关键词： 自适应加工   有限元分析   模型重构   模型配准  

摘要： 航天发动机中许多大型管路构件由高温合金制成,对高温合金曲面构件进行精密机械加工是实现航天发动机燃气管路系统减质的重要途径。然而,这类零件常采用热锻工艺加工毛坯,该工艺加工后的构件具有变形大、难切削的特点,二者共同作用加剧了机械加工的复杂度。国内外学者在自适应加工理论、曲面路径规划算法、模型重构方法等方面开展了理论与试验研究,取得了诸多成果。目前,对于高温合金自适应加工变形分析与误差补偿理论解析方法尚不明确,精确物理模型重构技术尚不成熟,工程应用尚未普及。为此,针对锻压成形后的高温合金管件毛坯机械加工领域,提出一种基于模型设计基准的快速配准方法和基于内曲面的精确配准算法、结合曲面数字化测量技术,完成大型管路构件自适应加工工艺模型重构,并通过加工试验验证技术可行性。

关键词： 内肋增强   聚乙烯螺旋波纹管   排水管道   抗震性能   地震波   有限元分析   应力分析  

摘要： 为推动内肋增强聚乙烯螺旋波纹管在地震带区域的建筑和基础设施中的应用并为其提供抗震评估依据,文中采用有限元仿真分析方法,分析了内肋增强聚乙烯螺旋波纹管的抗震性能。从管道和土体特征入手,建立了土-管动力本构有限元模型,选取了合适的地震波进行时程分析,并考虑了土体与管道的相互作用。时程分析结果显示,在9度地震设防烈度下,600 mm直径、埋深4 m的管道在各个方向上的应力和变形均较小,最大应力远低于材料的应力标准值,表明管道具有足够的抗震性能。

关键词： 过盈配合   非稳态热传导   热力耦合   有限元分析  

摘要： 在大型零件的安装过程中,为了使连接件能输出大的扭矩并能承受大的冲击载荷,过盈配合应用较多。过盈安装比较容易,但是如何拆卸过盈零件,通常比较困难。针对3500 mm炉卷轧机转鼓式飞剪安装过程中同步齿轮热装尺寸不到位,需要将过盈零件调整到正确位置,通过理论计算验证了感应加热的可行性,并最终通过该方法实现了过盈零件的横向移动,不但保护了齿面硬度,而且没有破坏过盈配合面,从实际应用证明了中频感应加热拆除过盈零件方法的可靠性和安全性。利用该方法,成功将2250 mm转鼓式飞剪同步齿轮拆除。

关键词： 骨盆   Schanz钉   置钉方式   有限元分析  

摘要： 目的利用有限元分析骨盆髂嵴外固定架中两种Schanz钉置钉深度对于骨盆髂嵴外固定架的生物力学差异。方法取1名男性成年志愿者,44岁,身高170 cm,体重75 kg。应用螺旋CT薄层连续扫描髂棘至坐骨支,在CT数据基础上,通过三维建模软件建立骨盆数字模型。模拟Schanz钉Shallow和Deep两种不同置入方式,分别建立两组分析方案(同一参数体现)。其中Shallow方案为骨盆髂嵴打入Schanz钉为50 mm,满足螺纹全部进入骨质;Deep方案为沿同一方向将髂嵴Schanz钉打入直至臼顶后方相对致密的骨质内(距髋臼顶部10 mm)。利用有限元分析对两组模型的骶髂关节及耻骨联合处施加以同样约束载荷,在距骨盆髂嵴外部边界50 mm Schanz钉处给予两组模型同种载荷,计算应力分布与形变。结果两组模型在同一种载荷下,Shallow方案最大应力发生在骨盆髂嵴松质骨部分,应力峰值为87.151 MPa,Schanz钉最大位移为0.67139 mm,Deep方案最大应力发生在骨盆髂嵴皮质骨部分,应力峰值为59.183 MPa,Schanz钉最大位移为0.41773 mm。Deep方案应力峰值较Shallow方案减少32.1%,Schanz钉最大位移减少37.8%。结论Shallow和Deep两种置钉方案中,Deep方案生物力学稳定性更强,位移形变更小,Schanz钉上的应力分布更均匀,稳定性可提高47%。深入置钉的方法能更有效的预防Schanz钉松动、失效,是在骨盆骨折外固定架治疗中值得推广的置钉方式。

关键词： 永磁体故障   径向电磁力   电流谐波   矢量控制   有限元分析  

摘要： 针对永磁同步电动机永磁体缺失对电磁振动的影响,分析了永磁同步电动机永磁体、绕组电流基波和绕组电流谐波共同作用下的磁动势分布情况,建立了电机永磁体缺失下的径向电磁力解析分析模型,分析了电机正常状态和永磁体缺失故障下的电磁力特性。搭建了电机永磁体缺失故障时电机本体和变参数矢量控制的联合仿真模型,分别仿真验证了永磁同步电机无故障和故障时三相电流和径向电磁力的特性变化。结果表明:故障状态下电机定子绕组电流基波幅值大于无故障时的基波幅值,两种状态下绕组电流的频率成分相同;正常状态下电机的径向电磁力阶次主要为电机极数2 p的整数倍,故障下电机会附加产生低阶的径向电磁力;正常状态下径向电磁力的主要频率为电源频率f_(1)的偶数倍,电机发生永磁体缺失故障后原有阶次的电磁力频率成分不会发生变化,故障状态下新出现的阶次为r_(1)的低阶电磁力的主要频率成分为(2k±r_(1)/p)f_(1),k=0,1,2,3,…。

关键词： 永磁同步磁阻电机   磁阻转矩   有限元  

摘要： 随着稀土永磁材料价格的急剧上升,永磁辅助同步磁阻电机因其广泛的弱磁范围、较高的功率密度和出色的价格优势,在新能源汽车行业中已经成为了主要的驱动电机选择之一,实现了空前的发展。本研究旨在提高电机启动时的输出扭矩,并解决电机在高速范围内逆变器功率的限制问题。我们提出的电机调速系统在输出相同扭矩时需要更低的定子电流,即使在突然增加负载的情况下,也能迅速调整进入新的稳定状态。这一控制策略为新能源汽车的速度调节提供了有益的指导。

关键词： 修正摩尔—库伦本构模型   硬化模型参数   有限元分析   武汉地区  

摘要： 试验研究得出武汉地区的切线模量E ref oed、割线模量E ref 50、卸载再加载模量E ref ur、黏聚力c′、内摩擦角φ′、失效率(破坏比)R f等土体硬化模型参数,将其代入基于一典型基坑支护工程案例所建立的精细化修正摩尔—库伦(MMC)有限元模型,把模拟计算结果与监测结果进行系统的对比分析,综合考虑模拟计算极值、监测极值、监测点布置位置和模拟节点位置的双重对应关系,初步探究将试验参数直接应用于实际工程建模分析的合理性和适用性。总体来看,模拟计算结果符合一般规律,与现场监测结果趋势在一定程度上吻合。从数值上看,全局模拟计算极值大于现场整体监测极值,周边道路沉降、周边建筑物沉降、围护结构顶部水平位移、围护结构深层水平位移的模拟计算极值分别为监测极值的1.06、1.84、1.84、1.73倍。从位置上看,得出以上4项监测项目的模拟计算极值与监测极值的位置均存在不同程度的对应差异,因此又分别对“模拟计算极值/模拟计算极值同位置处监测值”、“监测极值/监测极值同位置处模拟计算值”进行反向双重对比,以上4项监测项目倍数关系依次为1.07/2.52/2.14/2.1、1.06/1.09/2.12/1.18。另外,围护结构深层水平位移模拟计算值随深度的变化曲线与监测结果也存在一定差异。武汉地区土体硬化模型试验参数需要结合更多工程实例进行应用检验,在充分检验的基础上进行下一步的反演校核分析,并最终科学地给出指导性取值参数。

关键词： 古建筑木结构   有限元模拟   承载特征   柱脚   柱头燕尾榫  

摘要： 为提出宋式古建筑木结构的有限元模拟方法并揭示其承载特征,分析了与础石接触的柱脚和与普拍枋接触的柱头的转动特性,并给出了柱脚和柱头恢复力矩的显示表达式.研究了考虑普拍枋影响的柱头燕尾榫节点恢复力矩解析模型.并建立了宋式古建筑木结构弹簧-梁单元有限元模型,研究了此类结构的承载特征.结果表明:建立的模型可以较好地表征木结构的承载能力,当木结构向右侧变形时,竖向荷载由普拍枋左侧传递给柱头,由普拍枋右侧传递给柱头和阑额,普拍枋与柱头之间的压力随加载位移的增大而减小,普拍枋与阑额之间的压力随加载位移的增大而增大.木柱和柱头燕尾榫节点提供的承载能力是三种竖向荷载作用下木结构侧向承载能力的主要组成部分.三种竖向荷载工况下,木柱提供的承载能力均大于60%,木柱的承载能力贡献比随竖向荷载的增大而增大.

关键词： 混凝土   3D打印   拱结构   有限元分析   稳定性  

摘要： 由于3D打印混凝土技术对打印材料的工作性能要求较高,试验过程中存在不可避免的试验误差,导致3D打印混凝土构件力学性能存在较大离散性。国内外学者对3D打印混凝土构件的有限元模拟研究尚处于起步阶段,关于配有钢筋的3D打印混凝土构件基本力学性能的研究很少。因此,提出了3D打印混凝土构件有限元模拟方法,并对素混凝土和配筋混凝土拱结构进行稳定性分析,考察钢筋与打印成型方式对3D打印混凝土拱结构稳定性的影响。研究发现:3D打印混凝土拱结构承载力明显低于筑模成型拱结构;添加钢筋能显著提高垂直拱跨方向打印的拱结构承载力,而对平行拱跨方向打印的拱结构承载力影响不大;添加钢筋能显著提高拱结构延性。

关键词： 短时强降雨   地铁深基坑   有限元分析   支护结构   影响因素  

摘要： 降雨通常易导致土体力学性质变化,进而影响基坑的安全性,尤其是在强降雨情况下。以受郑州7.20暴雨影响较大的郑州地铁小南岗站深基坑工程为背景,结合降雨期内工程实测数据,采用MIDAS有限元软件进行分析,以揭示短时特大暴雨导致的地铁深基坑变形的关键因素,分析基坑满蓄水情况下的降水处理方法,并提出基坑工程面对特大暴雨时的一些防范措施。结果表明:特大暴雨影响地铁深基坑的关键因素是内支撑脱落及基坑回灌水的作用,其中内支撑脱落主因是基坑回灌降低了围护结构两侧的水土压力差,从而削弱了围护变形;对满蓄水基坑进行降水时,宜采用基坑内外联合降水的方法,并及时施作钢支撑;面对特大暴雨,应及时加高挡土墙,加固钢支撑与围檩的连接。