关键词： GIS   有限元   金属微粒   形态   缺陷   电场分析  

摘要： 全封闭组合电器(Gas insulated switchgear,GIS)广泛应用于高压变电领域,其安全稳定运行对于电力系统来说至关重要,而金属微粒附着缺陷是导致GIS设备故障的主要原因之一。基于有限元仿真建立了110 kV GIS设备的仿真模型,模拟了不同形状以及多个金属微粒附着缺陷对GIS设备电场的影响情况。结果显示,细长型微粒处电场畸变随狭长程度增大而增大;带尖刺微粒尖角在60°时电场畸变较严重;圆形片状微粒越薄,电场畸变越严重;多微粒附着电场畸变主要为其中两个微粒作用,随着微粒径向间隔距离增大而增大,而其余与单个微粒附着时情况相近;各形状金属微粒引起的电场畸变程度从大到小依次为:圆形片状>线形>矩形片状>球形。计算结果可对于GIS内固体绝缘表面金属微粒附着缺陷的局放检测和诊断分析具有参考价值。

关键词： 扩展有限元   微裂纹   裂纹交叉   混凝土   多相复合材料  

摘要： 本文提出了一种多尺度的数值模型来模拟混凝土材料内部的微裂纹扩展,描述微裂纹的萌生、扩展、聚合直至形成宏观裂纹最终材料破坏的全过程。该方法基于扩展有限元理论框架实现,使得骨料边缘和界面过渡区不必和单元边界重合,整个结构可划分为十分规则的网格。作为分析案例,对混凝土试件单轴受拉过程进行仿真模拟,结果表明,骨料体积含量减小时,强度呈现上升的趋势,有限元分析结果与试验结果吻合良好,验证了模型的合理性。该数值模型从断裂机理出发,完整地描述了混凝土内部微裂纹扩展的全过程,可为类似混凝土准脆性材料的多尺度数值分析和理论研究提供参考。

关键词： 水下沉箱基础   基础沉降   离心模型试验   有限元分析  

摘要： 水下保护沉箱可以有效防护水下生产系统免受船锚和渔网拖曳、海底滑坡冲击以及冰山撞击等风险,但沉箱一旦发生超出允许变形量的沉降,将会引起沉箱内采油树失稳,管汇及沉箱跨接管、海管、脐带缆等发生断裂,进而酿成油气泄露等重大工程事故。通过开展离心模型试验研究了水下保护沉箱基础在基坑开挖安装就位和自重固结过程中的沉降规律,并采用Weibull曲线模型拟合出最终沉降量的预测公式。离心模型试验预测的最终沉降量与数值模拟、规范理论计算结果的对比,发现三种方法的预测沉降量较为接近。通过分析离心模型试验结果可知:基坑开挖完成后,基坑底部出现较为明显的回弹变形;在沉箱基础安装后的固结过程中,基础底部土体的回弹量有所减小,但回弹变形依旧存在。

关键词： RC叠合次梁-PEC主梁节点   静力试验   有限元分析   受力性能  

摘要： 为了增加结构的净空高度和降低工程造价,提出一种具有装配便捷、成本低、节点质量便于检查等特性的叠合次梁与PEC主梁相连的栓焊节点。设计制作2个足尺叠合次梁-PEC主梁边跨节点和2个足尺中跨节点并进行单调静力加载试验,对其破坏模式、挠度、承载力及变形能力进行分析,研究两种不同相对长度(1.8H、2.3H,H为次梁截面高度)的预埋钢连接件对节点受力性能的影响。采用ABAQUS建立有限元模型,以预埋钢连接件的翼缘厚度(6~16 mm)、相对长度(1.25H~5H)及加劲肋厚度(0~16 mm)为参数开展分析。试验及有限元分析结果表明:叠合次梁先于节点破坏,满足“强节点、弱构件”的设计要求;预埋钢连接件的相对长度由1.8H增加至2.3H,节点的受弯承载力平均提高15%;节点的位移延性系数均超过2.0,变形能力良好;增加预埋钢连接件的翼缘厚度和加劲肋厚度,节点的变形能力和刚度提升显著;增加预埋钢连接件的相对长度对提高节点的峰值荷载的影响差别不大,但节点刚度的提升更为明显,其相对长度为1.25H时,节点会发生脆性破坏,设计时应避免其相对长度过短。

关键词： 薄壁结构件   有限元分析   装夹工艺优化   铣削加工  

摘要： 以某飞机地板梁连接件为研究对象,分析此类薄壁件结构特征和工艺特点进行加工工艺优选,设计薄壁结构件的装夹方案。采用有限元仿真分析和试验验证相结合的方法,对工件在不同装夹方案下的受力情况进行分析。采用UG软件建立薄壁结构件的工件-夹具模型,利用ANSYS软件对模型进行处理和分析,对比不同装夹方案的应力与零件变形情况,进行切削试验,分析测量试验件腹板的平行度误差,总结出此类薄壁结构件最优装夹工艺。

关键词： 弱轴连接   PEC柱   钢板剪力墙结构   有限元分析   滞回曲线   耗能能力  

摘要： 为研究边缘柱为部分外包混凝土组合柱的钢板剪力墙结构(弱轴连接)的抗震性能,使用有限元软件ABAQUS完成1榀边缘柱为H型钢柱、5榀边缘柱为PEC柱的钢板剪力墙结构(弱轴连接)在循环荷载作用下的有限元数值模拟,得到结构的应力分布、破坏模式、滞回曲线、耗能性能、骨架曲线以及刚度退化曲线,并完成了1榀带PEC柱的钢板剪力墙结构(弱轴连接)的试验,验证了有限元模拟的正确性.分析表明在钢板剪力墙结构中(弱轴连接),将PEC柱作为剪力墙的边缘框架柱,同样可以很好的约束屈曲后的钢板剪力墙,使其充分发挥屈曲后的性能,显著提升整体结构的抗侧刚度、承载力以及耗能性能.

关键词： 支撑梁   脊髓损伤   小巧灵活   椎骨   挫伤   位移数据   夹具   相关性分析  

摘要： 目的动物脊髓损伤模型对脊髓损伤的研究具有重要意义,制作大鼠脊髓挫伤模型时需要对脊髓被打击损伤的精度精准把控,故而对夹具夹持椎骨的稳定性有较高的要求。而根据文献调研以及现有的实验数据,现有使用最多的两款夹具(IH夹具和NYU夹具)均存在使用时稳定性不足的问题。本研究拟通过建立IH夹具和NYU夹具夹持椎骨并打击挫伤脊髓的有限元模型,分析两种夹具夹持不稳的原因。方法本实验建立了IH夹具和NYU夹具夹持大鼠T8~T11胸椎并进行打击挫伤的有限元模型,分别计算了在0.5、1.0、1.5 mm打击深度下椎骨和夹具的位移数据和应力数据,将椎骨和夹具的位移数据与动物实验数据进行相关性分析,确认其有效性,并对所得数据进行横向和纵向对比。结果椎骨在IH和NYU夹具夹持下,使用打击器打击挫伤时均会发生明显位移。结论IH和NYU夹具各自有各自的优缺点:IH夹具支撑梁臂比较稳定,头部小巧灵活便于操作,但夹具钳臂和头部的设计不佳,容易造成椎骨的晃动;NYU夹具头部设计为铲形,能更加稳定地夹持椎骨,同时夹具钳臂不易发生应力集中,稳定性较高,但其支撑梁臂不稳,且头部过大不易夹持。

关键词： 伸缩装车机   有限元分析   多目标优化   包裹搬运  

摘要： 当前伸缩装车机依靠经验设计,与其结构性能相关的理论研究较少,存在安全隐患。为此,本文采用有限元分析方法,分析了某五级伸缩装车机九种工况下的静力学性能,校验了某五级伸缩装车机的强度和刚度;利用参数化建模和优化算法等对装车机进行了结构优化。结果表明,该五级伸缩装车机在九种工况中的最大应力为271.05MPa,最大形变为160.18mm,且该装车机的强度和刚度合格。另外,优化后的结构在前端形变量上下降了34%,结构性能得到进一步提升。

关键词： 多状态模型修正   截面惯性矩   优化设计   火箭简化模型   有限元分析  

摘要： 火箭发射过程中燃料的不断减少导致火箭结构不断变化,结构的固有频率和模态振型也会随之变化。针对有限元模型的不准确性,以截面惯性矩为修正参数,不同状态下数值仿真结果与试验测试结果的误差最小为目标函数,建立多状态模型修正的优化模型。通过灵敏度分析和一阶泰勒展开对目标函数进行显式化处理,并利用序列线性规划求解得到设计变量的最优解。同时对于多状态结构,以多截面简支梁模型为例,利用锤击法对简支梁进行试验,设计磁吸重物方案模拟多状态模型,以单截面简支梁试验的前4阶频率为目标函数建立优化模型,经过修正将多截面简支梁模型修正为单截面简支梁模型,并且符合截面惯性矩与面积的比例,验证了多状态模型修正方法的准确性。

关键词： 新型多层连续钢便梁   有限元分析   受力性能   车桥耦合   安全性  

摘要： 随着下穿铁路顶进框架桥跨度增大、孔数增多,采用传统的加固方法进行铁路线路加固时,存在施工周期长、施工安全风险高、对铁路行车干扰大等问题,为保证线路加固措施的安全、可靠,提出一种新型多层连续钢便梁体系。通过建立有限元计算模型,对不同跨度和线路下新型多层连续钢便梁的受力性能、挠度进行了分析研究,结果表明,该钢便梁体系可满足不同跨度和线路的加固需求。随后建立车桥耦合动力学计算模型,对车辆的安全性、平稳性以及新型多层连续钢便梁-轨道结构的稳定性进行了分析研究,结果表明车辆可以安全平稳地运行,钢便梁-轨道结构的稳定性具有一定的安全储备。该体系可在实际工作中推广使用。