关键词： 胫骨骨折   中央部位   骨愈合   胫骨内侧   外固定器   外固定架   弯曲载荷   连接杆  

摘要： 目的监测胫骨骨折愈合期间外固定器-胫骨系统的应力传递变化和应力敏感点的位置变化,以及系统的位移情况。方法在本研究中建立了不同愈合阶段的胫骨骨折有限元模型。模拟轴向、扭转和弯曲载荷下的生理条件,以评估正常生理载荷条件下外固定架-胫骨系统内的应力和应变。结果在骨折愈合的不同阶段,外固定架与胫骨之间的应力分布发生了变化。在骨折愈合早期,外固定器在所有3种载荷条件下作为主要承重单元起着重要作用。随着骨折愈合,胫骨应力逐渐增加,轴向和扭转载荷下应力集中在胫骨内侧,弯曲载荷下则集中在胫骨的上下端以及前后中央部位。愈合过程中,骨痂处的应力逐渐增加,微动减少。外固定架内的应力逐渐减少,连接杆有将应力向螺钉转移的趋势。在整个骨折愈合过程中,外固定器内的最大应力位置保持不变。在轴向和扭转载荷下,最大应力点位于顶端螺钉与骨皮质的交界处,而在弯曲载荷下,最大应力点位于第3颗螺钉与连接杆的交界处。结论在骨愈合过程中,外固定架和骨骼之间存在应力传递。随着骨愈合的进行,外固定架连接杆和螺钉上的应力逐渐减小,应力变化幅度减小。当完全且牢固的融合实现后,应力变化稳定,外固定架上的最大应力点保持不变。这为后续研究骨愈合过程以及在外固定架上放置传感器以监测应力变化提供了理论基础。

关键词： 功率半导体器件   频域分析   有限元   热模型  

摘要： 功率半导体器件的热应力是导致其失效的主要原因之一,因此近年来针对器件的热建模越来越受到关注。由于工况的复杂性,功率半导体器件承受的暂态电热行为通常呈现多时间尺度特性。为了解决这一问题,学者们做出了许多努力,而频域建模相对而言是一个较为简单且实用的方法。但是,目前大多数方法只针对器件的温度频域特性进行研究,而忽略了热流特性,导致器件热模型与外部散热条件相连时温度预测的不准确。文中从频域建模出发,分析功率半导体器件的热流在频域下呈现的低通滤波特性,并提出一种多阶三频率的低通滤波器的热流频域建模方法。该方法还原功率半导体器件全频段的热流特性,提升器件热应力描述的准确性,解决了器件模型与外部散热条件相连的难题,并通过有限元仿真和实验进行验证。

关键词： 加氢反应器   冷氢   入口结构   应力分析   有限元   边界条件   一次应力   二次应力  

摘要： 以国内某大型炼化一体化项目蜡油加氢裂化装置的加氢精制反应器为例,采用大型通用有限元软件ANSYS Workbench 2020R2,对比分析了普通接管设计方案、内凸台设计方案、冷氢保护装置设计方案以及整合设计方案的热应力分布。结果表明:由于热应力的存在,普通接管设计方案即使大幅增加补强面积也不能满足该处一次应力+二次应力的评定要求,而整合设计方案由于建立了温度隔离层并设置大尺寸圆角凸台,弱化了冷氢接管根部的温差应力,可大幅降低冷氢入口应力水平55%左右,满足一次应力+二次应力的评定要求,保障了加氢反应器的设计安全。

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： 失效模式   应力-应变行为   有限元分析   FRP部分约束   DIC技术   复合材料  

摘要： 纤维增强聚合物(FRP)部分约束混凝土应用可以提高混凝土的承载力和经济价值。然而,FRP部分约束混凝土在垂直方向上不均匀应变响应还不够深入,应力-应变模型不够准确。本文通过应变片和数字图像相关(DIC)记录对FRP部分约束混凝土进行了轴向压缩试验,并利用ABAQUS有限元建立了包括0/1,1/4,1/3,1/2,2/3,3/4和1/1约束面积比的部分约束混凝土。试验结果表明:DIC和应变片结果分别反应了垂直和水平方向的应变规律,即试件在应变硬化或应变软化响应下均发生了明显的应变局部化;有限元结果能捕捉到试件表面约束力与x,y和z三轴的应变关系,得到了不同约束面积比的FRP部分约束混凝土柱的应力-应变关系,所提出的应力-应变模型能有较高的预测效果。

关键词： 干式变压器   电流加热   有限元   温度场  

摘要： 为了分析干式变压器的电流加热内部温度情况,根据干式变压器实际电流加热模型搭建相应的三维模型,基于多物理场有限元软件COMSOL Multiphysics对干式变压器开展温度场仿真计算,计算得出不同环境温度和导线类型下施加不同电流时相应的温度场分布云图及热点温度变化情况,结果表明,电流加热干式变压器的热点温度会随着施加电流大小和环境温度的增加而增加,导线类型对温度场分布有一定的影响,该结果为干式变压器电流加热的设计及散热提供了一定的参考价值。

关键词： 叉车门架   桁架机械手   结构设计   有限元分析  

摘要： 桁架机械手是自动焊接生产线的重要组成部分,为了满足某企业叉车门架自动焊接生产线大跨度、高载重、精度高的要求,设计开发出一款有效行程长为36 m、宽为9.76 m的桁架机械手,其最大载重1.5 t。为了确保其结构性能要求,利用有限元分析工具,验证其最大变形量小于2 mm,结构刚度和强度都满足设计要求;同时桁架机械手制造出来后,经过现场装机测试验证,整体性能指标满足用户需求。

关键词： 管件加工   渐进成形   有限元分析   正交试验   工艺优化  

摘要： 基于正交试验法定量分析某种管件单点渐进成形机对Al6063铝合金管件的塑性成形工艺;通过有限元软件ABAQUS仿真,探究各工艺参数对Al6063管件成形后最大减薄率的影响规律,找到最佳工艺参数组合。结果表明:各工艺参数影响顺序由大到小依次为径向进给距离、工具头半径、轴向进给距离、摩擦因数。在半径60 mm、壁厚1 mm的管件尺寸下,最优工艺参数组合为工具头半径6 mm、径向进给量0.5 mm、轴向进给量1.5 mm、摩擦因数0.100。最优工艺参数组合会随着管件尺寸的改变发生小幅变化。

关键词： 隧道   复合式路面   反射裂缝   加纤改性沥青   抗裂性能   有限元分析  

摘要： 反射裂缝是隧道复合式路面结构的一大突出问题,严重影响路面使用性能。本文采用加纤改性沥青作为层间抗裂材料,成型了基层预设接缝的复合试件,基于室内弯曲试验和轮碾试验研究其层间抗裂性能,并通过有限元数值分析探究加纤改性沥青对复合式路面沥青面层应力分布情况的影响。结果表明:加纤改性沥青具有良好的层间抗裂性能,能够增强复合试件的抗弯曲能力,减缓反射裂缝的发展,延长复合试件疲劳寿命;有限元分析结果表明加纤改性沥青能够有效吸收沥青面层底部因基层接缝导致的集中应力,大大降低沥青面层底部的最大拉应力和最大剪应力。研究成果可为加纤改性沥青层间抗裂材料在隧道复合式路面中的应用与推广提供理论依据和技术支撑。

关键词： 井下筛分   井下滚轴筛   参数化设计   筛分过程仿真   有限元分析   筛分过程智能控制  

摘要： 为适应煤矿井下筛分对设备安装检修、硐室设计以及减少筛分土建投资等方面的要求,针对现有装备的不足,运用参数化设计思想,通过筛分过程的仿真以及关键部件的有限元分析,进行了井下滚轴筛的设计。最终确定:井下滚轴筛采用三段分体模块化结构,以便于设备的安装和维护,三段筛面连接后呈香蕉形,各段箱体均采用全密封结构,无粉尘外溢且噪声低;筛面宽度应大于物料的最大粒度(D_(max))的3倍,筛面长度应为筛宽的3~8倍;每根筛轴均通过弹性柱销联轴器与筛箱外侧的驱动电机一一相连,可对每根筛轴的转速进行实时调整,同时也方便检修和维护;筛盘所受应力为0.018 MPa,位置在齿尖处,筛轴以弯曲应力为主,最大应力为1.71 MPa,位置在轴承处,二者材质均选用经调质处理的45_#钢,可满足使用要求;优化筛轴转速、筛面倾角等因素可优化筛分效率;采用迭代算法进行优化,可在筛分效率最大化的前提下最大限度地提高滚轴筛处理量。运用参数化思想设计得到的井下滚轴筛达到了设计目标,为井下筛分的推广应用提供了一定的装备基础。