关键词： 超高性能混凝土(UHPC)   磷尾矿砂   预制板   抗弯性能   有限元分析  

摘要： 使用磷尾矿砂取代部分河砂制备了超高性能混凝土(UHPC),研究了不同磷尾矿砂取代率(0~20%)对UHPC试件强度与弹性模量的影响,优选出最佳配合比,制作了5块配筋UHPC板,研究了不同厚度及配筋率对UHPC板抗弯性能的影响。结果表明:随着磷尾矿砂取代率的增加,试件的抗压强度与弹性模量呈先增加后下降的趋势;当磷尾矿砂取代率为10%,试件的抗压强度和弹性模量达到峰值,而抗拉强度随着磷尾矿砂取代率的增加而显著降低;在局部荷载作用下,配筋UHPC板的极限承载力和弯曲韧性随着配筋率和截面高度的增大而提高。此外,基于试验得到的UHPC受压本构曲线,建立了配筋UHPC板数值仿真模型,发现分析结果与抗弯试验结果吻合较好。

关键词： 约束优化   进化算法   径向基函数   昂贵单目标  

摘要： 实际工程优化中存在大量约束优化问题,且有一些优化问题目标函数和约束函数的评价非常耗时,导致该类问题无法直接使用传统优化算法求解。为此,为了在评价次数有限的情况下获得较好的可行解,针对昂贵单目标约束优化问题,为评价费时的目标函数和约束函数建立径向基函数(Radial Basis Function,RBF)预测模型,以及根据估值自适应选择个体的繁殖策略,以期能产生较好的可行解。在7个标准测试函数及3个工业测试函数上的测试结果表明,相比于其它现有针对昂贵约束问题的优化方法,本方法无需确保初始种群中必须有可行解,且能在优化目标和约束函数评价次数有限的情况下找到更好的解。

关键词： 落砂机   有限元分析   动态特性  

摘要： 砂型铸造行业通常利用振动落砂机对型砂进行振动破碎,通过电机驱动偏心凸轮正反回转来带动振动筛激振,从而达到落砂重复回收利用的目的,减少原材料消耗。针对某型号落砂机,建立了三维仿真模型,通过模态及谐响应分析,得出了振动落砂机较佳激振频率。此外,通过振动系统仿真,分析不同激振力、弹性系数及凸轮回转速度参数对落砂机的振动影响,对于落砂机参数的选择具有重要的参考意义。

关键词： 低层民居   空斗墙砌体   抗震   有限元分析  

摘要： 针对南方广大农村存在大量低层空斗墙砌体民居,为研究其抗震性,本文通过介绍空斗墙的主要性能和构造关系,并建立不同工况的空斗墙砌体结构有限元模型,采用反应谱分析法对低层民居空斗墙砌体结构抗震性能进行评估和分析。分析结果表明:同一烈度的条件下,空斗墙较之于相同尺度的实砌墙所受的平均剪应力较低;通过采用圈梁构造柱的传统构造措施可以使形式复杂空斗墙结构抗震性能得到提高。

关键词： 软体机械手   鳍条效应   虚功原理   有限元分析   粒子群算法  

摘要： 针对现有鳍条效应软体手指建模分析方法难以兼顾高精度与小运算量的问题,本研究以课题组设计的苹果采摘软体机械手为对象,在观察软体手指变形的基础上,提出将鳍条效应软体手指等效为串连铰链四杆机构;运用虚功原理推导了给定变形状态下软体手指各处接触力与驱动力矩计算方法;提出用线弹性扭簧模型描述变形恢复力矩,利用改进的粒子群算法求解各级四杆机构扭簧劲度系数;基于有限元模型,结合二次开发建立了给定关节转角和充气压力下驱动力矩的BP神经网络静态模型。搭建试验平台对3个不同大小的仿真苹果在3个不同高度位置下进行抓取力测量试验。试验结果表明,所建立的力学模型计算抓取力相对误差绝对值小于8.6%,与有限元模型精度相当;驱动力矩测量试验结果表明关节神经网络模型计算值与测量值变化趋势相同,相对误差小于12.7%。

关键词： 装配式   施工平台   试验   有限元  

摘要： 针对装配式剪力墙结构研发一种附着式升降施工平台。为了研究平台在0、0.5、1、1.5、2、3 kN/m^(2)使用工况下力学性能,进行了室外足尺试验研究和3D有限元模型仿真分析。结果表明:8 m机位跨度平台活荷载控制在4 kN/m^(2)以内,平台荷载多由第2步桁架和脚手板承担;建立的3D有限元模型能够准确模拟试验,结果准确可靠。

关键词： 连续式风洞   温度梯度   应变天平   有限元分析  

摘要： 应变天平作为风洞试验的测量元件,保证天平的测量精度是相关领域的研究重点。但在连续式风洞中,由于风洞运行时间长及马赫数连续变换,天平体的温度会出现分布不均匀的情况,产生温度梯度。这种温度梯度对天平轴向力测量精度的影响尤为明显。为探究在连续式风洞中温度梯度对天平轴向力应变输出的影响,根据实际工况,总结出3种温度加载情况,利用ANSYS Workbench对80A天平进行热-固耦合分析。研究结果表明:在不考虑后支杆热传导的情况下,温度梯度基点的温度越高,温度输入越快,天平体的温度分布越不均匀,温度梯度越大,轴向力应变输出越大;在考虑后支杆热传导的情况下,天平体的温度分布相对均匀,温度梯度较小,轴向力热应变输出较小。

关键词： 股骨颈骨折   内固定   有限元分析   复位质量   生物力学  

摘要： 背景:股骨颈骨折的传统固定方式为3枚空心螺钉倒三角固定,对于未达到解剖复位的股骨颈骨折的最优固定方式尚无定论。目的:基于有限元分析法比较空心钉固定不同复位条件下头下型股骨颈骨折的生物力学性能。方法:选取一名健康成年男性股骨近端CT数据重建三维模型,进行头下型骨折造模,将骨折模型分为解剖复位组、髋内翻组、髋外翻组,各骨折模型组均分出3个亚组,用标准组、螺钉压低组、螺钉抬高组进行转配,于髋臼顶向股骨头施加垂直向下1400 N的应力,观察不同固定方式下股骨及内固定物的位移和应力分布,对比股骨和固定物的应力和位移最大值。结果与结论:①解剖复位时,标准组、螺钉压低组、螺钉抬高组固定物应力峰值分别为41.35,31.27,43.32MPa,螺钉抬高组的股骨应力峰值最大(28.58 MPa),股骨的位移峰值标准组最大;②髋内翻时,3个亚组的应力均相对分散且均匀;标准组的股骨应力峰值最小,但位移峰值最大,固定的稳定性可能不佳;螺钉压低组股骨的位移峰值最小;③在髋外翻时,螺钉压低组出现明显的螺钉应力集中,且位移峰值为3个亚组中最大,出现in-out-in现象;螺钉抬高组螺钉的应力峰值为3个亚组中最大,但位移峰值最小;④提示在头下型股骨颈骨折中,当完全解剖复位时,推荐采用标准的倒三角置钉方式固定;当出现复位标准允许范围内的髋内翻及髋外翻,置入螺钉时,推荐采用随髋内或外翻同方向转动相应的角度置入倒三角螺钉固定。

关键词： 急冷液泵   国产化   结构设计   有限元分析  

摘要： 急冷液泵在气相法聚丙烯装置工艺流程中扮演着重要角色,对整个装置的正常运行起到重要作用。如果急冷液泵的运行出现问题,将引起整个装置的的非计划维修或停产,不仅会造成巨大的经济损失,还可能给工厂生产带来重大安全问题。介绍了20万t/a气相法聚丙烯装置急冷液泵国产化研发及应用情况,以中国石化海南炼油化工有限公司100万t/a乙烯及改扩建工程,20万t/a气相法PP装置为依托,采取自主创新开发方式,攻克急冷液泵核心关键技术。开发了两台急冷液泵,整机设计寿命为20 a,机械密封及轴承不少于25000 h,水力效率高于国内外同类产品。投入使用后,该设备的稳定性、可靠性、经济性优于国际先进水平。

关键词： 第五掌骨颈骨折   骨水泥棒外固定支架术   稳定性   交叉克氏针固定  

摘要： 目的采用三维有限元数值模拟方法分析比较骨水泥棒外固定支架与交叉克氏针在力学稳定性方面的差异,为手术治疗第五掌骨颈骨折(特别是第五掌骨颈开放性骨折)提供理论依据。方法选取1名健康志愿者,采集其手腕关节的三维CT图像数据,首先利用Mimics Research 21.0、Geomagic Studio 2021软件进行三维图形数据处理,在此基础上应用Solidworks 2020软件构建第五掌骨颈骨折骨水泥棒外固定支架模型(A模型)和第五掌骨颈骨折交叉克氏针固定模型(B模型)。在ANSYS Workbench 17.0中对各模型的材料属性进行赋值、划分网格,建立三维有限元模型。最后通过在第五掌骨头远端关节面进行轴向施加和第五掌骨三点弯曲实验,计算得出两种施压方式的远端骨折块的最大位移,以此评价骨水泥棒外固定支架治疗第五掌骨颈骨折的稳定性。结果(1)轴向施压时,A模型远端骨折块的最大位移、最小位移和平均位移的值大于B模型,A模型近端骨折块的最大位移、最小位移和平均位移的值小于B模型,A模型最大相对位移、最小相对位移和平均相对位移大于B模型。(2)在三点折弯给力时,A模型远端骨折块最大位移小于B模型,远端骨折块最小位移等于B模型,近端骨折块的最大位移和最小位移的均值大于B模型,A模型最大相对位移、最小相对位移和平均相对位移大于B模型。(3)与B模型相比较,A模型的总体应力、固定物应力均明显较小。结论骨水泥棒外固定支架及克氏针交叉固定在治疗第五掌骨颈骨折方面,在轴向和纵向上的位移及总位移均未超过1 mm,差异较小;但骨水泥棒外固定支架在两种施力方式中与交叉克氏针相比应力更小,提示骨水泥棒外固定支架能提供可靠的力学稳定性。