关键词： 饱和铁芯型故障限流器   三相拓扑   紧凑化   非正交解耦原理   参数设计   有限元分析  

摘要： 加装饱和铁芯型故障限流器是限制高压系统短路电流的有效方法,但其需要与外加的限流空心电抗器配合,导致整个限流系统占地面积和体积很大。因此,基于非正交解耦原理提出了一种紧凑型混合励磁三相饱和铁芯型故障限流器(compact hybrid-biased three-phase saturated core fault current limiter,CTFCL),其具有占地面积和体积小的优点。首先,提出了含非正交解耦绕组的CTFCL拓扑。其次,建立了CTFCL的等效电磁路模型,分析了其工作原理。然后,给出CTFCL的参数设计准则,搭建了220 kV的有限元模型,仿真验证了CTFCL的限流效果和电磁特性。最后,设计并研制出小容量样机,开展了实验研究。仿真和实验结果均证明了该文所提CTFCL的有效性,CTFCL对各种短路均有良好的限制效果,且对比得到CTFCL限流系统占地面积和体积较传统三相SCFCL限流系统分别减少了44%和26%,适合实际高压系统的安装与应用。

关键词： 装配式剪力墙   有限元分析   抗震性能   结构稳定性  

摘要： 为研究典型装配式剪力墙在强震作用下的抗震性能,本文采用 ABAQUS有限元软件建立了装配式剪力墙有限元模型,设计制作了4片新型剪力墙试件,通过改变轴压比、墙板厚度和墙板高厚比等参数,分析总结了螺栓数量、轴压比和边缘构件纵筋配筋率对试件破坏模式、滞回性能、承载能力、变形性能、刚度退化及耗能能力的影响规律。研究结果表明:在相同剪跨比下,各试件破坏模式呈弯剪型破坏,与现浇剪力墙基本保持一致;在破坏点的耗能值,新型装配式剪力墙显著高于普通现浇墙体;新型装配式剪力墙随着螺栓数量的减少,滞回性能降低、墙体变形加剧,但承载能力变化不明显;剪力墙会随着轴压比或边缘构件纵筋配筋率的降低而导致承载能力降低和极限位移增大。

关键词： 电磁发射装置   电磁场   温度场   有限元分析  

摘要： 为了研究电磁发射装置的损耗与温升特性,基于COMSOL有限元仿真软件建立了电磁发射装置的动态计算模型,并用有限元方法模拟了电磁发射装置损耗和温度分布的时空演变过程。仿真结果表明:发射过程中电枢会产生熔化现象,导轨和电枢发生接触的内侧,尤其是靠近棱线部分的导轨温升较大。通过该模型建立了激励源大小、导轨材料、导轨结构、导轨尺寸与温度变化的关系,为电磁发射装置热管理提供了参考。

关键词： 电子束选区熔化   真空箱体   有限元分析  

摘要： 为了保证电子束选区熔化设备真空箱体具有可靠的力学强度和合理的弹性变形量,对电子束选区熔化真空箱体开展有限元分析,根据箱体抽真空前后的弹性变形量,对原有箱体结构进行优化,最终提高产品的稳定性和经济性。

关键词： 钻井液   旋转粘度仪   粘度测量   有限元   数值分析  

摘要： 流体的粘度能够直接反映不同流体的特性,其测量对于鉴定流体质量及确定其使用方向具有十分重要的意义。在钻探工作中钻井液粘度的变化会影响润滑油功能的实现,以粘度作为钻井液选用的依据,对钻井液粘度的测量就显得尤为重要。然而对于传统的旋转式粘度仪,由于内筒下表面所产生的附加力矩也同时作用在弹簧上,因此计算出液体作用在整个内筒上的摩擦力矩偏大,且底部平底面上各点的速度梯度及剪切应力均不相同,问题较为复杂。本文在传统的旋转式圆筒粘度计结构的基础上,对计算原理进行了改进补充,并通过采用有限元软件分析双圆柱绕流的流动特性,仿真结果与理论分析相一致,验证了推导公式的合理性。应用于钻井液在完整地层中的流动特性,可为进一步研究钻井液在破碎地层中的剪切应力提供基础,为预防孔内事故提供支撑。

关键词： 整体叶盘   裂纹   振动特性   有限元分析  

摘要： 针对航空发动机涡轮叶盘运行中产生的疲劳裂纹改变振动特性的问题,基于有限元模态分析理论对其进行研究。建立不同裂纹长度、裂纹分布位置的整体叶盘有限元模型,分别分析动静态下固有频率的变化;分析裂纹对整体叶盘频率转向的影响;最后,通过分析含裂纹叶片在激励作用下的响应,得出其响应幅值和振动方向的变化。结果表明:裂纹会降低整体叶盘固有频率,且对低阶频率影响较大;裂纹会影响整体叶盘振型,出现振动局部化现象;裂纹的出现影响整体叶盘频率转向现象的发生;整体叶盘中含裂纹叶片的响应峰值随着裂纹长度的增加而逐渐增大,且裂纹叶片会出现大范围振动反向现象。

关键词： 跟骨骨折   三维组架螺钉   环形钢板   骨块   内固定  

摘要： 目的 探讨三维组架螺钉与环形钢板对SandersⅢAB型跟骨骨折的生物力学稳定性的影响。方法 收集1名26岁志愿者跟骨CT和MRI数据,建立SandersⅢAB型跟骨骨折的三维有限元模型,分别使用三维组架螺钉与环形钢板固定,施加700 N纵向载荷,比较不同模型骨块及内固定应力与位移变化情况。结果 在700 N纵向载荷下,两组模型骨块最大位移以及骨块与内固定最大应力均集中于后距关节面内固定与骨折线相交处。三维组架螺钉模型与环形钢板模型骨块整体位移相近。相较于环形钢板模型,三维组架螺钉模型骨块及内固定的最大应力和平均应力更小,位移与应力变化情况更接近完整跟骨模型。结论 SandersⅢAB型跟骨骨折固定时,三维组架螺钉与环形钢板两种固定方式均能提供良好稳定性。三维组架螺钉的生物力学性能优于环形钢板,更符合生物力学特点。

关键词： 转换层结构   有限元分析   刚度   位移   响应  

摘要： 高铁站房是现代化交通体系中的重要组成部分,通常具有跨度大、高度高、荷载重等特点,因此其结构设计需要充分考虑各种复杂的力学因素。本文采用有限元方法对杭州西站高铁站房转换层结构进行力学分析,通过有限元计算复合,结构整体刚度均匀,层间位移角满足要求,并进行了地震荷载作用下的响应分析,发现结构整体的内力和位移满足要求。

关键词： 距腓前韧带   距骨软骨   生物力学   有限元分析   踝关节  

摘要： 背景:距腓前韧带的损伤在关节韧带损伤中最常见。运用有限元手段对踝关节运动进行仿真模拟,具有实验时间短、可模拟的复杂边界条件和力学性能等优点。目的:分析距腓前韧带对距骨滑车应力分布及踝关节稳定性的影响。方法:采集患者距腓前韧带断裂和Broström手术后2个月随访的CT和MRI数据,建立足踝有限元模型,模拟距腓前韧带损伤患者术前和术后在正常步态周期(落地相、中立相、离地相)中的踝关节受力情况,测量两者的距骨骨软骨的应力分布情况、最大应力值并分析其差异。结果与结论:正常步态下无论在哪种位相中距腓前韧带对距骨滑车都具有一定的保护作用,减少踝关节在运动过程中对距骨滑车的磨损。在3种相位中距骨滑车表面靠近踝关节内侧处均有应力集中情况。离地相时的距腓前韧带对距骨滑车的影响远大于其在落地相和中立相时的影响,在一定情况下踝关节受到的扭矩越大距腓前韧带对距骨滑车的稳定性影响作用就越明显。

关键词： 发育性髋关节发育不良   髋关节置换   髋臼内陷   有限元分析  

摘要： 目的 探讨髋臼内陷技术对成人发育性髋关节发育不良(developmental dysplasia of the hip, DDH)髋关节置换术后髋臼假体的生物力学效应。方法 获取1名成人单侧DDH患者双侧髋关节CT图像数据,进一步构建患侧半骨盆有限元模型。在此基础上,建立臼杯不同内陷水平的有限元模型,对比分析原位组和不同水平内移组之间的生物力学差异。结果 在模拟拔出试验中,原位组最大抗拔出载荷强度为1 166 N;相比原位组,4 mm和8 mm内移组抗拔出载荷强度分别增加了45.8%和57.1%;原位组髋臼假体在步态周期站立位相载荷工况下臼杯-骨界面最大微动为166.4μm,内移4 mm及8 mm组相对原位组分别减少了46.2%和62.1%。对于臼杯植入后髋臼周围即刻应力分布,不同组别之间的差异并不显著;而在步态周期站立位相载荷工况下,原位组髋臼周围平均应力及峰值应力均最小,平均应力随内移程度的增加而增大,内移4 mm组峰值应力最高。结论 相较原位植入假体,髋臼内陷技术可以提高假体初始稳定性,稳定性和内移程度成正比。但内移程度不足导致骨覆盖面积不足时,臼杯-骨界面边缘应力显著增加,可能会导致假体相关并发症风险的升高。