关键词： 钢板组合梁桥   横向稳定性   参数分析   有限元分析  

摘要： 钢板组合桥梁性能优异,但在偏载作用下有可能发生横向失稳,因此保证其横向稳定性十分重要。文章采用有限元分析研究了考虑抗扭刚度的钢板组合梁桥的横梁间距对内偏及外偏布载下钢板组合梁桥横向稳定性的响。结果表明横梁间距对内偏及外偏作用下纵桥向弯矩无明显影响,外偏布载相较于内偏布载对钢板组合桥梁横向稳定性的影响更显著,因此需严格控制车道外偏荷载的大小。该研究能够为今后钢板组合梁桥的设计提供参考。

关键词： 自行车前叉   混杂纤维复合材料   铺层设计   有限元分析   耐疲劳性  

摘要： 与传统金属材料相比,混杂纤维复合材料具有轻质高强、耐疲劳和抗冲击韧性好等优点。为了得到既满足力学要求又节约成本的较优性能的前叉,通过有限元分析对碳纤维/玻璃纤维混杂复合材料的自行车前叉进行铺层优化设计。自行车前叉分为叉身和立管,在不改变材料铺层角度和厚度的前提下,分别改变叉身和立管的层间混杂比和铺层材料(碳纤维预浸布/玻璃纤维预浸布)顺序,计算前叉在服役状态下的力学性能。通过对比材料最大应力值以及材料成本,获得该条件下最优的前叉设计。结果表明:混杂复合材料叉身的最内层材料应该用玻璃纤维铺设。当自行车前叉叉身混杂比为1∶2,铺层顺序为[G_(3)CGC];自行车前叉立管混杂比为3∶13,铺层顺序为[GCG12C2]时,所得碳/玻混杂复合材料前叉方案为最优铺层设计。5万次加速疲劳测试实验表明:采用优化后的铺层方案制备复合材料自行车前叉,可以满足前叉的耐疲劳性要求。

关键词： 波纹钢板-混凝土   粘结滑移   界面耗能   本构关系   有限元分析  

摘要： 为了研究波纹钢板-混凝土的界面粘结滑移性能,考虑混凝土保护层厚度、混凝土强度、锚固长度及配箍率,完成了12个波纹钢板-混凝土试件的推出试验,对试件的破坏形态进行归纳分析,基于界面粘结滑移机制分析了不同阶段界面粘结力的组成,并从界面耗能角度对波纹钢板-混凝土的粘结性能进行了研究。结果表明:波谷处的混凝土裂缝由外向内发展,波脊处的混凝土在界面压应力和箍筋拉力作用下,裂缝与波脊延伸线呈45°;界面的极限粘结强度在0.99~1.86 MPa之间,残余粘结强度在0.25~0.63 MPa之间;增大锚固长度可提高界面的弹性变形能,使界面的极限粘结强度得到有效提高。最后考虑4个影响因素提出了波纹钢板-混凝土界面粘结应力-滑移本构关系表达式,并通过有限元分析对其进行验证,发现模拟所得曲线与试验曲线吻合度较高,表明所提出的本构关系表达式较为合理准确,可为波纹钢板-混凝土结构的有限元分析提供参考依据。

关键词： 油气田集输管网   阴极保护   有限元法   Sobol灵敏度分析   PSO算法   优化  

摘要： 在利用有限元法建立外加电流阴极保护模型的基础上,借助Sobol灵敏度分析,确定了显著影响某油气田集输管网阴极保护效果的关键参数,并通过粒子群优化(PSO)算法对其系统布局进行优化。结果表明:由于外加电流阴极保护模型的模拟电位与测试桩的测定电位误差较小,故该模型能够较好地反映出油气田集输管网的电位分布现状;改变防护涂层电阻率等一阶敏感性系数较高的因素会对阴极保护效果产生较大影响,土壤电阻率、防护涂层电阻率以及管道埋深与其他参数之间可能存在明显交互作用;当利用PSO算法对油气田集输管网的阴极保护效果进行全局寻优时,该模型经过47700次粒子进化迭代后的最佳阴极保护系统有效覆盖率高达99.14%,优化效果显著。

关键词： 缓倾顺层边坡   软弱夹层   有限元   失稳机制   松弛区范围   首次破裂长度  

摘要： 为探究含多个软弱夹层缓倾顺层边坡的开挖卸荷特征,以有限元模拟为手段,依托某在建高速公路顺层边坡,分析分步开挖卸荷后其失稳机制和松弛区范围;然后,考虑软弱夹层的饱水软化效应,研究了顺层边坡的松弛区范围和首次破裂长度特征。结果表明:分步开挖下,含多个软弱夹层缓倾顺层边坡浅表呈坡脚位置处的弧形滑面滑落破坏,滑面由岩土界面剪出;深部呈沿软弱夹层的多层平动式台阶状顺层失稳破坏;松弛区范围随开挖深度的增大而增大,且越靠近地表,松弛区范围向坡体后缘延伸越长;考虑软弱夹层饱水软化效应时,饱水1d后开挖揭露软弱夹层I坡体即失稳,稳定性系数降低42.07%,松弛区范围增长59.22%,首次破裂长度增长12.51倍。可见,对含多个软弱夹层的缓倾顺层边坡,开挖前须施作截排水设施,分步开挖时边开挖边支护具有必要性。

关键词： 异步电机   电磁振动   模态分析   谐响应   电磁力   有限元  

摘要： 大型异步电机的电磁振动是电机振动的主要构成部分,对电机振动等级的评估需要进行准确的电磁振动分析,本文以一台10 kV兆瓦级大型异步电机为对象进行电磁振动分析。首先对完整的电机模型进行模态分析,求解固有频率及对应振型,并实验测量了电机实际运行时的固有频率;然后将电磁场二维有限元计算得到的径向电磁力作为载荷,对该电机进行谐响应分析,最后与实验测得的振动速率对比。结果表明,基于电机整机模型的模态分析和谐响应分析可以较为准确地分析大型异步电机电磁振动,能够为电机的优化设计或电磁振动抑制提供理论依据。

关键词： 公路   顺层边坡   桩锚组合结构   有限元   现场监测  

摘要： 四川盆地周边地形地质条件复杂,公路建设中顺层边坡的工程病害频现。通过工程地质分析和数值计算,基于滑面损伤本构模型,研究顺层边坡支护前后滑面应力、位移和边坡稳定性系数等特征量的变化规律,验证桩锚组合结构加固顺层边坡的适用性;通过施工全周期现场监测,获取边坡深部位移、抗滑桩桩身弯矩和锚索应力的时效特征。结果表明:开挖扰动下顺层边坡具渐进性失稳破坏特征;自坡脚沿滑面向后缘,位移呈指数型平滑递减,剪应力先增大后降低,滑面损伤变量自剪应力峰值位置开始同频衰减;采用桩锚组合结构加固顺层边坡后,滑面位移最大值降低88.62%,最大损伤变量降低84.75%,稳定系数提高25.20%;坡体深部位移、抗滑桩桩身弯矩、锚索应力等监测验证了桩锚组合结构加固的有效作用。

关键词： 设备隔震支座   水平隔震   振动台试验   有限元分析  

摘要： 提出了一种自复位浮置物隔震系统,该系统采用双层正交导轨隔离水平地震,并通过预拉弹簧绳实现自复位。考虑系统摩擦与弹簧绳刚度,建立了自复位浮置物隔震系统的理论模型,完成了不同工况下的隔震系统振动台试验,结果表明输入地震波的加速度峰值越高,隔震系统的隔震率也会相应提升。在输入地震波加速度峰值为0.15、0.2、0.4、0.62 g时,隔震系统平均隔震率分别为50%、58%、75%、82%。在相同峰值的地震波及楼面波地震动输入下,隔震系统均具有良好的隔震效果且能够实现系统自复位。最后建立了浮置物隔震支座-浮置物体系的有限元模型,验证了隔震系统理论模型的有效性。

关键词： 镍基合金   晶粒尺寸梯度   第二相粒子   晶体塑性  

摘要： 晶粒尺寸梯度结构镍基合金具有优异的强度和延展性,但存在于合金内第二相粒子对这些性能的影响尚不明确。为了阐明第二相粒子对梯度结构镍基合金力学性能的影响,将晶体塑性有限元方法结合Hall–Petch法则通过用户子程序方式嵌入至Abaqus软件中,并对晶粒尺寸梯度结构镍基合金的强度和延展性进行了研究,得到了晶粒尺寸梯度结构镍基合金有限元模型的应力和应变云图。进一步探究了位于表层或芯部的不同颗粒尺寸第二相粒子对该合金宏观力学性能的影响,得到了含第二相粒子的晶粒尺寸梯度结构镍基合金的应力-应变曲线图和应力和应变分布图。结果表明:位于表层1号尺寸第二相粒子的镍基合金表现出较高的强度和较好的延展性,强度为1804.96 MPa,应变为20.49%;位于芯部1号尺寸第二相粒子的镍基合金抗拉强度最大,为1902.34 MPa,但延展性最差,为9.68%。随着第二相粒子尺寸的增大,镍基合金的强度逐渐降低。研究结果有助于理解镍基合金的强塑性,并为合金的设计和应用提供参考。

关键词： 热膨胀工艺   泡沫夹芯复合材料   低速冲击   有限元分析   冲击后压缩  

摘要： 热膨胀工艺能够一体化成型各种泡沫夹芯复合材料。选择初始厚度为1 mm的可膨胀环氧泡沫预浸胶,通过控制模具型腔尺寸以控制不同成型压力制备4种不同厚度的泡沫夹芯板。以10 J和42 J冲击能量研究热膨胀工艺和芯材厚度对泡沫夹芯复合材料低速冲击性能的影响。通过ABAQUS有限元分析、超声C扫描对比试验数据分析了不同试样的损伤模式。通过冲击后压缩试验分析了不同试样的损伤容限。结果发现更高膨胀倍率的泡沫芯子,产生更低的膨胀力,泡沫夹芯板的抗冲击强度降低,但结构具有更优异的吸能效果。高能量和低强度的泡沫芯子都会导致蒙皮更高的损伤程度。试样在10 J能量冲击后的压缩强度衰减率为8.2%,而42 J能量冲击后的压缩强度衰减率达到38.2%。成型压力和芯子的厚度对泡沫夹芯板的损伤容限影响很小。研究确定了热膨胀工艺成型泡沫夹芯复合材料具有高的结构和抗冲击性能可设计性。