关键词： 装配式建筑   模壳板   梯形堆载   有限元分析   开裂荷载  

摘要： 模块化集成建筑(MiC)由预制混凝土模块通过后浇混凝土连接组成。为了实现模块之间剪力墙的免支模浇筑,同时减少材料用量,设置了厚度仅3 cm的预制免拆模壳板,但其板型较薄,在混凝土浇筑过程中其受力性能和破坏机理尚不明确。故针对免拆模壳板的力学性能进行了试验并建立了有限元模型,同时设计了一种新型加载钢架,对3组预制钢筋混凝土免拆模壳板(不开洞、侧边开洞、中间开洞)进行静力梯形堆载试验,得出其开裂荷载、挠度曲线以及荷载-应变曲线等。结果表明:三组试件均在桁架钢筋处发生混凝土开裂且承载力始终保持增长趋势,说明模壳板承载能力良好;由三组试件裂缝发展情况可以看出,裂缝出现的位置和试件破坏的趋势基本相同。

关键词： 大跨度中承式拱桥   施工监测   有限元分析  

摘要： 为分析中承式拱桥受力特征及性能稳定程度,以某公路桥梁主桥为例,通过布设监测断面和测点对线形、应力、吊杆索力展开监测,并应用MIDAS/Civil软件展开拱桥有限元模型构建及仿真计算;对实测结果和仿真计算结果进行比较。结果表明,成桥状态下该中承式拱桥钢主梁和钢拱肋各截面实测应力与计算值吻合较好;主梁各节段线形实测值和计算值误差不超出20 mm;成桥吊杆索力实测值与计算值误差小于10%;桥梁施工期间,结构线形、应力及吊杆索力取值均合理,施工过程控制效果良好。

关键词： 输电铁塔   基础水平位移   内力计算式   有限元分析  

摘要： 铁塔基础在遭遇地质灾害的情况下会发生垂直和水平位移;相比于水平位移,人们多关注基础垂直位移对塔构件内力的影响,但水平位移对杆件内力影响同样不可忽略,研究输电铁塔基础水平位移与铁塔安全性的关系具有重要意义。为了推导基础水平位移与铁塔主材内力的解析式,运用梁和杆的刚度等效方法和能量法,给出了单腿水平位移作用下四个塔腿承受弯矩的比例关系,推导出主材在第一横格面处的最大弯矩,通过简化模型推导出单腿基础水平位移作用下铁塔各塔腿主材最大轴力表达式,并通过有限元计算对最大轴力表达式进行修正。输电铁塔受上部荷载在主材中主要产生轴向拉(压)应力,而基础水平位移主要产生弯矩应力。本文给出的主材内力与塔腿位移表达式可作为输电线路塔腿基础发生水平位移后铁塔的安全评估的依据。

关键词： 温室番茄   授粉方法   气固耦合   试验验证  

摘要： 温室空间密闭,需要辅助授粉才能保证番茄的坐果率与产量。物理辅助授粉方法绿色健康,坐果率高,是主要发展的授粉手段。针对现有物理辅助授粉方法存在的易造成茎秆损伤、作用范围大、振动效果差等问题,提出了一种脉冲集束式番茄授粉方法,并搭建相应授粉装置。通过CFD仿真得到单、双出口数下喷嘴流场的速度分布,以射程、流体喷射角为评价指标,确定选取出口个数为2、单孔直径为1 mm的喷嘴方案。通过观察番茄花的开花期形态,并分析其在脉冲气流作用下的摆动规律,基于气-固两相流数学模型,建立CFD-DEM耦合仿真模型模拟番茄花授粉过程。以气吹角度、气吹频率、气吹距离为试验因素,以有效粘附量为评价指标进行三因素三水平正交仿真试验。仿真结果表明,各因素对花粉有效粘附量的影响由大至小依次为气吹距离、气吹频率和气吹角度,当气吹距离为182 mm、气吹频率为24 Hz、气吹角度为76°时,花粉有效粘附量最大。同时,对仿真结果进行分析,得到在脉冲集束方法作用下番茄花的授粉过程。使用最优参数组合在温室中进行试验,仿真与试验结果相比,柱头花粉覆盖率最大误差为5.54%、平均误差为1.93%。授粉结束42 d后统计番茄果实情况,得到采用脉冲集束式授粉方法的番茄坐果率为82.81%,单果质量为229.60 g,畸果率为8.27%,效果优于其他辅助授粉方法。结果表明,所建立的耦合仿真模型准确可靠,为脉冲集束授粉方法在智能装备中的应用提供了理论依据。同时验证采用此授粉方法可以提高番茄的坐果率与产量,满足温室番茄授粉的农艺要求。

关键词： 结构设计   几何模型   过盈配合   有限元分析  

摘要： 基于有限元计算平台ABAQUS,选取3组特定的非闭合空心圆柱结构建立几何模型和计算模型,并对其过盈配合过程进行仿真计算,之后对过盈配合下的装配件应力分布情况和压装力随配合长度的变化曲线进行了分析。结果表明,在过盈配合的过程中,装配件配合面边缘存在塑性变形区域,且压装力曲线存在峰值和平稳缓升两个阶段。通过仿真与试验结果的对比,验证了仿真结果的可靠性,为后续的进一步分析提供了研究方法,并为其他类似结构的设计加工与优化改进提供新的思路。

关键词： 结构设计   高磅级   旋转法兰   尺寸设计   强度刚度校核   有限元  

摘要： 为了更好地评估旋转法兰在高温、高压下的工作状态,在现有压力级别(300~900磅)旋转法兰的基础上,对1 500磅和2 500磅旋转法兰进行结构设计和建模,并对模型强度和刚度进行校核,同时采用ABAQUS软件进行有限元静态力学分析。结果表明:各公称直径下旋转法兰的计算应力均小于许用应力,刚度满足使用要求;压力等级和法兰尺寸对旋转法兰应力分布存在一定影响,1 500磅旋转法兰存在芯套小端高颈以及垫片与法兰盘相接触2个应力集中区域,2 500磅旋转法兰除上述2个应力集中区域外,其芯套台阶处也会产生应力集中;最大应力均出现在芯套小端高颈处,且最大应力小于材料许用应力,设计的高磅级旋转法兰满足使用要求。研究结果进一步丰富了2 500磅旋转法兰结构设计案例,可为高磅级旋转法兰结构设计提供参考。

关键词： 发电汽轮机   故障预测   模态分解   趋势提取   卷积—双向长短期记忆模型  

摘要： 针对发电汽轮机运行参数高度耦合、故障特征参数预测困难的问题,综合运用中值回归经验模态分解、卷积神经网络和双向长短期记忆模型,提出一种适用于发电汽轮机的多特征故障预测方法。首先,通过中值回归经验模态分解(Median Regression Empirical Mode Decomposition,MREMD)对故障相关参数进行趋势提取;然后,以各参数运行趋势为训练集的输入特征向量,构建可以提取训练集时空特征的卷积-双向长短期记忆(Convolution Bidirectional Long Short-Term Memory,CNN-BiLSTM)模型;为提高模型的收敛速度,采用麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)对模型超参数进行优化。经实际案例验证,该方法可有效通过故障相关参数的波动预测故障参数的发展趋势,为系统的预警和应急处置提供参考。

关键词： 有限元分析   应力腐蚀   内聚力模型   溶解氧  

摘要： 高温水环境下溶解氧是影响奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂的主要环境参数之一。基于应力腐蚀的滑移-溶解理论,建立了一种氧扩散与内聚力耦合的应力腐蚀裂纹模拟模型。采用内聚力有限元数值方法模拟了在325℃高温水溶解氧环境下316L奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂行为,分析了溶解氧含量与加工硬化对裂纹扩展速率(Crack Growth Rate,CGR)的影响。结果表明,通过标定的模型参数,建立的模型可以预测不同溶解氧含量下材料应力腐蚀裂纹扩展速率,计算结果与文献中的实验测量结果一致。在模拟的高温水环境和应力强度因子条件下,316L不锈钢应力腐蚀裂纹扩展速率与屈服强度关系可表示为CGR∝σ_(y)^(2.028)。

关键词： 高陡边坡   赤平投影分析法   刚体极限平衡法   有限元   稳定性分析  

摘要： 为研究高陡露天边坡的稳定性,本文以四川省某露天矿石灰岩质边坡为工程背景,选取1个典型剖面分析,运用赤平投影分析法对岩质边坡的稳定性进行分析评价,并采用强度理论的刚体极限平衡法与二维有限元数值模拟、三维数值模拟等进行了相互验证比较分析。研究结果表明:1个典型剖面在3种工况下的整体边坡安全系数均符合规范要求值,边坡整体稳定性较好。所得结论对后期施工设计提供了理论依据及数据支持,同时为类似工程的边坡稳定性分析提供了参考。

关键词： 血管顺应性   覆膜支架   主动脉壁   线弹性模型   超弹性   残余应力   本构理论   张开角  

摘要： 目的考虑主动脉壁超弹性和残余应力,提出一种基于血管顺应性准确估算主动脉血压的定量预测数值方法。方法基于闭合张开角的三维残余应力求解方法和超弹性本构理论,实现理想化双层厚壁主动脉模型压力-半径关系的解析求解。计算血管壁顺应性,并将压力-半径关系施加于流体域的移动壁面边界,捕捉流固耦合作用引起的血流动力学改变,获得血管顺应性与脉压的关系。对比有无残余应力、超弹性与线弹性本构关系,以及不同年龄对血管顺应性和主动脉血压的影响。考虑覆膜支架的作用:将支架区域视为刚性壁,模拟不同支架个数对主动脉血压的影响。结果与线弹性模型相比,超弹性模型的主动脉脉压预测值较小。考虑残余应力的血管顺应性高于无残余应力,相应的,考虑残余应力时主动脉脉压略低于无残余应力的情况。血管顺应性40~49岁人群>60~69岁>70岁以上人群,相应的,主动脉脉压40~49岁人群<60~69岁<70岁以上人群。当植入一个长度为60 mm的覆膜支架时,由于顺应性的下降,其脉压高于无支架情况。而且,随着植入覆膜支架数量的增加,主动脉脉压持续增高,即支架植入范围越广,脉压越高。结论本文提出的数值方法可正确预测主动脉血压,将为主动脉支架设计和手术方案优化提供理论和技术支撑。