关键词： 不锈钢管混凝土   圆端形截面   电力火灾   剩余承载力   有限元   设计方法  

摘要： 进行了14根电力火灾后圆端形不锈钢管混凝土短柱的轴压试验,分析截面高宽比、受火时间和含钢率对其火灾后剩余承载力的影响。试验表明:该类短柱的破坏模态均为局部屈曲、焊缝开裂和混凝土被压碎;试件的剩余承载力随着受火时间或高宽比的增加而降低,受火120 min后该类试件的承载力降低了7.8%~13.9%。接着建立了有限元模型,该模型可很好地模拟实测结果。基于有限元模型开展了理论分析,结果表明初始荷载对该类组合柱的剩余承载力影响较小。参数分析表明当混凝土强度从30 MPa增加到90 MPa时,其强度折减系数降低了15.8%;当截面周长从1 228 mm增加到4 913 mm时,其强度折减系数提高了20.5%;当受火时间从0 min增加到180 min时,其强度折减系数降低了8%;但含钢率、高宽比和钢材强度对其强度折减的影响较小。最后给出了电力火灾后圆端形不锈钢管混凝土短柱的剩余承载力的设计方法。

关键词： 电动门锁   齿板   有限元   疲劳试验   疲劳分析  

摘要： 某汽车门锁公司为降低电动门锁成本,对门锁内部齿板更换定位方式,但会造成门锁使用寿命下降,标准QC/T323—2007《汽车门锁和车门保持件》规定门锁寿命应满足10万次。为使门锁寿命满足标准,对门锁进行疲劳试验,发现门锁内薄弱区域为齿板的齿根。采用有限元法,基于材料S-N曲线和Miner线性疲劳损伤积累理论对齿板与齿轮的齿根进行疲劳分析。分析结果与试验结果相接近,误差为8.3%,表明建立的有限元疲劳分析方法合理。基于此方法更换齿板材料,将齿板寿命提升至10万次以上。最后再将安装有新齿板的门锁进行疲劳试验,试验结果表明门锁寿命大于10万次,满足要求。同时,基于此设计方案,每个电动门锁可节约成本255元左右。

关键词： 无刷直流电动机   小波包变换   神经网络   粒子群优化算法   遗传算法  

摘要： 解决无刷直流电动机的故障检测和分类问题,提出了一种新的诊断方法,可用于定位定子间转、转子动力和静力不平衡等多种机电故障。结合无刷直流电动机电流信号、电机转矩和速度信息,利用小波包变换提取故障特征,并将其作为径向基函数神经网络的输入数据。通过粒子群优化算法和遗传算法对神经网络权值进行更新,提高了算法的效率和灵活性。最终,通过比较不同神经网络和优化方法的组合结果验证了该方法的有效性。

关键词： 全铝合金引擎盖   无钉压铆接头   等效结构应力   有限元分析   疲劳试验  

摘要： 以无钉压铆连接铝合金接头为研究对象,通过测试三组料厚不等的搭接试样拉伸强度和疲劳力学性能,研究了铝合金无钉压铆接头失效断裂行为,获得压铆连接试样力-寿命(F-N)分布规律。根据试样疲劳测试条件建立等效有限元模型,并计算等效结构应力幅ΔSs,对实测的疲劳寿命散点数据进行Weibull分析,并基于最小二乘法拟合得到无铆连接ΔSs-N(主S-N)曲线关键参数。应用拟合的主S-N曲线进行纯电车型全铝合金引擎盖动态关闭无钉压铆连接疲劳损伤预测,结果表明:无钉压铆接头疲劳开裂发生在颈部位置,其ΔSs-N曲线满足幂函数关系,经连接点数量和位置优化设计,铝合金引擎盖关键区域无钉压铆连接最大损伤由1.08降低至0.78,满足了引擎盖动态关闭耐久性能设计要求。开发的计算方法和主S-N曲线参数可为车身领域无钉压铆连接疲劳仿真与优化提供理论依据。

关键词： 客货共线铁路   道岔   轮轨关系   模型试验   有限元分析   几何关系   接触应力  

摘要： 为了研究客货共线铁路采用60N钢轨廓形时道岔区的轮轨关系,以标准60 kg/m钢轨为对比,首先建立多体动力学模型,采用基线法,从导曲线区、转辙器区及辙叉区三个部分的特征断面入手,研究了采用两种钢轨廓形时轮轨接触位置、轮径差等关键轮轨接触几何参数的变化规律;然后,建立轮轨接触有限元模型,计算分析各特征断面轮轨接触应力变化情况。结果表明:相比标准60 kg/m钢轨,车轮与60N钢轨廓形匹配时,接触点分布更集中,轮径差变化较小,接触斑呈椭圆形,应力增长相对缓和,但在转辙器区及辙叉区过渡较急促;60N钢轨廓形更适合工况较简单的导曲线区段,而标准60 kg/m钢轨廓形更适合工况较为复杂的转辙器区及辙叉区。

关键词： 跖趾关节   把持力   仿生踝足   剪切力   假肢   耦合运动   足趾   有限元分析  

摘要： 目的本研究旨在设计并验证一种新型仿生踝足假肢,该假肢具有主动的跖趾关节,能有效模拟生物足趾应对扰动等条件下的地面把持功能。方法本研究设计了一种欠驱动运动机构,实现足趾部件的耦合的平动和旋转运动。建立该机构的运动学模型,并使用有限元分析来模拟足趾部件的地面把持力(即水平剪切力)。为了验证设计的有效性,对人类足趾在扰动条件下的运动模式和足底剪切力进行了实验研究,并将实验结果与有限元分析的结果进行了对比。结果本研究中的仿生踝足假肢可以有效地再现生物足趾的地面把持功能,并且能够产生与生物足趾相当的水平方向剪切力。在扰动条件下,生物足趾产生的最大剪切力为体重的2.1%。结果对比显示,该仿生踝足假肢在静态站立产生45.47 N的剪切力,显著超过了现有的踝足假肢(6.06 N),同时能够模拟生物足趾和地面之间的交互运动(R2=0.96843,P<0.05)。结论研究结果证实了本研究的仿生踝足假肢设计的有效性,跖趾关节耦合运动使其能更好地模拟人体足趾的运动和力学特性,并且提高了地面把持力,为新型踝足假肢设计提供了新的可能性。

关键词： 水下机器人框架   材料选型   建模与网格划分   有限元分析  

摘要： 随着人类对海洋探索的需求不断增加,水下机器人成为了重要的水下探索设备。因此作为固定与保护水下机器人的外部框架,这对水下机器人的框架结构设计与材料选型耐高压、耐腐蚀、轻量化等多个方面提出了综合性的要求。论文首先采用Solid Works软件建立了简化的水下机器人框架三维模型,然后利用ANSYSWorkbench软件来进行静力学分析,模态分析,拓扑结构优化,通过仿真结果验证了结构设计的可靠性,证明该框架完全满足水下50m深度工作的安全需求。

关键词： 装配整体式剪切墙   高层建筑   抗震性能   有限元  

摘要： 为研究整体装配式剪切墙结构的抗震性能,此次研究制作出12层装配整体式剪切墙和现浇墙,并通过ABAQUS软件建模,利用振动台进行地震试验,测得建筑在模拟地震中的裂缝形态、楼层最大剪力、最大位移角、结构延性系数等数据。试验结果表明,装配整体式剪切墙与现浇墙的抗震性能相近,两者均符合国家标准,且前者在弹性阶段和塑性阶段产生的最大渐层位移角分别为1/1036和1/130,延性系数为3.21,数据证明,装配整体式剪切墙在高层建筑中的抗震性能更优。

关键词： 泡沫铝   吸能特性   径向基函数神经网络   近似模型   结构优化  

摘要： 为提高泡沫铝填充薄壁金属圆管的吸能特性并进行高效率结构设计,基于均匀拉丁超立方试验设计方法和径向基函数神经网络,构建轴向冲击下泡沫铝填充铝管吸能特性的近似模型,并将近似模型嵌入遗传算法中实现构件的结构优化。研究结果表明:基于径向基函数神经网络构建的近似模型的拟合优度大于0.99、均方根误差小于0.08,且近似模型的计算耗时仅为数值计算的0.56%;近似模型在保证较高精度的同时可大幅提高计算效率;对泡沫铝填充铝管的结构优化发现,通过增大圆管半径和壁厚、减小高度可使泡沫铝填充铝管的平均压缩力最大化,反之,可使泡沫铝填充铝管的峰值压缩力最小化;基于遗传算法的多目标优化显著提高了泡沫铝填充铝管的吸能特性;该研究成果可为泡沫铝填充薄壁金属圆管的快速设计和优化提供参考。

关键词： 冷缩电缆附件   支撑管   有限元分析   机械强度  

摘要： 冷缩电缆附件是对硫化成型的橡胶制品经工厂内预扩径、内衬支撑管形成的各种预扩张产品。支撑管的机械强度不足,容易导致其在使用时崩散,进而引起预扩张的橡胶部件产品无法正常使用,因此需对支撑管的机械强度进行仿真分析与试验验证。本文结合有限元分析,对不同规格的螺旋支撑管在特定载荷下的理论变形与试验值进行了分析比较,为后续类似产品的强度设计提供了参考。