关键词： 差温轧制   Al_(2)O_(3)夹杂物   有限元   子模型技术   内聚力模型  

摘要： 为研究轧制工艺对高强海工钢中夹杂物破碎情况的影响规律,对含夹杂物厚板进行了有限元分析,并采用热压缩变形实验对夹杂物演变进行了物理模拟。结果表明:Al_(2)O_(3)夹杂物的破碎是由与基体相接触的表面逐渐传导至心部,并在中间位置发生断裂;夹杂物尺寸越大,越容易破碎,当尺寸达到一定值时,尺寸对夹杂物破碎行为的影响会越来越小;相较于相同压下率下的等温轧制,差温轧制厚度方向变形更为均匀,更容易达到心部位置处夹杂物的破碎条件。热变形结果显示,大尺寸(Φ80~Φ100μm)夹杂物发生严重破碎,小尺寸(≤Φ5μm)夹杂物未发生明显破碎,与有限元模拟结果具有一致性。

关键词： 微电子机械系统(MEMS)   加速度计   双质量全差分结构   温度性能   有限元分析  

摘要： 微电子机械系统(MEMS)加速度计作为应力敏感器件,很容易受到外界应力的影响,尤其是对温度应力非常敏感,MEMS加速度计的温度性能成为了制约加速度计性能提升的关键因素。为了提高MEMS加速度计的温度性能,减小温度漂移,提出了一种新型的双质量、全差分MEMS敏感结构方案。通过双质量的差分效果,可以将外界温度变化引起的变形差分掉,从而降低加速度计的温度系数,提高温度性能。利用有限元仿真的手段,优化双质量结构的布局,验证加速度计的温度漂移结果。实验结果表明,加速度计温度性能得到了有效提升。

关键词： 吸力锚   承载力   有限元   海底管道  

摘要： 吸力锚是常用的深海结构的永久性锚固基础,其系泊点一般位于最优系泊位置。因其具有良好的承载性能和简便易行的安装方式,陵水深海项目采用吸力锚作为海底管道铺设的限位锚。由于限位锚的功能要求,与常用的吸力锚不同,其系泊位置位于锚固基础顶端。文中采用有限元的方法对顶部系泊的吸力锚的破坏模式进行研究,并将其与系泊位置位于最优系泊点的破坏模式进行了比较,提出了采用Randolph破坏模式进行顶部系泊的吸力锚的承载力计算方法,计算结果显示,利用该方法计算得到的承载力满足实际工程需求,与现场吸力锚的表现相吻合。

关键词： 换能器   热分析   有限元   失效   温度场  

摘要： 本文基于换能器传热理论,建立纵振换能器的瞬态热分析有限元模型,仿真换能器不同激励工况下的内部温度场分布。仿真结果表明,当换能器与外界环境温度达到热平衡时,连续波激励时换能器辐射面温度过高,导致换能器工作失效。采用适当占空比的脉冲波降低了换能器的整体温度,有利于换能器长时间稳定工作。本文对换能器的设计和试验具有一定的指导意义。

关键词： 有限元分析   疲劳仿真   大变形疲劳理论   本构模型  

摘要： 基于橡胶大变形疲劳理论提出了一套橡胶材料及其制品的疲劳寿命预测方法。该方法主要包括橡胶超弹性本构模型拟合以及有限元分析和疲劳仿真联合模拟2个步骤。由橡胶材料单轴拉伸疲劳实验数据使用最小二乘法拟合得到Mooney-Rivilin本构模型材料参数。文中开发了具有自主知识产权的CIAC-SAFE疲劳仿真软件,并根据材料参数联合开源有限元模拟软件模拟的方法预测了哑铃型橡胶薄片单轴拉伸工况下的疲劳寿命,通过与实验结果比较验证了联合模拟方法的准确性。通过静态模拟数据来等效计算稳态滚动工况载荷历程,应用大变形疲劳理论方法预测V型带式模型以及橡胶轮胎模型稳态滚动工况下的疲劳寿命,根据预测结果对橡胶带式无极变速器(CVT)及橡胶轮胎的结构设计提出了优化建议,这表明该方法可以用于橡胶产品的设计前期,为产品开发节约时间和成本,也为深入理解橡胶材料疲劳及失效提供理论参考。

关键词： 蠕变裂纹扩展   焊接接头   失配   有限元   材料拘束  

摘要： 高温焊接结构的蠕变裂纹扩展(Creep crack growth, CCG)是影响含缺陷焊接结构可靠性的重要因素。以P92钢焊接接头为对象,设计热影响区(Heat affected zone, HAZ)中心裂纹和HAZ/母材(Base metal, BM)界面裂纹模型的多种材料蠕变性能失配组合,研究蠕变性能不匹配对裂纹尖端拘束水平Q_(M)*以及CCG的影响机制。研究表明,对于HAZ中心裂纹,若周围的蠕变软材料受到裂尖的蠕变硬材料拘束,可能出现二次裂纹;若HAZ和BM的蠕变强度不变,增加焊缝(Weldingmetal,WM)的蠕变强度,仍会使BM的损伤增加。对于HAZ界面裂纹,若界面的蠕变软材料受到蠕变硬材料拘束,仍可能形成二次裂纹,但形成二次裂纹的倾向变弱。无论是HAZ中心裂纹还是界面裂纹,较窄的HAZ宽度会加剧失配效应。提出基于C*-Q_(M)*的材料蠕变性能失配下焊接接头CCG预测方法,并利用试验结果验证纳入拘束效应的CCG预测方法的准确性。该方法解决不同蠕变性能失配程度的焊接构件CCG速率的精准评估难题。

关键词： 柱贯通型   钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)   柱加固   有限元分析  

摘要： 为了研究经过预埋式外包钢板-增大截面加固后柱贯通型RCS节点的承载能力和受力机理,结合实际工程,通过有限元软件ABAQUS对钢箍板-增大截面加固体系进行模拟计算,分析了钢箍板-增大截面加固体系核心区在作为刚接节点与铰接节点两种工况的设计荷载作用下,各部分结构的应力分布、损伤情况和节点转角。计算结果表明,在两种设计工况的作用下,各部分结构均处于弹性阶段,距离屈服强度还有较大盈余,混凝土结构局部出现损伤。

关键词： 扩展台面   结构设计   一阶轴向共振频率   模态分析  

摘要： 振动台台面性能优劣直接关系到试验结果。本研究旨在对SAI60-H560B-16/LP型电动振动台的扩展台面进行设计,解决原台面一阶共振频率较低和有效使用面积较小的问题。拟定了两种扩展台面尺寸,分别为700 mm×700 mm和1000 mm×1000 mm,通过ANSYS建模并计算扩展台面前20阶共振频率以及在正弦振动载荷作用下扩展台面的等效米赛斯应力;对扩展台面的一阶谐振频率和加速度均匀性进行了实物测试。结果显示,两种尺寸的扩展台面一阶轴向共振频率较原台面提高,等效米赛斯应力均小于疲劳强度;所测5个控制点加速度均方根满足目标值。研究成果为其他振动台扩展台面的优化设计提供了参考。

关键词： 股骨颈骨折   股骨颈系统   内固定   非解剖复位   阳性支撑   有限元分析  

摘要： 背景:难复性股骨颈骨折很难获得解剖复位,作为一种新型内固定装置,目前关于股骨颈系统内固定治疗非解剖复位的股骨颈骨折尚是空白。目的:运用有限元分析方法,探讨股骨颈系统内固定治疗未能获得解剖复位的股骨颈骨折的生物力学稳定性。方法:收集一名健康女性成年人的髋关节CT数据,利用Mimics 21.0、Geomagic Wrap 2021和SolidWorks 2020制作Pauwels角分别为30°,50°和70°的解剖复位股骨颈骨折模型,将以上3个解剖复位模型的骨折近端沿骨折线向上移位2 mm,得到3个不同Pauwels角的阳性支撑模型;相反,得到3个阴性支撑模型。使用SolidWorks 2020制作股骨颈系统内固定,并与以上9个模型装配。使用Ansys 19.0软件进行有限元分析,记录2100 N应力下股骨和股骨颈系统的位移分布和最大位移、应力分布和最大应力。结果与结论:①Pauwels角为30°,50°,70°时,股骨颈系统最大应力均集中在螺栓与抗旋螺钉交界处,股骨最大应力集中在股骨内侧皮质,最大位移均分布于股骨头上部和股骨颈系统顶端;②Pauwels角为30°,50°时,股骨颈系统和股骨的最大位移和最大应力情况均为阴性支撑>解剖复位>阳性支撑;③Pauwels角为70°时,股骨颈系统的最大位移和最大应力情况为阴性支撑>解剖复位>阳性支撑;股骨的最大位移和最大应力情况为阴性支撑>阳性支撑>解剖复位;④随着Pauwels角的增大,阳性支撑的生物力学优势在减弱,但均优于阴性支撑;当Pauwels角为30°时,阳性支撑比解剖复位更稳定;当Pauwels角为50°时,阳性支撑与解剖复位的生物力学差异变得更小;当Pauwels角为70°时,解剖复位的稳定性略优于阳性支撑;⑤提示股骨颈骨折在术中若难以达到解剖复位,但已实现移位2 mm以内的阳性支撑,应用股骨颈系统内固定可以得到稳定的力学固定,但是需要避免阴性支撑复位。

关键词： 钣金件   概率热力图   抓取点生成   有限元分析  

摘要： 为快速确定钣金件抓取位置,提高抓取自动化程度,提出一种基于概率热力图的钣金件抓取点生成方法。基于钣金件与端拾器投影计算单因素概率热力图,评估钣金件与端拾器重叠程度、钣金件几何中心位置、钣金件表面起伏程度;融合各单因素概率热力图对概率热力图进行随机网格划分,并以数值最高处作为抓取位置;最后通过有限元仿真验证抓取点有效性。结果表明,所提抓取点生成与评估方法可以适应不同抓取工况,单次概率热力图计算及抓取点生成需1.58 s。Q345b钣金件被抓取最大形变为7.993 mm,最大等效应力为158.42 MPa,小于钣金件材料屈服强度。