关键词： 纤维增强复合材料   双相场   各向异性   自适应   有限元  

摘要： 相场法可以自动捕捉裂纹的萌生和演化,因此在模拟复合材料的复杂失效行为时具有明显优势。为区分纤维增强复合材料(Fiber-reinforced composites,FRC)中存在的不同断裂模式,采用双相场断裂模型来分别表征基体和纤维的损伤演化。同时采用相场变量作为误差指标,在各向异性的双相场模型中引入了基于四叉树分解的网格自适应细化策略。设计并开发了相应的Matlab程序,研究了单向及变刚度纤维增强复合材料单层板在拉伸位移载荷下的断裂行为。计算结果表明:采用基于自适应算法的各向异性双相场模型所得到的数值计算结果与试验结果吻合良好;自适应双相场模型能在保证较高计算精度的同时,配合序参量的演化准确地在裂纹路径上进行网格自动加密,简化网格前处理过程,减少网格数量,降低计算成本,提高计算效率。

关键词： 卡瓦下座   可溶性镁合金   微观结构   耐腐蚀性能   有限元分析  

摘要： 针对苏里格气田井下节流器存在打捞困难、打捞成功率较低的问题,采用对可溶性镁合金表面进行改性的方式制备了井下节流器用可溶性卡瓦下座。通过电化学测试和浸泡失重实验研究了表面改性镁合金在不同Cl-质量分数(分别为2%、5%和8%)模拟井液中的耐腐蚀性能,并采用有限元力学仿真和溶解实验,分析了力学强度和溶解性能。结果表明:表面改性后的镁合金腐蚀电流密度降低了约5个数量级;随着Cl-质量分数的增加,表面改性镁合金腐蚀速率逐渐增大;在给定卡定机构卡定时的载荷与位移约束时,可溶性卡瓦下座所受最大应力为190 MPa,小于材料的屈服强度;卡瓦下座可溶式节流器经过室内5 h溶解后实现解封。在室内实验结果满足要求的基础上,该井下节流器在现场经过一段时间应用后打捞,坐封稳定,打捞方便。

关键词： 粘滞阻尼器   减震结构   附加阻尼比   层间位移角  

摘要： 在某幼儿园建筑消能减震结构设计中设置了粘滞阻尼器。对消能减震结构进行有限元分析,结果表明:通过合理的阻尼器布置及参数选取,可为主体结构提供一定的附加阻尼比,从而有效减小结构整体层间位移角,增加结构安全储备;同时可以有效减小主体结构地震响应,从而降低梁柱构件截面尺寸及配筋,更好地适应建筑使用功能要求。

关键词： 椎板切除   椎管重建   钢板内固定   有限元分析   稳定性   活动度  

摘要： 目的:构建椎管重建内固定术的有限元模型,并分析椎管重建内固定术对脊柱稳定性的影响,验证椎管重建内固定术在椎管内手术中的有效性和可靠性。方法:筛选1名30岁男性,身高172 cm,体重75 kg的健康志愿者并采集其腰椎CT资料,建立正常腰椎L3-L5的有限元模型,并与体外实体结果和已发表的有限元分析结果进行比较,以验证该模型的有效性。根据处理方式不同分为正常组、椎板切除组和椎管重建组。在相同边界固定和生理载荷条件下,实施前屈、后伸、左弯、右弯、左旋和右旋6种工况活动,分析6种工况活动下L3-L4和L4-L5观察节段的活动度(range of motion,ROM)和L3-L5整体最大ROM的变化情况。结果:构建的L3-L5有限元模型各节段ROM位移与体外实体结果和既往文献数据结果吻合,确认了该模型的有效性。在L3-L4中,椎管重建组仅在后伸时较正常组增加,ROM变化百分比>5%;其他工况下的ROM与正常组相近,变化百分比<5%;而椎板切除组在前屈、后伸、左旋和右旋时的ROM较正常组和椎管重建组增加,变化百分比>5%。在L4-L5中,椎管重建组,在各工况下的ROM与正常组相近,变化百分比<5%,而椎板切除组在6种工况下的ROM均大于正常组和椎管重建组,变化百分比>5%。在L3-L5的整体最大ROM中,椎管重建组仅在后伸时超过正常组,变化百分比>5%;而椎板切除在前屈、后伸、左旋和右旋时大于正常组和椎管重建组,变化百分比>5%。L3-L5各节段ROM及总体ROM的变化趋势为:椎板切除组>椎管重建组>正常组。结论:椎板切除会严重影响脊柱生物力学的稳定性,而应用椎管重建内固定的方式可有效减少脊柱责任节段的ROM位移并维持其生物力学稳定性。

关键词： 数字孪生   有限元分析   自来水笔   笔尖设计  

摘要： 在数字孪生的大背景下,本文提出了利用有限元分析方法来验证自来水笔设计可靠性以及验证书写性能的方法。根据笔尖应力的简化模型,通过有限元分析笔尖构型的薄弱部位,再通过实例分析,利用拓扑优化,给出相应的优化设计方案。

关键词： 边坡稳定性   MIDAS GTS有限元软件   锚索抗滑桩  

摘要： 为研究桥基斜坡的稳定性及支护措施,文章以云南省昆明市某边坡工程为例,基于有限元数值模拟软件MIDAS GTS分析了边坡在不同工况下的位移变化特征,并提出锚索抗滑桩的边坡支护措施。主要结论为:(1)桥梁荷载使岩土体的粘聚力和内摩擦角发生劣化,位移变化主要集中在边坡中下部;(2)桥基边坡对地震所产生的动力荷载较为敏感,坡体内部的岩土体与桥基均易受到动力荷载的影响;(3)随着降雨持续时间的增加,边坡的最大位移由坡顶缓慢向坡底处移动,且位移量不断增加;(4)锚索抗滑桩改善了坡体的受力模式,进而使得边坡的位移量减少,起到了较好的预加固作用。

关键词： 海上风电   制氢系统   集装箱   有限元分析   结构强度  

摘要： 随着电解水制氢技术不断进步,氢能以存储方式多样、存储时间长等优点成为可再生能源的优良载体,从而为风电消纳提供解决方案。鉴于集装箱是海上物流与装备的优良载体,以上海中集洋山物流装备有限公司海上风电制氢系统集装箱产品为例,应用Ansys有限元分析软件仿真分析海上风电制氢系统集装箱的结构强度、吊耳强度、风载荷及地震载荷等,提出海上风电制氢系统集装箱结构设计分析方案,以期为同类集装箱设计提供借鉴和参考。

关键词： 原油转驳船   等效设计波   整船强度   谱疲劳分析  

摘要： 为实现深远海石油的安全高效运输,开发了具有全新船型的深远海多功能原油转驳船(Cargo Transfer Vessel,CTV)。根据原油转驳船工作海域的环境特点,使用有限元计算软件包Sesam,建立了有限元分析结构模型,采用了等效设计波方法对该类型船只进行频域水动力分析,并对主要负载进行长期预测,然后将波浪载荷施加于结构模型中进行强度校核。通过校核不同工况下原油转驳船的屈服强度、屈曲强度,并基于谱疲劳分析与子模型技术对易于产生疲劳破坏的节点进行疲劳分析,优化了船体设计结构。计算分析结果表明:原油转驳船的设计强度与疲劳寿命均满足DNV的规范要求,载荷下船体结构应力均低于320 MPa,具有足够的承载能力。通过添加水密补板,优化后的舷侧肋位处纵骨过梁孔有效提高了疲劳寿命,对后续系列船的设计与校核具有一定参考价值。

关键词： 空间相机   次镜展开机构   有限元分析   可重复性实验  

摘要： 对于空间相机来说,高分辨率要求相机的焦距要长,长焦距则会导致主次镜间距变大,从而导致空间相机的体积增大,空间利用率降低。为了充分减小空间相机发射时的包络尺寸,降低空间相机的发射成本,针对同轴三反式光学系统设计了一种基于空间四连杆的高精度可重复式次镜展开机构。对该次镜展开机构进行误差分析,对次镜展开机构的模型进行有限元分析以评估机构的可靠性,并设计了机构可重复性实验验证次镜展开机构的可重复性。次镜展开机构折叠后空间相机光轴方向长度由875 mm压缩为324 mm,体积压缩63%,展开状态下的基频为96.64 Hz,重复展开位移极限误差最大为15.61μm,倾斜极限误差最大为16.89″。结果表明,该机构实现了空间相机体积的压缩,且锁紧状态下的基频符合在轨使用要求,重复精度满足光学系统要求,能够适应微纳卫星的运载条件,可以应用于航天实践中。

关键词： 水面清扫   机械结构   有限元分析   SolidWorks  

摘要： 当前各种水域不同程度地受到固体垃圾污染的问题,传统上采用人工清洁的方式清除固体垃圾,但这种清洁方式存在效率和安全系数低等问题。针对小型水域的固体垃圾清理,设计一款新型水面清扫机器人。通过对机器人的推进机构、清理收集机构、船体进行了选择和设计,利用SolidWorks软件建立了新型水面清扫机器人的完整装配模型。动力源采用清洁环保的锂电池,并使用直流减速电机作为机械动作实现驱动件。采用有限元方法分析水面清理机器人关键机械结构收集机构,屈服强度、安全系数、最大应力、许用应力都满足设计要求。优化材料属性后,最大位移变形下降86.5%,使整个设计进一步满足使用要求。该机器人提供了一种城市河道、公园湖泊专用清扫装置的可行方案,提高了城市清扫的效率。