关键词： 锯铣机   横梁形变   间隙   导轨布置方式   有限元分析  

摘要： 为满足某型号锯铣机的精密加工需求,考虑导轨间隙、运动速度变化对横梁进给过程中变形量的影响,并对导轨布置方式提出改善方案。分析横梁的装配方式和受力过程,对锯铣机横梁进行三维模型简化,考虑不同的导轨布置方式,对简化模型开展静力学仿真分析,获得横梁进给至最远端的情况下横梁形变最大情况;考虑间隙对现有导轨布置方式的影响,进行刚柔耦合运动仿真分析,得出间隙值的大小对横梁的横向形变存在影响,导轨与滑块之间的间隙值越大,横梁的横向形变越明显,对纵向形变的影响不大。考虑实际工作情况,在导轨与滑块间隙为0.03 mm的前提下,对四种导轨布置方式开展动力学仿真分析,得到横梁四处测量点处的形变曲线。结果表明:横梁上下布置方式能够有效降低横梁进给过程中的形变,且静态结构稳定,横梁进给至最远端处的形变量较小,优于其他方案。研究结果为锯铣机的设计制造提供参考。

关键词： 直线超声电动机   结构刚度   有限元分析   弯曲模态   结构动力学  

摘要： 为改善现有螺纹直线超声电动机定子的结构刚度,降低谐振频率,提高电机输出力,设计了电机定子的结构并进行实验研究。电机由开槽的定子基体、螺纹动子和4片压电陶瓷组成,采用定子的两个三阶面内弯曲模态实现驱动。利用有限元软件分析定子内螺纹开槽宽度对模态频率的影响,同时进行结构动力学分析,得到定子驱动点的位移响应和运动轨迹。试制样机,搭建机械特性测试平台。实验结果表明:电机能够在较宽的频率范围内运行,电机的最佳工作频率75.2 kHz,最大速度为0.59 mm/s,最大为输出力1.4 N,比优化前分别提高了31.1%和16.7%。

关键词： 深基坑   软土   铁路路基   基础变形   有限元  

摘要： 涉铁工程基坑工程常位于铁路附近,使铁路结构不可避免地受到基坑施工的影响。本文以廊坊地区上跨铁路立交桥工程为背景,运用Midas-GTS软件建立三维数值分析模型,研究了基坑施工过程中邻近铁路路基和基坑的变形规律,并与实测数据进行对比分析,实测结果验证了有限元模型的可靠性。结果表明,基坑开挖深度越大,铁路路基变形越大;邻近基坑的不同位置铁路路基表现出不同的变形特点,距离基坑越近变形越大,铁路路基整体表现出向基坑内倾斜的趋势。

关键词： 真空吸附   气道优化   有限元分析   面形测量   扭矩控制  

摘要： 在平面光学元件加工和应用中,采用真空吸附方式进行装载,具有快速、稳定的优势,而真空吸附对平面光学元件的面形影响不可忽视。基于有限元分析方法,针对功能窗口限制、倒立装载等特殊需求,对真空吸盘气道进行优化设计,并通过实验对真空吸盘的实际效果进行分析。实验结果表明,在吸盘不锁紧状态下吸附,平面光学元件在中心Ф10 mm、Ф20 mm和Ф40 mm范围内,面形PV分别为1.2 nm、5.1 nm和20.8 nm。在此基础上,论文进一步分析了装载平台平整度、吸盘装载方式和吸盘锁紧力对吸附结果的影响,结果表明:平面光学元件吸面型随着装载平台平整度的提升而提升;装载平台平整度2μm条件下,采用四螺钉、2.5 N·m扭矩进行边沿固定,吸附效果达到最好,在中心Ф10 mm、Ф20 mm和Ф40 mm范围内,面形PV平均值分别为7.8 nm、27.7 nm和114.2 nm,装载重复性标准差为0.93 nm、3.2 nm和10.6 nm。

关键词： 3D打印   混凝土   各向异性   层间弱面   力学性能  

摘要： 针对3D打印混凝土自身的层面特征和各向异性的力学性能,目前尚缺少有效的数值模拟方法对3D打印混凝土进行力学性能分析的现状,基于变形条件和力学平衡条件,推导出了3D打印混凝土各向异性等效单元的线弹性本构模型,并基于剪应力互等定理给出了3D打印混凝土的层面应力计算方法。以100 mm×100 mm×100 mm的3D打印混凝土立方块体为研究对象,利用ANSYS有限元软件对3D打印混凝土立方块体进行了受力性能的数值模拟分析。结果显示:采用等效单元法得到的单元网格数量减少了64倍,位移结果的整体误差能够控制在1%以内,计算效率提高了430多倍。通过本文研究,采用等效单元法实现了具有层面特征的各向异性3D打印混凝土的有限元模拟分析,能够保证计算精度的前提下大幅度提高计算效率。

关键词： 缓倾岩层隧道   有限元分析   变形特征   设计原则  

摘要： 缓倾层状围岩在隧道施工中十分常见,为研究缓倾层状围岩隧道的变形特征并针对性的提出设计及施工控制措施,以新建渝昆高铁格莱村隧道为依托,使用有限元软件建模对比分析均质围岩及不同角度的缓倾隧道围岩变形规律,提出设计原则及施工要求。结果表明:节理走向水平时,隧道拱顶和仰拱变形明显,随着节理走向角度增大,变形呈现明显的顺层特征,拱顶及仰拱变形影响减弱。针对变形规律,提出了包括拱墙及仰拱的加强设计措施及缓倾岩层隧道施工质量控制措施,为类似的缓倾岩层隧道工程支护设计及施工提供参考。

关键词： 应力   应变   Abaqus   单轴拉伸  

摘要： 参考国家标准GB/T 1040.2-2022《塑料拉伸性能的测定第2部分:模塑和挤塑塑料的试验条件》制作实验片材并进行拉伸测试,将采集得到的引伸计位移和实验机荷载进行对数转换,得到Abaqus模拟所需的真实应力与真实应变参数.将材质属性于Abaqus有限元分析软件内进行建模,并施加一端约束,一端线性位移的边界条件.将模拟求得的应力与应变和实验中采集的应力与应变进行比对分析,得出Abaqus对于单轴拉伸实验具有较好的还原性,其模拟结果与真实数据较为接近,且应力集中和断裂点判断较为准确.

关键词： 机械加工   有限元模拟   计算精度   残余应力   误差函数   数值分析   正交切削   工件寿命  

摘要： 有限元模型技术被广泛应用于机械加工领域,其也是实现数字控制与现代加工的核心理论技术,得到了各领域研究者的广泛关注与深入探讨。基于有限元模型的计算仿真模拟技术能够大幅提升机械加工制造的精度,大量的机械加工零件实验也为有限元模型提供详细的数据参考。文中通过总结有限元分析技术的研究历史,分析归纳了当前有限元分析技术中精度优化的核心策略及其不足之处,展望了在机械加工过程中有限元分析技术的未来发展方向。

关键词： 前交叉韧带损伤   有限元分析   生物力学   半月板   关节软骨  

摘要： 背景:前交叉韧带损伤容易导致继发性的半月板损伤和骨性关节炎,目前关于前交叉韧带损伤所致的半月板及关节软骨损伤力学研究较少。目的:利用有限元分析方法研究前交叉韧带部分断裂对膝关节内外侧半月板及关节软骨应力的影响。方法:选择一名健康志愿者的膝关节CT和MRI影像资料,将扫描数据导入Mimics、Geomagic及Solidworks软件,经配准融合后建立4种膝关节三维模型,分别为前交叉韧带完整、前交叉韧带后外侧束断裂、前交叉韧带前内侧束断裂及前交叉韧带缺失模型,最后导入Ansys软件,对膝关节施加4种模式荷载:在股骨顶端施加纵向荷载750 N;在股骨顶端施加纵向荷载750 N及胫骨后方134 N向前推力;在股骨顶端施加纵向荷载750 N及10 Nm内翻力矩,模拟膝内翻;在股骨近端面施加纵向荷载750 N及4 Nm内旋力矩,模拟膝内旋,进行膝关节半月板与软骨生物力学有限元分析。结果与结论:①在膝关节伸直状态下,在股骨顶端施加纵向荷载750 N时,前交叉韧带前内侧束断裂和缺失使半月板总体应力及其峰值明显增大,但其应力分布无明显变化,关节软骨应力无明显变化;在股骨顶端施加纵向荷载750 N及胫骨后方134 N向前推力时,前交叉韧带前内束断裂使胫骨前移增大,半月板后角受挤压应力增大,关节软骨应力无明显变化;模拟膝内翻时,前交叉韧带不同程度损伤较完整时的外侧半月板后角应力减小,内侧半月板应力增大,关节软骨应力稍减小;模拟膝内旋时,前交叉韧带前内束断裂及缺失使股骨软骨和胫骨软骨的等效应力峰值由内侧软骨转向外侧软骨,半月板应力峰值明显增大,此时对膝关节旋转稳定性起主导作用的是前交叉韧带前内侧束;②结果显示,在膝关节处于伸直站立位、内翻及内旋时,前交叉韧带前内侧束断裂患者继发半月板损伤的风险远大于后外侧束断裂患者,而对关节软骨的影响无明显差异。

关键词： 轻钢龙骨组合墙体   气体消防冲击   有限元分析   承载力  

摘要： 通过对轻钢龙骨组合墙体立柱受力特性研究,结合有限元计算结果,分析了立柱不同高度、布置间距、布置方式、钢材材质以及型号对应力和变形的影响,得出相同高度的轻钢龙骨组合墙体,立柱壁厚增大、间距减小、钢材强度等级提高、采用对扣或背贴布置均有助于减小立柱应力比,墙体在抗气体消防冲击时,起控制性的因素为立柱挠度,在挠度满足要求时,立柱强度均满足要求。在各类洞口处均应布置加强立柱,用于抵消因开洞导致立柱不连续带来的墙体损伤,小尺寸洞口规格宜统一,大尺寸洞口规格应根据具体情况确定。墙体间隔一定距离设置补强立柱可改善整片墙体使用性能,有效控制破坏范围并向两侧分担墙体变形,提高墙体抗气体消防冲击能力。研究给出工业建筑考虑气体消防时,轻钢龙骨组合墙体通用立柱和加强立柱最大高度选用表,研究成果可用于同类工程实践。