元分析   几何参数分析   控制变量法  

摘要： 软体机器人的性能主要取决于致动器,但现有软体机器人致动器存在结构欠优等问题。基于此,提出了一种结构简单、易于控制的气动软体弯曲致动器,其内部腔室为四圆柱直腔,外部约束为O形圈;并基于ABAQUS有限元分析,采用控制变量法研究气动软体弯曲致动器的壁厚、长度、气腔半径、气腔偏心距等9个几何参数对其弯曲性能的影响,得到了较优的几何参数。当致动器对单腔施加压力为200 kPa时,可得最大弯曲角124.22°,弯曲性能提高了51.65%。

关键词： 弧形钢闸门   支铰体系   启闭杆   静力学分析   模态分析  

摘要： 弧形钢闸门有限元结构计算中对支铰和启闭杆的不同简化处理方式,会造成闸门局部构件应力应变的结果差异,针对此问题,以贵州乌江某水电站溢流表孔三主横梁斜支臂弧形钢闸门为例,通过建立支铰体系间直接约束、创建柱坐标系、节点耦合和设置接触等4种连接方式,以及启闭杆结构直接约束、梁单元和实体单元等3种建模方式,综合对比了各建模方式对闸门静力计算结果的影响,在此基础上对该弧形钢闸门的静动力特性进行评价。结果表明:在支铰间设置接触连接方式的结果更为合理,建立柱坐标系约束及节点耦合方式的结果也较合理;启闭杆设置摩擦接触方法的位移结果更为合理,完全光滑的刚性域法的位移结果偏大,完全绑定的节点耦合方法的位移结果偏小。该工程表孔弧形闸门强度及刚度均满足规范要求,但各运行条件下闸门低阶振动频率与水流脉动主频较为接近。

关键词： 热防护材料   正交三向纤维预制体   纳米孔树脂   力学性能   有限元分析   渐进损伤  

摘要： 针对飞行器的极端防隔热承载需求,以正交三向石英纤维预制体为增强体、高强度纳米孔酚醛树脂为基体,制备出正交三向纤维增强纳米孔树脂基复合材料(3DIPC)。所制备的3DIPC具有中等密度(~1.46 g·cm^(-3))、较低的室温热导率(<0.30 W·(m·K)^(-1))和线烧蚀率(~0.15 mm·s^(-1))及优异的力学性能(拉伸强度>400 MPa,压缩强度>390 MPa,弯曲强度>300 MPa,层间剪切强度>30 MPa)。通过调整不同方向纱线的细度,系统地研究了纤维预制体细观结构改变对3DIPC力学性能的影响。结果表明:增大Z纱的细度可以提高3DIPC的压缩模量和层间剪切强度,但会导致其拉伸性能与压缩强度的降低;增大经纱的细度可以提高材料经向的拉伸与弯曲性能,但纬向的拉伸与弯曲性能呈降低趋势。最后,基于3DIPC的实际形貌建立了包含表面与内部结构的细观有限元模型,并结合复合材料的渐进损伤模型,采用ABAQUS有限元软件模拟了3DIPC的拉伸失效行为。结果表明:3DIPC的损伤始于纱线中的基体处,并随应变的增加扩展至纯基体与纤维。3DIPC的经纬向拉伸失效分别是由经向和纬向纤维断裂主导的,且表面Z纱和表面纬纱的纤维断裂是造成3DIPC在纬向拉伸前期损伤的主要原因。

关键词： 梳齿式桥梁伸缩装置   有限元分析   承载试验   优化设计   响应面法   直接优化法  

摘要： 为减少某型梳齿板伸缩缝的制造成本,利用有限元ANSYS Workbench平台对结构进行轻量化设计。首先对100%开口极限工况下的梳齿板伸缩缝进行静强度和刚度验算。其次根据行业标准对实际极限工况下的梳齿板伸缩装置进行承载力试验,验证仿真计算的正确性。最后选择对伸缩装置重量、应力和变形影响较大的参数作为设计变量,以装置的许用应力与变形作为约束条件,装置的总重量为优化目标,采用两种不同的优化方法对其进行轻量化设计并进行强度刚度验证。优化结果表明:优化后的总重量减轻38.06%,优化效果显著,且符合该装置的强度和刚度要求。互相对比两种优化结果,验证了方法的可行性及可靠性,为研究桥梁伸缩装置结构轻量化设计提供了参考。

关键词： 快速边界元方法   倾滑断层   沉积盆地   近断层效应   场地效应  

摘要： 基于快速边界元方法和三维运动学有限断层模型,对倾滑断层作用下复杂场地地震动进行求解。以三维近断层沉积盆地为例,采用频域内动力格林函数求解散射场的地震动,以频域内地震波的相位变化反映发震断层在时域内的动态破裂过程,突破了确定性震源难以模拟高频地震波散射的瓶颈,通过设计快速边界元方法频域-时域自适应逆变换程序得到时域内地震响应,在频域和时域内皆实现了基于确定性运动学有限震源模型的地震动快速边界元法模拟,量化分析了倾滑断层动态破裂下近场沉积盆地地震动的放大效应,揭示了地震的近断层效应与盆地效应的耦合机制。结果表明:近断层效应和盆地聚焦效应存在明显的耦合作用,显著影响了盆地区域地震动的空间分布,盆地中心点的地震动相较于断层附近输入地震动放大了3.97倍;永久位移随断层距离的增加而衰减;在沉积盆地区域内,地震动持时显著延长,软土沉积对外部输入的速度脉冲有放大作用,出现幅值较大的长周期速度大脉冲;沉积盆地会显著增大近断层强震集中性的分布范围。

关键词： 空间细胞培养   多路切换阀   计算流体力学   有限元分析   陶瓷阀  

摘要： 为了满足空间站环境细胞长期自动培养的需求,研制一款新型细胞自动培养装置,装置由微量泵、多路切换阀等组成。通过设计一款多路切换陶瓷阀,实现仅由一组泵阀自由切换多条液路。通过有限元仿真分析培养液、消化液和裂解液3种液体在多路切换阀内的压力、温度、流速等物理参数分布情况,确定最佳阀位布局,并优化阀体结构,以改善不同液体流入阀腔后分布均匀性。优化后多路切换阀内细胞培养液和消化液的压力和温度分布波动率均小于1%,流速稳定。裂解液温度分布变化在优化前为2℃,优化后小于0.01℃。液体流动更加顺畅,滞留现象减少。仿真结果表明:优化后的陶瓷阀有助于提升空间细胞培养的稳定性和经济性。

关键词： 声波式机械天线   甚低频   固有频率   有限元   磁电复合材料  

摘要： 声波式机械天线作为机械天线的重要类型之一,其谐振频率与固有频率高度耦合,而目前声波式机械天线受到材料尺寸限制,谐振频率较高,无法满足甚低频或更低频段的需求。为调控声波式机械天线的谐振频率,对声波式机械天线进行了振动建模,提出了增加单边固定约束、增加自由端质量和去除天线部分材料三种方法,并通过有限元仿真对所提方法进行了验证。结果表明,三种方法均能有效调控声波式机械天线的谐振频率,且与解析模型具有良好的一致性。通过应力分布研究了三种调控谐振频率方法对天线辐射的电场强度或磁场强度的影响,对声波式机械天线的设计具有重要参考意义。