关键词： 复合材料   多尺度结构   介电性能   有限元理论   柔性器件  

摘要： 介电电容器具有重量轻、充放电速度快、功率密度高等优点,在航空航天储能器件领域的作用日益凸显。采用模板法与电泳沉积法相结合制备了多尺度结构的柔性复合电介质材料钛酸钡/聚二甲基硅氧烷(BTO/PDMS),研究了其微观无序、有序结构对介电性能的影响,并通过理论模拟对其介电与介电强度性能进行了系统分析,为提高复合电介质储能密度的研究提供了理论铺垫。结果表明:当BTO含量达到10.16%(质量分数)时,复合材料的相对介电常数在1000 Hz时提升到85(纯PDMS的相对介电常数仅为2.75);当BTO的体积分数在5%∼20%之间变化时,介电常数随BTO含量的增加呈线性增加;此外,通过调控BTO形貌的有序定向结构(如四方或蜂窝定向结构),介电性能得到提升,某些特定方向的介电强度性能显著提高;将聚偏氟乙烯(PVDF)和PDMS复合形成核壳结构,常数略有提升,填料与基体的介电性能差异减小,介电强度性能得到提升。

关键词： 船冰碰撞   极端载荷   船体梁   结构强度   有限元分析  

摘要： [目的]针对船体梁与冰层相互作用后的结构强度变化问题,提出骑冰工况下船体梁结构强度分析方法,揭示相应的结构强度特征。[方法]首先,建立船体梁结构强度分析模型,并根据各分段属性建立对应的船体梁载荷分析模型;然后,在载荷分析模型中求解得到骑冰工况的浮力分布并代入结构强度分析模型中,以考虑骑冰带来的浮力变化;最后,施加重力及冰层支反力,进行结构强度计算,并分析抬升位置和抬升高度对船体梁浮力、剪力、弯矩以及局部应力分布的影响。[结果]结果显示,当船首抬升高度变化时,船体梁存在浮力与剪力不随抬升高度变化的点,该点分别位于船体梁后半段以及船中;当抬升位置位于球鼻艏时,该部位的舷侧外板更接近于垂直,不利于抵抗冰层支反力,导致高应力面积相对较大,更危险。[结论]采用所提方法能够计算船体梁结构在船首大幅度抬升情况下的结构响应,计算效率高,可初步判断危险骑冰工况下船体梁的结构强度。

关键词： 钢便桥   贝雷梁   有限元分析   承载能力极限  

摘要： 为研究贝雷梁钢便桥的上部结构及下部结构的结构受力特性,采用有限元软件Midas/Civil对某贝雷梁加钢管柱钢便桥进行建模分析,得到分配梁、贝雷梁、钢管柱等应力参数,根据容许应力法,对各构件进行验算。计算结果表明,原方案支座处贝雷梁竖杆应力超限,采取加强措施后,应力满足规范要求。

关键词： 桥梁工程   预制安装桥墩   孔道压浆   UHPC   抗震性能   有限元分析  

摘要： 研究4根1/3缩尺混凝土桥墩抗震性能,包括2根现浇桥墩和2根预制桥墩。研究塑性铰区采用超高性能混凝土(UHPC)对现浇桥墩和孔道采用UHPC压浆的预制安装桥墩抗震性能影响。采用有限元计算得到各桥墩的滞回曲线、刚度特性、延性系数、累积耗能能力以及等效黏滞阻尼比。结果表明:塑性铰区采用UHPC材料、孔道采用UHPC压浆的桥墩最大侧向承载力、极限承载力、延性、累积耗能和刚度均优于普通混凝土桥墩。塑性铰区采用UHPC材料、孔道采用UHPC压浆的桥墩抗震性能优于普通混凝土现浇桥墩。

关键词： 塔式组合支撑架   有限元分析   承载力   刚度   缺陷  

摘要： 塔式组合支撑架是承受垂直荷载的施工支撑体系,有构配件少、拼装简单、承载力大、施工效率高等特点。目前,塔式组合支撑架在实际应用过程中,仅利用稳定性公式对其立杆进行简化计算以检查安全性,不能充分考虑节点转动刚度、初始缺陷等因素的影响。通过建立塔式组合支撑架有限元模型,分析塔式组合支撑架高度、节点转动刚度、初始缺陷对单元塔架极限承载力的影响。依据分析结果,对支撑体系的构造施工提出相应的控制措施。

关键词： 2000吨级   单桩抗拔   试验技术   有限元分析  

摘要： 以某2000吨级抗拔桩工程为背景,提出了一套新型可通用于大吨位抗拔的试验技术,介绍了其设计及安装过程,并且建立了装置的有限元模型,研究Mises应力和竖向变形特征,结果表明,最大Mises应力小于屈服强度,同时最大竖向变形仅有9.44 mm,不影响正常使用。最终大吨位抗拔试验的顺利开展也表明安装方便,受力安全合理,该试验技术可为类似的2000吨级大吨位抗拔试验提供借鉴。

关键词： 改进滑模制导律   视线角约束   径向基函数神经网络   干扰观测器  

摘要： 针对具有终端视线(line-of-sight, LOS)角约束的机动目标拦截问题,提出一种基于径向基函数(radial basis function, RBF)神经网络干扰观测器的LOS角约束制导方法。首先,考虑目标机动过程中加速度信息无法获取的情况,给出了一种基于RBF神经网络的干扰观测器,实现了对目标机动的高精度估计;其次,充分考虑终端角度约束,结合超螺旋算法思想,通过幂次项的引入设计了一种改进的滑模制导律,从而有效提升了有限过载情况下的制导精度;在此基础上,通过Lyapunov定理对算法的收敛性和稳定性分别进行了证明;最后,通过仿真验证对比了3种不同方法在4种拦截场景下的制导性能,同时针对所提方法进行了蒙特卡罗打靶仿真,仿真结果表明所给出的LOS角约束制导律对机动目标拦截精度高、鲁棒性强。

关键词： 拱涵   有限元   土体空洞   最大拉应力   应力比值  

摘要： 随着越来越多的排水拱涵投入使用,城市排水拱涵的病害也逐渐引起人们的关注,该文选取对砖石排水拱涵受力有较大影响的土体空洞作为研究对象。依托长沙市红旗渠试验段项目,通过对拱涵侧墙及拱圈后土体空洞的位置、大小情况的数值模拟,得到空洞对拱涵结构受力的影响规律。通过分析得到如下结论:空洞的最不利位置为拱趾单侧和双侧空洞,拱腰单侧和双侧空洞次之、侧墙底部单侧和双侧空洞几乎没有影响、拱顶空洞则会使拱涵应力减小。对拱趾单侧及双侧空洞大小进行分析可知:空洞平面内尺寸分为高度和宽度,宽度比高度对拱涵结构影响更大,宽度尺寸小于1.0 h时,拱涵结构应力变化较小,超过这个尺寸,拱涵结构最大拉应力从拱顶转移到拱趾空洞处,在拱趾处极易造成破坏,应当引起重视。

关键词： 智能配砟车   车架   结构设计   有限元分析  

摘要： 车架是车辆最重要的承载部件,其强度和刚度是否满足标准的要求是车架结构设计的关键。本文根据智能配砟车总体布置及整车装备的安装要求,对车架进行结构设计,利用有限元分析法,对车架结构进行静强度仿真计算,并根据计算结果,进一步优化车架结构,解决了车辆载重大,车长和定距长的情况下,车架强度和刚度不足的问题。最终计算结果表明:车架刚度满足标准的要求;在拉伸、压缩工况下,车架最大应力值均小于材料许用应力,其强度满足标准的要求。

关键词： 紧急弹射   颈部损伤   头盔   高G载荷   有限元分析  

摘要： 文中研究了飞行员在紧急弹射时不同G值载荷和头盔特性对颈部损伤的潜在风险。结合刚体和有限元模型建立了正常人体的头颈模型,并通过设置飞行员弹射时的边界条件以及不同加速度载荷,模拟飞行员弹射时佩戴不同头盔的运动历程。结果显示:高G载荷导致颈部稳定性降低且椎间盘应力随之增大,颈部损伤标准(neck injury criterion,NIC)损伤随载荷的增大而增大。头盔质量的增加导致颈部载荷增大,椎间盘C4-C5节段,佩戴轻型头盔比无头盔时椎间盘应力增大30.84%,佩戴重型头盔比佩戴轻型头盔时增大40.91%,所以重型头盔对颈部损伤的风险高于轻型头盔。韧带所受的拉力与头盔质量的增大成正比,并且头盔重心后移可能增大韧带拉伤的风险。