关键词： Troposphere  

摘要： One of the key areas of advancement in space-based infrared sensing is the high-sensitivity detection of small and weak targets. A major innovation in this regard is the design of the infrared detection system indicator，which is influenced by the characteristics of the target background radiation. The effectiveness of space-based infrared detection is significantly challenged by airborne targets，especially civil aircraft. These targets are active in the upper troposphere and lower stratosphere. They exhibit weak and variable radiation characteristics due to complex background clutter and atmospheric attenuation. Aiming to address this issue，this paper proposes a multi-parameter joint optimization method for an airborne target infrared detection system based on the coupling of the multiple physical effects. Firstly，the initial optimization of the target detection spectral band in the sky is completed based on the spectral radiation characteristics of the target，the background，and the spectral atmospheric transmittance change characteristics of the target-sky-based detection platform. Subsequently，the detection sensitivity requirements are proposed. Then，a system parameter optimization method is established with the target motion speed limit，earth background limit，and detection sensitivity as the three major boundaries. This method facilitates the creation of an infrared detection index system for air targets. © 2025 Chinese Optical Society. All rights reserved.

关键词： 自升式平台   起重机   载荷曲线拟合   有限元仿真   ANSYS  

摘要： 许多海上平台起重机原厂载荷曲线往往是阶梯状给出的，这在实际工程应用中限制了起重机的作业能力，难以满足现场的特殊作业需求，甚至可能导致安全隐患。为了确保起重机在特殊工况下的安全作业，重新评估其吊重能力并拟合出一条平滑的吊重载荷曲线尤为重要。本文针对一台自升式平台起重机，建立了ANSYS有限元模型，通过有限元仿真计算，对起重机的主要结构进行屈服和屈曲强度校核，并重新拟合出平滑的吊重载荷曲线。研究结果表明，经过拟合后的平滑载荷曲线能够更好地反映起重机在不同工况下的实际承载能力，提高了起重作业的安全性和效率。

关键词： 回转窑   超静定梁   支承力   力学特性   有限元  

摘要： 通过对一种外热式回转窑结构与工艺特性分析,分别采用三弯矩法和变形比较法建立支承载荷力学分析模型,计算出各支承结构的支承力分配,并对筒体危险截面进行强度校核和有限元分析。结合某大型外热式回转窑实例进行求解,得到每挡支承位置的支承反力和危险截面的应力值,为外热式回转窑的设计与维护提供一种理论依据。

关键词： 桥梁施工   质量控制   有限元分析   仿真模拟  

摘要： 本文研究了市政道路桥梁施工中的质量控制技术,重点分析了桥梁施工过程中结构应力、位移变形、温度应变和受力变化等四个关键指标的影响及控制措施。通过有限元分析建立了桥梁施工质量控制模型,模拟了从基础施工到桥梁合龙阶段的全过程。结果 表明,随着施工进度的推进,最大应力逐渐增大,在合龙阶段达到12.8MPa,挠度在施工中期最大,达16.2mm,之后逐步恢复至5.8mm。温度应变的影响表明,昼夜温差造成的膨胀现象得到了有效控制。结构刚度的增加表明,分段施工和加固技术的合理应用有效提升了桥梁的稳定性。通过对现场监测数据的分析,本文提出的质量控制措施能够有效保障桥梁施工的安全性和稳定性,具有较高的工程应用价值。

关键词： 股骨颈骨折   股骨颈动力交叉钉系统   空心螺钉   有限元分析   生物力学  

摘要： 背景:股骨颈骨折是一种还未被解决的骨折,虽然涌现了空心螺钉、动力髋螺钉及股骨颈动力交叉钉等效果较好的植入物,但对于Pauwels角和剪切力较大的股骨颈骨折的最佳内固定方案尚无定论。目的:采用有限元分析法研究不同置钉位置的股骨颈动力交叉钉联合空心螺钉治疗PauwelsⅡ型中青年股骨颈骨折的生物力学特性。方法:根据提取的志愿者股骨CT数据建立Pauwels角为50°的股骨颈骨折模型,将股骨颈均分为3等分,构建4组模型:A组股骨颈动力交叉钉主钉位于股骨颈中间1/3;B组股骨颈动力交叉钉主钉位于股骨颈下1/3;C组股骨颈动力交叉钉主钉位于股骨颈下1/3+空心螺钉位于股骨颈上1/3;D组股骨颈动力交叉钉主钉位于股骨颈中间偏前内侧1/3+空心螺钉位于股骨颈中间偏后内侧1/3。在1200 N的载荷下测量4组股骨、内固定模型的应力分布及峰值、最大变形情况和骨折断面的应力分布。结果与结论:①通过有限元分析可知,C组的股骨及内固定模型的应力分布及峰值、最大变形情况和骨折断面的应力均小于其余3组;②B组相较于A组有着更小的股骨骨质、内固定物和骨折断面应力和位移,说明股骨颈动力交叉钉头钉放置于股骨颈下1/3比中1/3更稳定;③结果表明,股骨颈动力交叉钉头钉位于股骨颈下1/3联合股骨颈上1/3平行放置螺钉对青壮年PauwelsⅡ型股骨颈骨折具有更好的稳定性,是治疗该类型骨折的有效选择。

关键词： 焊接堵管   残余应力   蠕变-疲劳寿命   有限元分析  

摘要： 本文介绍了在650℃下对采用钨极氩弧(TIG)焊和激光焊的两种堵管接头进行蠕变-疲劳寿命评估的情况,以评价其作为高温反应堆焊接堵管技术的可靠性.首先,采用热弹塑性有限元法计算了两种堵管接头的残余应力.然后,将残余应力结果作为输入条件,计算了堵管接头在正常运行期间的应力松弛行为和不同瞬态下的应变范围.根据时间分数规则(TFR),计算了TIG焊和激光焊堵管接头在服役过程中的蠕变损伤和疲劳损伤.最后,依据ASMENH和RCC-MRx标准提供的蠕变-疲劳损伤包络线预测了堵管接头的蠕变-疲劳寿命.结果表明,激光焊堵管焊缝的冷却速率比TIG焊堵管焊缝高60%,这导致了激光焊堵管焊缝有更加细化的晶粒和更高的残余应力水平.堵管焊缝根部存在明显的应力集中现象,且为残余拉应力,是堵管接头中最容易失效的位置.在堵管接头服役过程中,由于蠕变变形,残余应力会发生松弛.同时,残余应力的存在会对蠕变应变的产生有显著影响,但随服役时间的延长,残余应力的影响会逐渐减弱.相同的服役时间下,激光焊堵管接头的蠕变损伤和疲劳损伤均高于TIG焊堵管接头,蠕变损伤占主导地位.此外,TIG堵管接头的蠕变-疲劳预测寿命比激光焊堵管接头长20%左右.即使采用最保守的ASME-NH交互损伤曲线,两种堵管接头的蠕变-疲劳寿命也超过了40 a,验证了两种焊接堵管技术的可靠性.

关键词： 温控防裂   软基浇筑   混凝土   有限元  

摘要： 水利工程对泵闸底板整体性要求较高,通常不设置永久缝。为探究大尺寸混凝土底板在软土地基上整体浇筑时控制温度裂缝的有效措施,文章以新川沙泵闸枢纽泵站为例,利用有限元计算方法,对多种温控防裂措施进行仿真分析,并提出软土地基上大底板整体浇筑时,“内控温升、外控温降”是温度应力控制的关键。研究结果可为类似工程设计提供借鉴与参考。

关键词： 腰椎   关节突关节   椎弓根螺钉   融合   有限元分析   脊柱   生物力学   固定  

摘要： 背景:脊柱小关节骨关节炎被认为是引起老年人下腰痛的常见原因,新型脊柱小关节突关节融合装置能够在脊柱小关节骨关节炎的早期对病变的小关节突关节进行融合,明显降低了由于早期保守治疗不佳和晚期手术治疗引起的一系列并发症的发生率,但其对腰椎生物力学的影响尚未可知。目的:探讨新型腰椎关节突关节融合装置与传统融合装置的生物力学差异。方法:建立完整的L_(3)-S_(1)腰椎三维有限元模型并进行验证。在完整模型的基础上建立3组手术模型(双侧椎弓根螺钉固定模型、双侧新型小关节突关节融合固定模型和双侧关节突螺钉固定模型),手术节段为L_(4-5)。在500N载荷下,对所有腰椎模型施加7.5Nm力矩,计算L_(4-5)节段活动度、位移值和椎间盘应力值,以及L_(3-4)节段和L_(5)-S_(1)节段应力值。结果与结论:①与完整模型相比,各手术模型L_(4-5)节段的活动度都降低;②新型装置在左右旋工况下L_(4-5)节段活动度最小,在后伸工况下L_(4-5)节段活动度最大,在其他工况下L_(4-5)节段活动度大于双侧椎弓根螺钉固定模型;③新型装置在左右旋工况下L_(4-5)节段的位移值最小,在其他工况下L_(4-5)节段位移值大于双侧椎弓根螺钉固定模型;④对于新型装置在L_(4-5)节段的应力分布,在各个工况下都是最小的;⑤对于L_(3-4)节段新型装置在后伸和左右旋工况下的应力值最大,在其他工况下则小于双侧椎弓根螺钉固定模型;⑥与椎弓根螺钉固定相比,在L_(5)-S_(1)节段该新型装置的应力值都较小;⑦结果表明,与椎弓根螺钉固定相比,该新型装置通过对脊柱小关节进行融合,对腰椎的生物力学产生了一定的影响;在保留手术节段活动度的同时提供了一定的稳定性,同时也减少了手术节段及邻近节段椎间盘的应力值,从而对延缓椎间盘的退变有促进作用,进而表明该新型装置在理论上能够达到与椎弓根螺钉固定相类似的生物力学效果。

关键词： 脊柱骨折   胸腰椎骨折   有限元分析法   生物力学   应力分析   综述  

摘要： 背景:脊柱骨折最高发部位是胸腰段,其症状为后背部疼痛、后凸畸形、活动受限,或伴脊髓神经损伤引发下肢疼痛、麻木甚至截瘫等并发症。有限元法是一种数字化的计算机建模技术,能真实模拟实物模型并进行受力分析。目的:综述有限元法在脊柱胸腰段骨折中的应用。方法:在中英文文献数据库PubMed、Web of Science、中国知网中检索2024年3月之前发表的有限元分析法在脊柱胸腰段骨折中应用的相关文献,中英文检索词为“有限元分析法(finite element analysis methods)”“生物力学(biomechanical phenomena)”“应力分析(stress analysis)”“胸腰椎骨折(thoracolumbar fractures)”“脊柱骨折(spinal fractures)”,最终纳入55篇文献。结果与结论:①通过有限元法对不同病因(骨质疏松性、创伤性、病理性)导致的胸腰椎骨折进行探索,有利于对各种类型胸腰椎骨折的生物力学特征有更加深刻的认识,完善对胸腰椎骨折的个性化和精细化治疗;②单一样本或数量较少样本的有限元分析具有偶然性,未来的有限元分析需要更大的样本数量来减少样本偶然性带来的误差;③仅骨骼的刚性结构不能满足实物的完整性所具有的生物力学工况,未来的有限元模型需要尽可能纳入实物的所有结构(例如肌肉、韧带等软组织);④有限元法在骨质疏松性和创伤性胸腰椎骨折方面的研究较多,未来需要进行更加深入的研究;病理性胸腰椎骨折领域的研究较少,未来研究范围较广。

关键词： 电缆保护装置   监测及破断保护   模态分析   有限元分析  

摘要： 阐述了一种新型薄煤层采煤机电缆保护装置的结构及工作原理。该装置利用杠杆原理,既实现了电缆受力状态实时监测,又实现了采煤机电缆受非正常力时破断保护。通过有限元分析软件对电缆保护装置进行了模态分析并对剪切销轴进行破断分析。模态分析结果表明,电缆保护装置各阶固有频率极低,可近似为刚体模态,即不会受到采煤机截割振动频率的影响;剪切销轴云图结果显示等效应力和变形均达到了破断效果,起到了保护作用。