关键词： 有限元分析   高压氢气储罐   理论分析   结构设计   性能评估  

摘要： 文章通过有限元分析对高压氢气储罐的设计进行优化,以提高其安全性和机械性能。首先,详细分析高压氢气储罐理论设计,包括储罐薄板弯曲理论和强度评判标准。其次,研究高压氢气储罐结构与工作原理。再次,提出基于有限元分析的设计优化方案,通过模拟高压氢气储罐应力情况,确保储罐在高压氢气压力下的安全可靠性。最后,开展仿真试验验证优化方案的有效性,结果表明优化后的储罐设计能确保高压氢气贮存的安全性和稳定性。

关键词： OpenMC   DORT   中光子多群截面库   OECD/NEA快堆   萨凡纳堆  

摘要： 确定论计算程序具有计算效率高的优点,适用于核反应堆辐射屏蔽计算,但其精度主要取决于多群截面库的准确性。由于不同类型的反应堆具有不同的能谱,目前通用的多群截面库无法保证不同类型反应堆的计算精度。基于蒙特卡罗程序OpenMC,改进了制作中子-光子耦合多群截面库的方法;增加了统计光子产生截面的新功能,用于统计由中子反应引起的光子产生截面;考虑了原子弛豫、韧致辐射和正负电子湮灭产生的光子源,并对其进行散射化处理。为了验证本方法的适用性,采用了OECD/NEA快堆基准题、“萨凡纳”热堆基准题和HBR-2屏蔽基准题进行中子-光子耦合多群截面的制作,并将制作的多群截面库提供给确定论程序DORT进行计算。计算结果与OpenMC结果进行了对比:对于快堆模型和热堆模型,使用本方法制作的多群截面库计算结果与OpenMC的计算结果符合较好,且优于使用Bugle96库的计算结果;对于屏蔽问题,使用本方法制作的多群截面库计算结果与OpenMC结果的误差符合工程要求,且优于使用Bugle96库的计算结果。

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。

关键词： 月球科考站   构型设计   功能分析   有限元分析  

摘要： 月球探测是中国的战略性项目,其最后一步也是最关键的一步就是月球科考站的建设。为了能给月球科考站的建设提供一些经验,针对月球科考站的建设问题,提出了一种刚柔耦合的充气式展开的月球科考站构型设计方案,并介绍了各层的设计用途及其功能。采用有限元软件ABAQUS进行仿真分析,研究了提出的科考站构型在月面上无月震影响下的静载工况,以及有月震影响下的动载工况的工作情况。结果表明:所提出的科考站各层结构在这两种工况下都能维持较好的力学性能,说明所提出的科考站构型具有较好的可行性,可以为相关领域的工程设计提供一些参考。

关键词： 势流理论   非线性   有限元   动网格  

摘要： 基于完全非线性势流理论,利用有限元空间离散方法,并采用四阶龙格库塔法进行时间步进,在时域内建立了一套完全非线性势流数值计算分析模型。不同于传统的线性频域数值模型,文中建立的数值模型可同时考虑波浪的非线性以及波浪与结构物相互作用的瞬态性特征。为了准确跟踪瞬时自由表面的运动边界,在任意拉格朗日-欧拉框架下,结合边弹簧动网格技术,来实时更新流体计算域,并引入松弛区域法来实现波浪水槽的造波和消波功能。针对非线性波浪的传播、非线性波浪与水下结构物相互作用等物理问题开展了数值计算,结果表明该模型具有良好的稳定性和准确性,可以为非线性波浪与结构物相互作用的时域分析提供稳定的计算分析工具。

关键词： 海洋牧场   SESAM   等效设计波   强度校核  

摘要： 针对我国海洋渔业资源衰退以及传统海水养殖业的污染等问题,利用SESAM分析软件,采用等效设计波法模拟海洋波浪载荷,对该平台结构进行了屈服、屈曲强度校核,旨在为平台的安全使用提供一定的参考依据。结果表明:平台在3种不同工况下,出现最大应力的设计波虽不同,但平台整体的屈服强度仍满足CCS 《海上移动平台入级规范》要求。通过整体的屈服强度分析,得出平台生存吃水时在Sec2011等效设计波海况下,结构应力响应达到最大,因此在中面应力、X向应力、Y向应力以及剪应力分别最大时,对板格和扶强材进行屈曲校核,校核分析显示屈曲强度衡准均小于1.0,可见平台结构屈曲强度满足规范要求。

关键词： 钢管混凝土T型相贯节点   拉弯   滞回试验   球冠形脱空缺陷   有限元分析  

摘要： 为研究球冠形脱空缺陷对圆钢管混凝土T型相贯节点抗震性能的影响,以脱空率、支主管直径比和主管径厚比为主要试验参数,完成了18个圆钢管混凝土T型节点试件在主管承受恒定轴向拉力和支管承受往复轴向荷载作用下的滞回性能试验,考察了球冠形脱空缺陷对其失效模式、滞回曲线、骨架曲线、承载力、刚度和耗能的影响规律。建立了有限元分析模型,分析了球冠形脱空缺陷对主管钢管与核心混凝土之间接触应力发展的影响规律,开展了脱空率、支主管直径比、主管径厚比、混凝土强度、钢材强度和轴拉比等参数对节点受拉承载力影响的参数分析。结果表明:球冠形脱空缺陷的存在会改变节点的失效模式,导致节点的承载力、刚度和耗能能力均有不同程度的降低,并削弱主管钢管与混凝土之间的相互作用,影响节点的荷载传递机制。最后,提出了考虑球冠形脱空缺陷影响的圆钢管混凝土T型节点受拉承载力折减公式。

关键词： 水利工程绞车   轻量化   滚筒   有限元分析  

摘要： 针对水利工程绞车滚筒轻量化设计要求,通过分析滚筒及滚筒侧板受力并结合Capstan方程和层压效应,计算多层缠绕滚筒的缠绕应力和横向应力;应用双阶段结构优化策略,提出了基于滚筒侧板承受侧向静态载荷的综合分析模型和仿真分析,先通过减材实现轻量化,再通过增加加强筋增强结构的承载力和刚性。仿真结果表明,优化后的结构在满足强度要求的同时,实现了轻量化,滚筒质量减轻了21.7%。

关键词： 改进遗传算法   全方位无线传能   磁耦合参数   辨识方法  

摘要： 全方位三激励WPT系统中接收端和发射端之间的磁耦合参数是影响系统传输效率的重要因素,对耦合参数进行有效地辨识是使全方位WPT系统达到最大效率的关键。在采用高频逆变器作为发射线圈激励源的情况下给出逆变输出电压各次谐波的数学描述,在移相角为π/3的条件下忽略谐波,将输出的方波电压用波形具有标准正弦形状的基波来近似替换。在此基础上推导出系统发射端电流有效值的数学模型,引入改进的遗传算法,将参数辨识问题转换为全局寻优问题,给出基于该模型的磁耦合参数辨识方法,并通过仿真及实验验证了所提方法的可行性及有效性。

关键词： 桡骨骨折   骨折固定术   外固定器   限定因素分析   生物力学现象  

摘要： 目的:探讨半环形外固定支架治疗C型桡骨远端骨折的稳定性。方法:选取1名健康成年男性志愿者,分别采用CT和MRI扫描腕关节。基于CT和MRI扫描数据,建立正常腕关节的三维有限元模型,并对模型有效性进行验证。基于正常腕关节的三维有限元模型,建立C1、C2、C3型桡骨远端骨折有限元模型,制作并装配半环形外固定支架。分别在装配半环形外固定支架的C1、C2、C3型桡骨远端骨折有限元模型上施加轴向、旋前及掌屈载荷,记录不同载荷下3种桡骨远端骨折有限元模型桡腕关节面的轴向最大相对位移及骨折块的最大应力和最大位移。结果:(1)正常腕关节有限元模型构建和验证结果。本研究建立的正常腕关节有限元模型涉及1 094 717个单元,387 763个节点。在尺骨近端施加完全约束后,对模型施加100 N的轴向载荷,桡腕关节面最大应力为10.7 MPa;桡骨远端关节面主要应力分布于桡舟关节面和桡月关节面,且桡舟关节面所承受的应力较大;该结果与文献中尸体实验结果一致,提示正常腕关节有限元模型构建成功。(2)3种桡骨远端骨折有限元模型桡腕关节面的轴向最大相对位移。在轴向载荷下,C1、C2、C3型桡骨远端骨折有限元模型桡腕关节面的轴向最大相对位移依次为0.27 mm、0.14 mm、0.64 mm;在旋前载荷下,C1、C2、C3型桡骨远端骨折有限元模型桡腕关节面的轴向最大相对位移依次为0.21 mm、0.29 mm、0.36 mm;在掌屈载荷下,C1、C2、C3型桡骨远端骨折有限元模型桡腕关节面的轴向最大相对位移依次为0.11 mm、0.08 mm、0.24 mm。(3)3种桡骨远端骨折有限元模型骨折块的最大应力。在轴向载荷下,C1、C2、C3型桡骨远端骨折有限元模型骨折块的最大应力依次为5.58 MPa、20.93 MPa、40.91 MPa;在旋前载荷下,C1、C2、C3型桡骨远端骨折有限元模型骨折块的最大应力依次为1.45 MPa、11.31 MPa、11.89 MPa;在掌屈载荷下,C1、C2、C3型桡骨远端骨折有限元模型骨折块的最大应力依次为0.78 MPa、19.94 MPa、4.66 MPa。(4)3种桡骨远端骨折有限元模型骨折块的最大位移。在轴向载荷下,C1、C2、C3型桡骨远端骨折有限元模型骨折块的最大位移依次为0.63 mm、1.4 mm、1.5 mm;在旋前载荷下,C1、C2、C3型桡骨远端骨折有限元模型骨折块的最大位移依次为0.10 mm、0.16 mm、0.16 mm;在掌屈载荷下,C1、C2、C3型桡骨远端骨折有限元模型骨折块的最大位移依次为1.24 mm、1.15 mm、1.05 mm。结论:半环形外固定支架治疗C型桡骨远端骨折具有较好的稳定性。