关键词： 瓢曲   卷取   轧后冷却   相变   有限元  

摘要： 目前唐钢2050热轧线在生产薄规格双相钢基料时在带钢头部出现了瓢曲、双边浪等板形问题,影响后续的生产。由于轧机出口板形合格率较高,所以将研究重点放在轧后冷却方面。通过对带钢FDT和CT横向温度比较,基本排除了层流冷却的影响。利用ABAQUS软件建立有限元模型,模拟带钢在卷取区域温度场-相变场-应力场的三场耦合过程中残余应力的变化情况,通过微观金相组织分析对模型的准确性进行验证,尝试分析了带钢在卷取冷却水的干扰下,造成相变不均匀而产生残余应力的机理。并提出了对卷取冷却水传统喷射时序进行优化的工艺方案,降低了部分残余应力并改善了残余应力的分布均匀性,使带钢头部板形瓢曲、双边浪的程度大幅下降,提高了下游冷轧生产效率及成材率。

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： 后交叉韧带   韧带重建   膝关节韧带   生物力学   接触力学   松弛度   逆向动力学   有效应变  

摘要： 目的膝关节韧带的生物力学对韧带的功能、退变以及损伤干预措施(如韧带重建)的研究起着重要作用。骨肌模型可用于预测各种活动中韧带的生物力学。然而,先前的骨肌模型通常基于刚体动力学,缺乏对详细的关节运动学和接触力学的研究能力。因此,本研究的目的是开发一个包含膝关节变形接触模型的下肢有限元骨肌模型,考虑韧带的三维几何形状、变形和接触。研究后交叉韧带(posterior cruciate ligament,PCL)松弛对韧带生物力学和膝关节接触力学的影响。方法基于数据库开发下肢有限元骨肌模型,将膝关节的三维变形模型耦合到骨肌模型中,包括三维韧带、软骨和半月板。有限元骨肌模型的输入包括地面反作用力和关节角度。肌肉冗余问题通过逆向动力学优化解决。将预测的关节接触力与在体测量数据进行对比。通过调整PCL的等效刚度,实现PCL的不同松弛场景,对比分析韧带的力和应变以及关节的接触力学。结果预测的膝关节接触力与实验数据基本一致。较高松弛度导致PCL的力降低和有效应变增加。与正常模型相比,松弛-2模型在关节前后方向的位移明显增大。松弛-2模型的胫骨内侧髁软骨接触应力比正常模型高23%。结论该模型可用于在各种活动中对骨关节软/硬组织进行系统的、个性化的生物力学评估。

关键词： 墙面滚涂   结构设计   有限元分析   激光位移传感器  

摘要： 针对解决室内墙面人工滚涂劳动强度大的问题,设计了一套自动化室内墙面滚涂机器人。对机器人需求功能进行结构设计,其移动载车在地面多方向移动,其机械臂提升柱将UR机械臂举升至目标位置,使用UR机械臂末端的滚筒进行墙面滚涂,对其中关键承载零件进行有限元分析;使用激光位移传感器对滚涂之后的墙面进行测量,测量数据传输至上位机处理;最后,可视化滚涂层数据并计算平面度,对于平面度不满足要求的墙面进行打磨,以提高室内装修的滚涂质量。

关键词： 航空发动机转子   过盈   配合止口   有限元分析   压紧力  

摘要： 为提高航空发动机过盈配合转子连接质量,确保装配后转子配合止口端面完全贴合。本文利用有限元分析软件ANSYS对装配过程进行数值仿真,对过盈配合转子装配过程中的温度场、变形情况及配合止口摩擦力进行计算,分析压紧力与配合止口端面间隙大小的关系,并设计相应试验进行验证。数值计算和试验分析结果表明:转子恢复室温过程中施加轴向压紧力可以有效消除配合止口端面间隙,在压紧力大于配合止口摩擦力的情况下,随着压紧力的增大,转子装配的重复性和质量均有所提高。

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： 风电机组   风轮   有限元分析   强度分析  

摘要： 风轮吊具是风电机组吊装风轮的重要装置,由于风轮吊具连接面受限于轮毂结构,通常风轮吊具连接螺栓安全系数在交变载荷的吊装工况下较难满足设计要求,需优化吊具结构和增大吊具连接螺栓安全系数。以某兆瓦级风电机组风轮吊具为例,通过三维软件对吊具进行参数化建模,利用有限元法对风轮吊具抬吊和对接工况进行数值分析。提出了基于梁体的吊具连接螺栓计算方法,通过研究吊具主板厚度、筋板位置、螺栓规格和螺栓拉伸力参数,计算风轮吊具和螺栓强度,并对吊具结构进行对比优化。结果显示:风轮吊具在对接工况下的吊具等效应力约为抬吊工况的1.2倍,而吊具变形则为抬吊工况的一半。各试验工况,风轮吊具的最大等效应力和最大变形均出现在吊具吊耳孔连接处。各试验条件,吊具连接螺栓等效应力波动较大。经优化,螺栓最大等效应力减少了20%。结果表明:对于相同吊装工况,风轮吊具的等效应力和变形波动较小。仅计算吊具等效应力和变形时,可忽略连接螺栓对吊具等效应力的影响。采用上筋板、增大主板厚度和螺栓规格、适当增大轮毂小端侧螺栓拉伸力的方式能一定程度上降低吊具螺栓等效应力。经现场实际验证,优化结果可行,对后续机组的吊具设计优化提供了借鉴和参考。

关键词： 管板   矩形   有限元   ASME  

摘要： 某冷再生气冷凝器换热管布管区域呈现非圆形,与ASMEⅧ-1换热器设计方法UHX采用的轴对称力学模型不相符合,需要采用有限元方法进行进一步的校核。分析结果表明换热器管板和管束应力分布并不均匀,但仍能通过强度校核。

关键词： 汽车-行人   年龄-速度   事故重建   AIS3+重伤风险   逻辑回归   有限元  

摘要： 本研究旨在探讨年龄因素对行人下肢损伤的影响,以提高行人保护水平。基于CIDAS(China in-depth accident study)数据库,筛选了2017-2022年的16起真实行人碰撞案例。利用PC-Crash软件重建事故,获取边界条件,并将其导入车辆-行人下肢有限元碰撞模型进行损伤重建。通过逻辑回归模型分析,得到不同碰撞速度下,各年龄段的损伤参数和下肢损伤风险预测模型。研究结果显示,各年龄段的下肢长骨损伤阈值和耐受极限存在差异。本研究为行人保护法规及下肢损伤评估指标制定提供了重要数据支撑。

关键词： 频域介电谱   油纸绝缘   非均匀老化   变压器   有限元仿真  

摘要： 现有的基于频域介电谱(frequency domain spectroscopy,FDS)的评估方法无法反映热点处的绝缘老化状态,针对此问题,将多目标遗传算法和有限元仿真方法相结合,提出一种“反演模型”以获取变压器高温区域纸绝缘老化信息。构建非均匀老化下油纸绝缘有限元模型,建立不同老化区域油纸绝缘老化状态和FDS数据之间的映射关系。基于测量的油纸绝缘系统的FDS数据,设计多目标遗传算法求解有限元模型中的参数分布。实验结果表明,所提取的有限元仿真模型参数可以很好地表征热点区域绝缘纸的老化状态,在实验室条件下,模型的相对误差小于7%。