关键词： 气隙缺陷   GIS盆式绝缘子   介电常数   功能梯度材料   有限元   电场特性  

摘要： 气隙缺陷是GIS内部常见的缺陷之一，气隙会引起电场畸变，而介电功能梯度材料的引入可以优化盆式绝缘子的局部电场，但在气隙缺陷与梯度材料共同作用下，其电场特性尚未可知。因此，本文建立具有均匀介质和介电功能梯度材料(ε-FGM)的GIS盆式绝缘子电场仿真模型，讨论气隙的存在及气隙位置对于均匀介质和ε-FGM绝缘子电场分布的影响。结果表明：引入的介电功能梯度材料的调控效果较为理想。当均匀介质中掺杂气隙时，1号位、2号位和3号位（分别表示靠近高压导体、绝缘子中部、靠近接地外壳）气隙位置的场强均会有明显的增加，电场增加率分别为85.32%、78.10%和68.69%。气隙缺陷对ε-FGM绝缘子电场特性影响趋势基本和对均匀介质的影响趋势一致，但从具体数值上看，气隙缺陷对ε-FGM绝缘子电场特性影响与对均匀介质的影响仍有一定的差异性。气隙缺陷对于介电功能梯度材料绝缘子电场值的影响更大，在设计介电功能梯度材料绝缘子时，应尤其注意对介质中气隙缺陷的抑制。

关键词： 径向基函数神经网络   故障诊断   水电站   监控系统   智能告警  

摘要： 本研究旨在通过径向基函数神经网络(RBFNN)降低水电站计算机监控系统故障误判数，实现智能告警。方法上，采集了设备状态、日志和配置数据，构建了基于RBFNN的故障诊断模型，其中输入层包含3个节点，输出层包含4个节点以分类不同监控部分的故障。通过试验确定隐含层最优节点数后，模型被训练用于故障诊断，并将故障分为7级进行告警。结果显示，该方法不仅能准确指示故障级别和内容，而且通过不同颜色区分告警信息，提高了故障识别的直观性。实验仅在六级和七级故障中出现一次误判，验证了该方法的有效性。

关键词： 后交叉韧带重建   胫骨隧道   移植物   应力分布   有限元分析  

摘要： 目的 通过三维有限元分析研究不同胫骨隧道角度解剖单束重建后交叉韧带(PCL)术后移植物的应力分布及胫骨隧道的变化情况,从生物力学角度寻找最优的胫骨隧道角度。方法 选择1例健康成年男性志愿者膝关节伸直位的CT和MRI图像,通过Mimics、Geomagic、Solidworks软件构建膝关节三维有限元模型并模拟PCL解剖单束重建。在矢状位上分别建立40°、45°、50°、55°、60°胫骨隧道,然后导入ANSYS软件对三维重建的膝关节分别施加5种模式的应力:在股骨顶端施加750 N的纵向载荷;胫骨远端施加10 N·m内外翻扭矩、5 N·m内外旋扭矩,分析在不同胫骨隧道角度下,移植物在胫骨隧道出口处的应力的分布情况及胫骨隧道的变化。结果 移植物的最大等效应力和切应力主要分布在股骨隧道入口的后侧和胫骨隧道出口的前侧(等效应力在股骨端施加轴向扭矩、膝内翻、膝外翻、膝内旋、膝外旋,TTA为40°、45°、50°、55°、60°时分别为17.94、21.64、26.89、22.23、17.51 MPa,6.14、5.66、6.64、6.67、2.76 MPa,6.87、7.30、8.82、7.48、7.72 MPa,14.45、16.91、21.64、17.02、13.91 MPa,9.66、11.19、14.46、10.75、8.90 MPa;切应力在股骨端施加轴向扭矩、膝内翻、膝外翻、膝内旋、膝外旋,TTA为40°、45°、50°、55°、60°时分别为2.87、3.47、3.01、3.36、3.22 MPa,1.21、1.44、1.25、1.39、0.49,0.50、0.66、0.67、0.71、0.65 MPa,2.09、2.33、2.10、2.28、2.04 MPa,4.06、4.47、6.39、4.21、3.67 MPa)。不同胫骨隧道角度重建PCL后移植物的最大主应力主要位于股骨隧道入口的前后侧和胫骨隧道出口的前侧(在股骨端施加轴向扭矩、膝内翻、膝外翻、膝内旋、膝外旋,TTA为40°、45°、50°、55°、60°时分别为24.22、28.33、34.11、27.14、25.48 MPa,7.81、7.26、8.32、8.15、3.36 MPa,8.78、9.01、10.90、9.05、10.28 MPa,20.06、22.97,、27.75、21.43、20.60 MPa,3.34、3.37、3.39、3.26、2.55 MPa)。胫骨隧道出口的最大等效应力分布在隧道壁的前侧和后侧(在股骨端施加轴向扭矩、膝内翻、膝外翻、膝内旋、膝外旋,TTA为40°、45°、50°、55°、60°时分别为18.16、17.73、16.20、16.32,、12.52 MPa,9.24、9.03、8.31、8.22、2.36 MPa,10.54、10.52、10.04、9.97、9.81 MPa,10.70、10.94、9.92、10.09、7.53 MPa,5.22、5.89、6.00、6.17、6.06 MPa)。结论 当胫骨隧道角度在50°附近时可以缓解移植物应力及胫骨隧道出口周围的应力的分布。

关键词： 踝关节   肌腱   韧带缺损   邻近核心肌腱   有限元分析   生物力学  

摘要： 背景：高能量损伤导致的内、外踝韧带断裂、缺损是足踝外科常见难题之一，邻近肌腱常作为移植材料重建缺损，探究韧带缺损状态下邻近核心肌腱的力学特性对于选择肌腱供区具有重要意义。目的：探究踝关节活动过程中，内、外踝韧带不同程度缺损时，其各自邻近核心肌腱间的相互作用及生物力学变化。方法：基于一名50岁健康男性左足的CT影像数据，通过MIMICS软件提取并构建表面立体模型，利用Geomagic Wrap进行拟合曲面，并在SOLIDWORKS中构建包含不同程度韧带缺损的骨-软骨-韧带-肌腱足踝复合体模型。采用Ansys Workbench进行有限元分析，通过前抽屉实验验证模型有效后，模拟踝关节内、外翻及内、外旋条件，观察腓骨短、长肌腱与胫前、后肌腱的Von-Mises应力最大值变化及分布特征。结果与结论：(1)前抽屉实验中距骨最大位移5.208 5 mm，与文献报道的数据相似，验证模型有效；(2)4种工况下，踝关节单侧单束韧带缺损对邻近核心肌腱的应力最大值影响较小，单侧多束韧带缺损则显著增加肌腱应力最大值；除胫前肌腱各段应力载荷均偏高外，腓骨短、长肌腱及胫后肌腱的高应力区域均集中在肌腱远端；(3)外踝韧带一旦缺损，内翻、内旋时腓骨短肌腱的应力最大值及变化量均高于腓骨长肌腱；距腓前韧带缺损时内翻，腓骨短肌腱应力最大值较正常相比增加0.951 2 MPa，腓骨长肌腱应力最大值降低0.065 1 MPa；跟腓韧带缺损时内旋，腓骨短肌腱应力最大值增加2.352 9 MPa，腓骨长肌腱应力最大值降低0.269 2 MPa；(4)提示内踝韧带缺损时外翻、外旋，胫前、后肌腱的应力最大值变化复杂，取决于缺损韧带类型，尤其全层韧带缺损将显著增加二者应力最大值。

关键词： 颗粒形貌   复合固体推进剂   细观结构   界面脱湿   力学性能  

摘要： 填充颗粒的形貌对复合固体推进剂细观力学性能具有重要影响。考虑相界面和颗粒形貌的影响，在细观层次上建立了代表性体积单元(RVE)计算模型，通过引入内聚力模型(CZM)，研究了混合颗粒形状、混合颗粒粒度级配以及不规则填充颗粒等细观颗粒形貌因素对复合固体推进剂力学性能的影响。结果表明：当模型填充颗粒均为粒径150 μm的小颗粒时，填充形貌对其力学性能影响很小，而填充颗粒为粒径290～420 μm的大颗粒时，颗粒越圆润，其界面处更容易发生“脱湿”损伤，导致其力学性能明显下降；在具有相同大颗粒圆形填充物时，小颗粒形貌对初始模量影响较大，若小颗粒长径比由1增大到2，其初始弹性模量减小，而最大抗拉强度变化较小；而在具有相同椭圆形大颗粒填充物时，具有圆形小颗粒填充物的最大抗拉强度更大；多边形填充颗粒模型与圆形填充颗粒模型界面失效模式有所不同，前者力学性能明显高于后者。因此，当细观填充颗粒形貌差异较大时，推进剂力学性能较好。

关键词： FIB/SEM双束系统   微小特征结构   样品旋转器   有限元分析  

摘要： 针对聚焦离子束/扫描电子显微镜双束系统中样品工作台无法实现回转微小特征结构的定位、成像和多自由度加工等难题，研制真空环境下基于步进电动机驱动的高精度样品旋转器。采用NX10.0计算机辅助设计软件建立样品旋转器三维数字模型；开展运动部件的运动模拟仿真，避免了工作时出现运动干涉情况；采用ANSYS有限元软件对其关键部组件的静动态特性进行仿真分析和优化，保证了该部件的工作精度和工作强度的要求，样品旋转器的最大转速为30 r/min，角度分辨率达到了0.001 4°。所研制的样品旋转器具有精度高、操作简单等特点，为聚焦离子束加工下一代高精度三维微纳光子集成器件提供了参考。

关键词： 汽车工程   头部碰撞   代理模型   脑挫伤   自由坠落冲击试验   有限元分析  

摘要： 交通事故和坠落所引发的头部碰撞减速工况有较高概率导致脑挫伤，已严重威胁低龄儿童的生命安全。然而，低龄儿童的脑挫伤损伤特性尚不清晰。考虑到儿童尸体样本难以获取，本研究以小猪作为儿童的代理模型，通过试验与仿真相结合的方式，针对头部碰撞减速工况下的低龄儿童脑挫伤特点及致伤过程进行研究。首先，开展了自由坠落冲击试验，诱发了小猪脑挫伤，分析了脑挫伤特点。其次，基于高逼真度小猪头部生物力学模型按照试验工况进行碰撞仿真，结合试验获取的脑挫伤区域，确定了能够描述脑挫伤的力学表征指标。然后，基于所确定的力学指标对应的脑组织云图分析了脑挫伤致伤过程。最后，将小猪脑挫伤特点与从医院获取的真实事故中低龄儿童的脑挫伤特点进行了对比分析。研究结果表明：脑挫伤通常出现于头部撞击区域下方附近区域的脑组织，表现为冲击伤。脑组织最大剪切应变、最大主应变和颅内压力3个力学表征指标均能够用于描述脑挫伤。脑挫伤出现的区域主要受颅骨变形所引发的颅脑相对位移的影响，其导致的较高的颅内正压力、较大的脑组织剪切应变或主应变均会引发脑挫伤。此外，脑组织的惯性作用会加剧脑挫伤的严重程度。小猪脑挫伤特点与从医院获取的真实事故中低龄儿童的脑挫伤特点具有较好的一致性。研究结果有助于低龄儿童脑挫伤评价准则的建立及相关防护策略的提出。

关键词： 型钢混凝土   桁架转换层   预应力张拉水平   轴压比   有限元分析  

摘要： 为探究不同轴压比与预应力张拉水平组合因素对预应力CFRP筋-型钢混凝土斜腹式桁架转换层框架极限荷载的影响，在滞回曲线的计算结果与已有拟静力试验结果较好符合的基础上，应用Abaqus有限元软件对其框架三维实体有限元模型进行拟静力分析，结果表明：在同一轴压比条件下，当预应力张拉水平从0～50%时，其极限荷载普遍提高约26.3%～36.6%，其中轴压比为0.5时，框架极限承载力增长幅度最大，但在轴压比为0.2、0.35且预应力张拉水平从30%增加到50%时，框架极限承载力不升反降。采用的建模分析方法能有效反映结构的滞回结果，可方便地用于实际工程的设计判断。

关键词： 辊弯成形   金属板材成形   有限元分析   智能制造  

摘要： 辊弯成形是一种节材、节能、高效的金属板材成形工艺，在建筑行业、汽车制造、轨道交通等诸多领域得到了广泛应用。目前辊弯成形技术以传统等截面形状的产品生产与研究为主，但工业4.0的到来对辊弯成形的未来发展提出了新的要求与趋势，为提高辊弯成形适用范围，满足更高的产品要求，变截面柔性辊弯成形、热辊弯成形等技术得到发展与研究；更加高效、精密、灵活的辊弯成形设备也随着前沿技术的深入研究应运而生。对辊弯成形技术的理论研究、工艺研究、前沿技术、装备发展以及智能制造方面进行国内外研究与发展现状综述，并提出了辊弯成形近年来在各应用领域的前沿进展，指出未来辊弯成形关键问题与突破点。

关键词： 筛箱侧板   材料属性   有限元分析   静力学分析   模态分析   振型  

摘要： 为了避免振动筛筛箱侧板在工作过程中出现断裂现象，以ZKB2460型直线振动筛侧板为研究对象，用ANSYS Workbench有限元分析软件对不同材料属性的振动筛筛箱侧板进行静力学分析，得出筛箱侧板的最大变形量和最大等效应力值。对筛箱侧板进行模态分析，得到侧板前6阶的固有频率和振型云图。结果表明，在所选取的5种材料中变形量最小的材料为Q235A，变形量值为0.232mm；SUS304材料的前6阶固有频率最低，Q235A材料的前6阶固有频率最高。