关键词： 进口闸室   三维有限元   应力分析   大型水电站  

摘要： 某大型水电站导流洞进口闸室结构为一个典型的三维受力结构,特别是封堵期作用于闸门上的最大水头达到120m,水推力大。为了保证导流洞进水口闸室结构在复杂受力情况下的安全可靠性,建立闸室整体有限元模型,并参考类似工程相关计算,主要对该导流洞进口闸室结构在完建期、运行期和封堵期3种工况进行三维计算分析。

关键词： 径向基函数   反平面弹性波   应力强度因子   裂纹   有限元法  

摘要： 基于直接法局部径向基函数配点法(local radial basis function collocation method,LRBFCM)提出了含裂纹声子晶体反平面弹性波的能带结构计算方法,分析了其能带结构特性,并通过有限元法计算对比验证该数值结果的准确性和有效性.在边界上采用直接法沿方向取局部节点,解决了边界求解不稳定问题,讨论了数值方法的处理技巧对结果的影响.并通过考虑不同声阻抗比、散射体形状(方形、圆形)和裂纹情况,验证了该方法计算含裂纹声子晶体能带结构的适用性.研究了形状参数、配点数对计算结果的影响.最后深入分析了不同长度和位置的裂纹对声子晶体能带结构的影响特性,并进行了对比分析.文章的创新性在于用直接法局部径向基函数配点法解决了含裂纹声子晶体能带结构计算的问题,极大增加了声子晶体的应用价值.研究结果显示:随着裂纹的扩展,能带结构带隙逐渐变窄;当裂纹扩展到一定程度时,金散射体的声子晶体带隙数量会增加,且新增带隙会随着裂纹扩展而变宽,但铝散射体的声子晶体带隙数量会减少;直接法局部径向基函数配点法可以大大提高含裂纹声子晶体能带结构的计算效率和计算精度.

关键词： 活塞   热机耦合   疲劳寿命   nCode  

摘要： 活塞作为柴油机关键部件之一,通过台架试验评估其使用寿命成本昂贵,因此为分析某型号国产研制改进后的柴油机活塞在热-机负荷作用下的疲劳寿命,以该V型增压柴油机的活塞为研究对象,建立活塞连杆机构装配体有限元模型,计算了活塞在热载荷下的温度分布和热-机耦合作用下的应力分布。在此基础上,将实测的柴油机命。计算结果表明,由于活塞头部工作环境恶劣、头部和裙部的接触面受螺栓预紧力挤压,使得活塞的短寿命区出现在燃烧室侧壁面与活塞裙顶部截面突变处;活塞裙部疲劳寿命满足厂商设计使用寿命45000 h,活塞头部仅在特定存活率下满足设计使用寿命45000 h。

关键词： 翻板式钢闸门   有限元分析   ANSYS   流固耦合  

摘要： 本文以广州市南沙区某水利项目中的翻板式钢闸门为研究对象,借助ANSYS有限元软件采用“附加质量法”对闸门开启过程中不同状态进行了流固耦合分析,获得了闸门的动力学特性(自振频率和相应振型),得到的相关数据为闸门的安全运行提供了保障。

关键词： 护理床   多功能护理   模块化设计   轻量化设计   有限元分析  

摘要： 【目的】为提升老年人和行动不便者的卧床体验,辅助日常保健和康复治疗,提高护理床使用的舒适性和多用途切换的便利性,设计了一种涉及智能家居与医疗护理模块化设计的多功能护理床。【方法】该护理床采用四段式可翻折床板设计,配合液压杆和多级杠杆等结构实现各床板角度的灵活调节;集合多种辅助功能,如辅助阅读、饮食、上下床、如厕等,以满足使用者的日常生活需求;此外,模块化的设计将床、轮椅和担架结合一体,实现一床多用。【结果】通过运动仿真和关键部件的应力分析可知,该护理床结构设计合理,并在保障零部件强度的基础上进行了轻量化设计。【结论】与传统护理床相比,该护理床通过多模式的调节提高了使用舒适性,通过多模块的切换提高了便利性。

关键词： 骨性关节炎   单髁置换术   全膝置换术   胫骨高位截骨   有限元分析  

摘要： 单髁置换术(UKA)、全膝关节置换术(TKA)和胫骨高位截骨(HTO)三种技术在治疗膝关节单间室骨性关节炎方面均有不俗表现。相比较于TKA,UKA有着手术创伤更小、保留原有膝关节运动形态、术后恢复速度更快、对年轻患者友好、经济高效等优势。HTO更适合下肢畸形患者,对于无畸形患者,UKA可以更好降低术后翻修和并发症风险。利用有限元技术对UKA的手术方案、假体评估、术后并发症等方面进行生物力学探究,为临床实践提供参考。

关键词： 径流逻辑   水位优化   水量平衡   坝前水位   水位波动   大渡河流域  

摘要： 水库出入库流量对于水电站调度运行非常重要。实际生产中的水库出入库流量一般由水位、出力、闸门开度等数据结合水库水电站特征曲线求得,但受坝前水位波动等众多因素影响,水库出入库流量的正确性及流域上下游电站间的径流逻辑一致性经常遭到破坏。为解决水位波动对径流一致性的影响,以大渡河流域下游梯级水电站为例,基于多点平均水位代替单点值的思路,以区间谬误率最小为目标,建立了梯级电站多点水位取值及水量平衡计算时间点的优选模型。并基于2019年1月至2021年12月的运行数据进行了验证分析,结果发现水位优化处理后,梯级电站的区间谬误率均有不同程度降低,其中深枕区间与龚铜区间效果最好,深枕区间下降幅度约为40%,龚铜区间下降幅度约为30%。研究成果可为其他流域的相关研究提供参考。

关键词： 直肠肿瘤   ELAPE手术   盆底   生物力学   有限元分析  

摘要： 目的应用有限元分析研究4种个体化ELAPE手术对于女性盆底生物力学的影响。方法建立6种女性盆底有限元模型:正常模型、ELA-PE模型和4种个体化ELAPE模型,测量6种模型在相同载荷作用下的各组织最大应力,并观察应力分布。结果正常模型和ELAPE模型的非肛提肌组织内最大应力为(1.953±0.060)MPa和(5.111±0.081)MPa。模型1的肛提肌部分保留侧和完整切除侧非肛提肌组织内最大应力分别为(3.101±0.133)MPa和(4.868±0.123)MPa,均低于ELAPE模型(均P<0.01)。模型2的双侧非肛提肌组织内的最大应力均为(5.138±0.091)MPa,与ELAPE模型比较差异无统计学意义(P>0.05)。模型3和模型4的非肛提肌组织内的最大应力为(4.700±0.105)MPa和(3.653±0.156)MPa,均低于ELAPE模型(均P<0.01)。结论单侧肛提肌切除平面靠近直肠的、双侧耻骨尾骨肌外侧切断肛提肌的、保留直肠前方肛提肌的ELAPE手术对于盆底非肛提肌组织内的应力均有降低作用,其中单侧肛提肌切除平面靠近直肠的ELAPE手术在肛提肌部分保留侧更为明显;单侧肛提肌切除平面靠近盆壁的ELAPE手术对于盆底非肛提肌组织内的应力无明显降低作用。

关键词： 盾构刀盘   参数化建模   有限元分析   参数敏感性分析   结构优化  

摘要： 刀盘是盾构机的核心部件之一,合理的刀盘结构设计是安全高效掘进的基础。为了快速高效建立刀盘有限元模型并分析其力学性能,采用基于APDL(ANSYS parametric design language)命令流开发的参数化建模方法,建立某型号复合式盾构机刀盘的数字模型。对刀盘施加极限工况下的推力和扭矩,通过静力学分析得到刀盘的应力分布和变形分布,确定最大应力和最大变形位置,校核刀盘的静强度和静刚度。进一步以刀盘总质量为优化目标,以刀盘强度和刚度为约束条件建立基于参数化建模的刀盘结构优化方法,提出刀盘结构优化流程。通过参数敏感性分析确定刀盘优化参数,探究相关参数对刀盘强度和刚度的影响。对复合式盾构机刀盘的关键参数进行优化。结果表明:优化后刀盘的最大应力降低了12%,最大变形降低了20%,质量减轻了119 kg。因此,基于参数化建模的优化方法可以提供刀盘的强度与刚度,并同时降低刀盘质量。研究成果可为后续多目标刀盘结构优化提供参考。

关键词： 工业机器人   误差补偿   误差场模型   径向基函数神经网络   精度保持性  

摘要： 工业机器人在其全寿命周期内受多源不确定性因素影响,导致末端执行器实际位置与期望位置存在偏差,直接影响所加工产品质量。为此,开展工业机器人误差补偿研究,提出了基于非运动学标定原理的全域精细化误差场建模方法与误差补偿策略,并进行了实验验证,旨在为提升国产工业机器人精度性能提供一种有效工具。以工业机器人末端执行器名义位置为输入节点,相应的定位误差为输出节点训练径向基函数神经网络,结合交叉验证和粒子群优化算法提高训练效率及模型精度,使用较少样本准确构建工业机器人定位误差场。根据误差场预测工业机器人任意点定位误差,通过编辑控制器设定值以增加预偏置的方式实现误差补偿。针对三款额定负载分别为3 kg、12 kg和50 kg的国产工业机器人开展误差补偿实验,相同样本点下所建立误差场与基于误差相似性原理的误差模型相比精度更高,补偿后三款工业机器人绝对定位误差范围分别减小了44.14%、77.48%和80.65%,最大绝对定位误差分别减小了42.55%、76.07%和82.24%,验证了所提方法的工程适用性。