关键词： 山区铁路路基工程   锚索加固   软弱土   边坡加固   有限元分析   交通施工  

摘要： 由于传统的山区铁路路基工程边坡加固方法在加固材料选取上能力较差,且未对山区环境进行精准分析,导致加固后路基频繁发生沉降且沉降值较大。因此,文章提出山区铁路路基工程预应力锚索技术边坡加固方法。首先根据山区锚索件安全系数,将锚索锚固段分为拉力型与压力型两部分,并完成预应力锚索锚固设计。然后采用有限元分析和位移差值函数计算的方式,预测山区铁路路基工程沉降数据。最后根据《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330—2013)设定锚固安装参数与施工方法,将锚索技术应用到边坡加固方法中。根据试验区域的真实土样,构建模拟试验槽。试验结果表明:该方法可有效控制铁路路基下沉与位移,进一步实现了路基的加固。

关键词： 高速铁路   吊弦   阻尼橡胶   有限元   振动测试  

摘要： 针对高速铁路整体吊弦普遍存在的瞬时拉力冲击振动问题,提出一种添加了阻尼橡胶的接触网整体吊弦结构,并采用有限元分析方法和力学性能测试试验手段,探究阻尼橡胶对整体吊弦力学性能的改善作用。结果表明:在交变位移载荷作用下,普通型整体吊弦零部件存在明显的塑性变形和较大的等效应力,以及强度较大、频率成分复杂的振动特性;安装有阻尼橡胶的整体吊弦零部件塑性变形和等效应力均显著降低,振动强度明显减弱且频率成分简单;当整体吊弦处于受拉状态时,阻尼橡胶能够产生与位移载荷幅值接近的变形量,从而有效耗散整体吊弦的振动能量,减小整体吊弦各零部件的塑性变形及等效应力,实现接触网整体吊弦的力学性能提升。

关键词： 辐射防护   驾驶舱回转平台   结构优化   Ansys Workbench有限元分析  

摘要： 用于核退役和核泄漏环境下的防辐射挖掘机在满足屏蔽要求和正常作业的前提下,驾驶舱屏蔽增重为5.4 t。该文对防辐射挖掘机驾驶舱进行屏蔽增重计算,设计了增重后的回转平台结构方案,根据四种危险工况下驾驶舱工作机构对回转平台主梁的受力载荷,运用ANSYS Workbench对改进的回转平台进行有限元分析,找出其应力和变形最大点,根据分析结果采取耳板和地板加厚措施对回转平台进行优化设计,结构改进后的回转平台的应力出现在动臂油缸绞孔耳板与回转平台焊接处和耳板相近的部分螺栓孔处,最大值为193.7 MPa,符合平台强度要求;平台变形为1.2776 mm,比改进前结构变形变小,符合材料的刚度要求。

关键词： 中空夹层钢管混凝土短柱   火灾全过程   轴压试验   有限元分析   轴压性能  

摘要： 为了研究热力耦合作用下方套圆中空夹层钢管混凝土短柱的轴压性能,进行了方套圆中空夹层钢管混凝土短柱受火全过程轴压试验,观察试验现象和构件破坏形态,分析受火时间对构件轴压性能的影响。试验结果表明:方套圆中空夹层钢管混凝土短柱经历火灾全过程后轴压破坏呈现局部腰鼓形破坏和剪切破坏两种破坏形式;高温作用后构件仍可承受较大的轴向荷载,但轴压承载力较常温加载的显著降低。基于试验验证的有限元模型,对方套圆中空夹层钢管混凝土短柱进行荷载-位移曲线及混凝土纵向应力的参数分析,发现随着受火时间的增加,构件的极限荷载呈现下降趋势,由于夹层混凝土的保护作用,受火时间低于90 min时极限荷载下降幅度较小,而超过90 min时极限荷载下降幅度最大;轴压比对受火构件的极限荷载没有显著的影响。

关键词： FRP-混凝土-钢组合桥墩   大空心率   车辆撞击   有限元分析   抗冲击性能  

摘要： FRP-混凝土-钢组合空心柱由FRP外管、钢内管和夹层混凝土组成,具有较好的耐腐蚀和抗震性能,已经在桥墩中得到应用。该类柱抗冲击性能是主要力学性能,现有抗冲击性能研究大多集中在空心率φ或截面尺寸D较小的情况(φ为0.42~0.47或D为114~168 mm),与GB 50608—2020《纤维增强复合材料工程应用技术标准》中建议的空心率(0.6~0.8)相差较大。为研究该类柱在大空心率下的抗车辆撞击性能,进行了4个大空心率(φ=0.73)FRP-混凝土-钢组合空心桥墩的小车撞击试验,研究了冲击速度(3 m/s和5 m/s)和边界条件(悬臂和固简支)对该种组合空心桥墩的抗车辆撞击性能影响,分析各组合空心桥墩的破坏模式、冲击力、构件整体变形、耗能能力和加速度变化情况。结果表明:冲击速度越大,该组合空心桥墩的破坏现象更明显,冲击力和构件整体变形也随之增大;边界条件会改变该组合空心桥墩的破坏模式和构件整体变形。基于试验,采用LS-DYNA建立有限元模型,分析该组合空心桥墩各部件的耗能分布。有限元结果表明,有限元模型能较好地预测该种组合空心桥墩的抗车辆撞击性能;夹层混凝土和钢管是试件的主要耗能部件,FRP管的耗能较小。

关键词： 有限元分析   舟骨骨不连   舟骨坏死   3D打印   钛合金  

摘要： 目的建立腕关节三维有限元模型,研究个性化3D打印舟骨部分置换术后腕关节及假体在不同角度运动中的应力分布和形变,为假体设计与优化提供依据,为临床应用提供生物力学支持。方法导入1例左腕舟骨骨折伴骨缺失患者的腕关节CT数据及个性化3D打印钛合金舟骨部分置换假体数据,建立有限元模型,分析不同运动方向腕关节整体形变、应力分布及假体与螺钉应力分布。结果随运动角度增加,腕关节整体形变与应力均有所增大,但无明显应力集中区、应力遮蔽等问题。假体应力集中在舟骨连接处,极度掌屈时最大(264.45 MPa);螺钉应力集中在腰部,极度尺偏时最大(116.13MPa),均未超材料强度。结论个性化3D打印钛合金舟骨部分置换术后,腕关节整体形变小、应力分布合理,无过度集中或遮蔽问题,最大应力远低于材料屈服强度。该手术方式可匹配患者解剖特征,具有良好生物力学性能,是治疗腕舟骨骨不连伴骨坏死的合适选择。

关键词： 航空发动机   贴模性   有限元   粘性介质压力成形   回弹  

摘要： 针对航空发动机燃烧室帽罩贴模性难以精确控制等问题,进行了粘性介质压力成形工艺数值分析,根据成形压力与保压时间的不同,建立了7组粘性介质成形有限元模型,探究成形压力和保压时间对壁厚变化及回弹分布的影响。结果显示,在保压时间一定的情况下,成形压力从20 MPa提高到80 MPa时,帽罩成形的壁厚差从2%降低至0.7%,成形压力为80 MPa时回弹量达到最低值,与成形压力20 MPa相比,回弹量降低约47.1%。在成形压力一定的情况下,保压时间为0.10 s时回弹量达到最低值,与保压时间0.06 s相比,回弹量降低约60.8%。在选定参数范围内,提高成形压力可提高帽罩粘性介质成形的贴模性,相比保压时间,成形压力对帽罩缺陷特征的影响更显著,考虑到高减薄率及增厚率带来的破裂、褶皱等风险,最终选择成形压力为80 MPa,保压时间为0.10 s。

关键词： 可降解支架   植入扩张比   应力腐蚀   支撑性   有限元分析  

摘要： 目的建立多种腐蚀因素共同作用的支架降解模型,探究不同应力水平对可降解支架的降解行为及服役性能的影响。方法基于连续损伤力学原理,通过在有限元框架下为独立单元设置腐蚀属性和材料属性,对支架降解过程中的力学强度和几何变化进行模拟,由此建立均匀腐蚀、应力腐蚀及点腐蚀多种因素共同作用下的支架动态降解模型。分别将支架扩张至血管直径的1.05、1.1、1.2倍为支架提供不同的应力水平,对三种不同工况的降解过程进行数值模拟,分析降解过程中的支架形态、质量损失率及服役时间等。结果支架植入后的应力水平会对其服役性能产生显著影响。随着扩张比的增加,三种应力水平下支架断裂的时间分数分别为0.95、0.82和0.78,断裂时的质量损失率分别为73%、63%和60%。降解过程中由应力腐蚀主导移除的单元数量分别为112、125和139;应力腐蚀作为主导因素的时间分数分别为0.93、0.82和0.78。血管塌陷的时间分数分别为0.83、0.72和0.68,并且血管塌陷发生在支架失去其几何完整性之前。结论对于可降解支架,选择恰当的扩张比对获得良好的支架治疗效果有重要影响。高扩张比在更好维持管腔通畅性的同时也通过提高花冠处的应力水平使局部应力腐蚀作用增加,从而缩短了支架的服役时间,导致其更容易发生不均匀降解。

关键词： 电涡流传感器   有限元   仿真   探头线圈   教学探索  

摘要： 为了提升课堂教学效果,辅助学生理解电涡流传感器的检测原理及相关抽象概念,采用COMSOL仿真软件,构建了电涡流传感器探头线圈的仿真模型,并采用有限元的分析方法对其进行求解计算。通过对仿真结果的分析,学生可以直观地看到,当涡流线圈激励频率、提离距离、线圈内径、线圈外径和线圈厚度变化时,电涡流传感器的检测灵敏度将随之发生变化,有助于学生对电涡流传感器相关知识的理解和掌握,提高了学生的学习热情和思考深度。

关键词： 钢结构   屋盖   管桁架   提升架   楼板   框架梁   有限元分析   支座反力   位移  

摘要： 为研究张家口奥体中心游泳馆大跨度管桁架屋盖在提升过程中对下部混凝土结构的影响,分析了不同数量、不同布置方式的提升架对混凝土楼板和框架梁挠度影响。设计5种不同提升架模型,研究其受力特性。研究结果表明,提升架模型d在风荷载作用下的水平位移为其他模型的2倍,模型e 4个吊点在相同竖向荷载作用下传递至支座的轴力相差较大。提升架吊索失效不利于提升架受力,应予防治。当提升架支座反力作用于梁板时,只对受力点影响较大,对其余部位影响较小,且多受力点共同作用对梁板的影响为多个单受力点对梁板影响的线性叠加。薄弱区框架梁承受提升架支座反力时,可在梁下部加设临时钢柱支撑,加设支撑后梁最大挠度减小约50%。