关键词： 螺栓   失效分析   有限元   过载   预防故障  

摘要： 飞机锁闭机构的连接螺栓在修理过程中发生断裂,利用体视显微镜、扫描电子显微镜、金相显微镜、能谱仪等,对断裂螺栓断口及螺牙的宏微观形貌、微区成分、金相组织、显微硬度等进行分析,并与未断裂螺栓进行对比,探究其断裂原因。结果表明螺栓断裂原因为过载。由于工艺文件中未明确力矩要求,为研究拧紧过程中螺栓应力分布情况,确认合理的拧紧力矩数值,通过有限元进行仿真模拟分析。结果表明,计算所得的最大应力位置与实际断裂部位吻合,验证了过载是螺栓失效的主要原因。由此确定合理的装配力矩应不超过12 N•m,改进工艺后未再发生断裂。

关键词： 直升机   挂钩   有限元分析   优化设计  

摘要： 挂钩作为直升机吊挂投放系统的重要部件,对完成直升机的投放任务有着非常关键的作用,合理的挂钩结构有助于提高吊挂投放系统的承载能力。利用SolidWorks建立了挂钩的三维模型,联合ANSYS对挂钩进行了有限元分析和结构优化设计。优化完成后,在吊挂系统满足设计要求的前提下,挂钩减重23.9%,实现了挂钩和整个吊挂投放系统的轻量化。

关键词： 种植体长度   植入深度   应力   有限元  

摘要： 目的:应用三维有限元分析法分析Ⅲ类骨质中种植体长度及植入深度对周围骨组织生物力学的影响。方法:利用建模软件Mimics等建立直径为5 mm、长度分别为8和10 mm的平台转移型种植体,并将种植体颈部平台置于平牙槽嵴顶、牙槽嵴顶下1 mm和牙槽嵴顶下2 mm的颌骨中,共包含6组三维模型。分别对每个模型给予垂直225 N及斜向200 N的载荷,研究种植体周围骨组织Von Mises应力/应变峰值及分布特征。结果:应力云图显示应力/应变主要集中在种植体颈部平台周围的骨质中,当种植体颈部平台位于牙槽嵴顶下1 mm时,皮质骨顶端区域应力/应变分布范围最小。在同一种植体长度下,随着种植体颈部平台下移,皮质骨应力/应变峰值先增大后减小,松质骨的应力/应变峰值逐渐增大,牙槽嵴顶端应力均逐渐减小。当种植体颈部平台位于牙槽嵴顶下2 mm时,松质骨所受应力/应变峰值超过松质骨生理强度安全范围上限。种植体长度增加,种植体周围骨组织应力/应变减小。种植体颈部平台植入深度比种植体长度对周围骨应力的影响更大。同等条件下,斜向加载Von Mises应力/应变峰值均大于垂直加载。结论:两种长度种植体的力学结果相似,植入深度对种植体-骨界面的影响大于种植体长度。颌骨可用高度一定时,长度8 mm、植入深度1 mm的种植体更有利于种植体周围骨组织及软组织保存。

关键词： 锚泊系泊   加强结构   有限元  

摘要： 由于锚泊系泊设备作业条件变数多,致使船舶在该区域的结构受力较为复杂,因此对该区域船体的加强结构设计和强度分析应当重点关注。本文以一艘62 m沿海客船为研究对象,重点阐述了其首部锚泊系泊设备区域船体加强结构设计与有限元仿真计算。通过对锚泊系泊设备各作业工况的受力分析与计算,并基于计算结果进行优化设计,使其最终结构强度满足规范要求。

关键词： 颅骨畸形重建   曲率分布   有限元分析   手术导板  

摘要： 小儿颅骨畸形影响患者容貌和发育,并会导致局部触痛、易怒、不安等症状,需要通过手术重建出规则的颅骨形状。但目前手术方案设计多依据医生的经验,缺乏标准的目标形状作指导,手术时间长,重建效果需要提升。针对这一问题,利用曲面的主曲率和高斯曲率分布为依据,对正常的颅骨形状特征进行曲率分析,获得了分区域的曲率值分布范围;通过有限元及实体仿真实验,研究了不同接触结构及不同骨瓣参数对重建模型力学性能的影响;针对具体病例,基于计算机断层扫描(CT)图像重建颅骨三维模型,并进行曲率分析,与正常颅骨曲率分布进行比较,制订出重建修复方案,并设计和打印手术切割模板,临床手术时在模板引导下完成重建手术。实际应用表明,术前额骨部位高斯曲率极值为-0.05200和0.00023,术后降低至正常范围,颅骨重建的效率和形状恢复效果得到了显著提高。

关键词： 封帽   胶   有限元   结构优化  

摘要： 阐述了微电子封装气密性要求,提出了绝缘密封技术中胶型的筛选条件。通过制定试验流程,对比样品试验前后剪切力及漏率的变化,验证了不同型号密封胶密封性能及可靠性。通过ANSYS软件建立管壳有限元模型,分析了温度循环过程不同尺寸胶粘封帽管壳应力分布情况。基于管壳应力仿真结果提出结构优化方案,通过对比试验结果与仿真结果验证了结构优化的正确性。

关键词： 基坑开挖   隧道变形   有限元分析   变形控制  

摘要： 为研究地铁深基坑邻近隧道施工时既有隧道的受力与变形特性,以南京地铁9号线管子桥站基坑工程为背景,通过三维有限元分析,研究基坑开挖引起的既有隧道的受力与变形特性,计算结果表明:地铁基坑开挖引起的既有隧道最大沉降值为7.32 mm,最大水平位移为5.74 mm,隧道变形满足相关规范要求;隧道主体沿Y方向和Z方向产生的位移远大于沿X方向产生的位移;基坑开挖时,隧道敞开段与暗埋段会产生沉降差异,施工时应采取相应措施控制沉降差.

关键词： 溢流表孔   泄水建筑物   三维有限元法   数值模拟   严寒地区  

摘要： 溢流表孔作为拱坝重要的泄水建筑物,对大坝安全运行具有重要的作用。以某拱坝溢流表孔为例,该表孔地处高纬度严寒地区、结构复杂且地震烈度高,通过三维有限元法对表孔在不同工况下的静、动力应力进行计算分析,根据计算结果,对表孔结构进行配筋设计,确定受拉钢筋的布置方式及配筋量,使表孔结构钢筋布置满足承载力及正常使用要求。研究结果可为类似工程配筋设计提供参考依据。

关键词： 水下游动机械臂   动力学建模   反馈线性化   径向基函数神经网络  

摘要： 水下游动机械臂(underwater swimming manipulator,USM)是一种由水下蛇形机器人和矢量推进器组成的新型水下机器人。USM系统具有高度非线性、强耦合以及不确定性等特点,其动力学模型难以精确建立。因此,实现USM的高精度镇定控制存在挑战。针对这一问题,本文基于反馈线性化和自适应径向基函数神经网络(radial basis function neural network,RBFNN),设计了一种动力学控制方案以实现USM的镇定控制。首先,介绍了USM平台结构,基于Lagrange方程给出了USM的动力学模型,并推导了USM的矢量推力系统模型。然后,设计了基于反馈线性化和RBFNN的动力学控制器,并通过反步法自适应更新RBFNN的权重。其中,权重自适应更新RBFNN用于实时估计系统未建模部分、参数误差以及外部扰动,从而对动力学控制器进行补偿。此外,为了将动力学控制器提供的广义力和力矩转换成各个执行器的控制输入,给出了推力分配策略。最后,进行了湖泊实验,分别对USM的I构型和C构型镇定控制,文章所提出的控制方案在两种构型下的稳态误差均小于0.08 m和10°,验证了所提出的USM六自由度镇定控制器的有效性。

关键词： 厢式货车   铝合金   有限元分析   刚度分析  

摘要： 交通领域作为最大排放源之一,汽车轻量化成为实现双碳目标的有效途径。将9.6m中型厢式货车厢体设计变更为铝合金材料,建立该车厢的三维模型及有限元模型,针对厢体不同构件特点划分不同网格,并在国家及行业标准的测试工况下进行结构分析,确保厢体所受应力及残余变形满足标准。仿真结果表明:该车厢既满足原有安全可靠的要求,也具有更小体积质量、更耐腐蚀、更大冲压塑性等特点。