关键词： 锑化铟   有限元分析   合成   区熔提纯   热场  

摘要： 为了适应中波红外探测器的发展对锑化铟(InSb)材料的需求,以InSb合成及区熔设备为研究对象,开展了InSb合成及区熔的热场研究。针对两步工艺研究了组合式热场结构,采用有限元仿真分析方法对热场进行数值模拟计算,得到了适宜工艺的温度分布及规律。经过工艺实验,晶锭出现3~10 cm的熔化区域,获得了载流子浓度和迁移率满足要求的N型InSb锭条。研究的组合式及三段熔区的热场结构有效提高了材料制备的效率,降低了制造成本。研究结果表明,合成及区熔设备温度场分布符合设计要求。仿真结果为此类设备的优化与改进提供了理论依据和有效手段,为红外探测器的发展提供了材料制备基础。

关键词： 拓扑优化   改进BESO法   有限元分析   最小应变能  

摘要： 拓扑优化与传统尺寸优化和形状优化相比,提供了更广泛的设计灵活性,其应用越来越广泛。伴随着结构拓扑优化的发展,其优化方法也在不断进步,因此,其方法的研究凸显出重要的理论及工程应用价值。由于双向渐进结构优化方法(bi-directional evolutionary structural optimization,BESO)有很强的通用性,理论和程序实现简单,优化效率高,能够得到一系列黑/白分布的拓扑构型,正日益广泛地应用于工程实际当中。但双向渐进结构优化方法和其改进的方法在对于解决应力约束下的拓扑优化问题上一直都存在着不可忽视的问题。针对连续体结构,采用ABAQUS软件和改进双向渐进结构优化方法相结合来实现结构的拓扑优化,从而能够解决应力约束拓扑优化问题,进而证明其优越性以及应用在工程实例的可行性,详细描述BESO方法及其在工程领域中的应用,分析双向渐进结构优化方法成功的根本原因,以及相较于其他拓扑优化方法的优点,然后基于约束条件优化问题,提出约束条件与拓扑变量的关系。以结构应变能最小化为目标,利用拉格朗日方法推导出以应力约束作为约束条件,对C形夹、工字钢梁结构进行拓扑优化,验证了改进双向渐进结构优化法的有效性,提高了材料利用率,从而验证了改进双向渐进结构优化法在实际工程中的可行性。

关键词： 电源承压舱   有限元分析   结构设计   密封   散热  

摘要： 针对深水电磁发射大功率电源的特殊需求,设计了一种为电源、电子器件等设备提供安装空间的水密承压舱。对该承压舱的结构特点、密封形式和散热方式进行了研究。使用Pro/E软件建立了承压舱的三维模型,应用集成于Pro/E内的ANSYS Workbench软件对承压舱壳体强度、刚度和稳定性进行有限元分析,并对实物样机进行压力釜模拟外水压和全系统温升试验。结果表明:该承压舱能够承受的外水压不少于1000 m,电源模块最高温度稳定在90℃以内,结构、密封和散热设计合理可行,满足使用要求。本分析设计方法及验证结果为后续类似及更大水深耐压壳体的研制提供了参考。

关键词： 换热管   管板   胀接   应力   有限元   分析  

摘要： 换热管与管板的可靠性连接是热交换器安全运行的重要保障。模拟了304不锈钢换热管与16Mn管板焊胀并用结构的内压加载过程,对比了胀接分别采用强度胀和贴胀的残余应力。研究表明,胀接内压小于30 MPa时,强度焊+强度胀结构与强度焊+贴胀结构都处于弹性变形范围,内压卸载后无残余应力。胀接内压在30~40 MPa时,残余应力增加迅速,之后增速变缓。胀接内压在30~175 MPa时,2种结构残余应力相近。胀接内压大于175 MPa时,2种结构残余应力差异逐渐明显,开槽结构残余应力明显大于无槽结构。在胀接压力加载到100 MPa并卸压至0 MPa后,2种结构残余应力分布没有明显差异,开槽对残余应力基本没有影响。

关键词： 泡沫混凝土墙体   偏心受压   力学性能   有限元分析   简化计算  

摘要： 目的 提出一种粉煤灰泡沫混凝土墙体结构,对墙体进行平面外偏压力学性能研究及参数分析,为该墙体在村镇低、多层建筑中的推广应用奠定基础。方法 设计3种粉煤灰泡沫混凝土墙体模型,采用ABAQUS有限元分析软件对墙体平面外偏压力学性能进行研究;建立104个墙体模型并展开参数化分析,研究高宽比、内置冷拔钢丝间距、冷弯薄壁C型钢厚度等关键参数对墙体平面外偏压力学性能的影响规律;最后建立适用于不同截面参数及高宽比的粉煤灰泡沫混凝土墙体平面外偏压承载力简化计算式。结果 有限元分析所得墙体损伤位置基本与试验结吻合,墙体极限承载力有限元分析值与试验值之比在1.114~1.147;墙体截面参数中冷拔丝间距对平面外偏压承载力相关曲线的影响为正相关,高宽比、冷弯薄壁型C钢厚度为负相关。结论 平面外偏压承载力简化计算式计算结果基本位于有限元分析曲线内部且曲线趋势一致,可以较为准确地预测粉煤灰泡沫混凝土墙体平面外偏压承载力,为墙体在工程实践中的设计提供一定理论依据。

关键词： 地铁   盾构   小角度   群桩   有限元分析   现场监测  

摘要： 结合盾构掘进施工引起的地层变形机理,针对砂层内地铁盾构隧道小角度、近距离侧穿高铁桥梁群桩过程中的变形机理进行研究。分析盾构到达桩前、盾构到达桩时、盾构通过桩时、盾尾脱出时、盾构通过桩后,地铁盾构隧道对高铁桥梁的影响机理,并据此提出隔离桩措施、地层加固措施、隔离桩+地层加固3种高铁桥梁的保护方案。采用三维数值模拟计算的方法对不采取保护方案及采取上述3种保护方案条件下,分别对盾构隧道侧穿高铁桥梁群桩的全过程进行模拟分析。研究结果表明:盾构隧道侧穿高铁桥梁,在区间不采取保护措施、单独采取地层加固或隔离桩措施的情况下,高铁桥的变形均超过控制标准;采用隔离桩+地层加固措施后,高铁桥的变形均小于控制标准;经过方案比选,最终采用隔离桩+地层加固的设计方案实施。现场实施时,进行全过程监测,监测结果与数值计算基本一致,验证了高铁桥梁保护方案的合理性。

关键词： 水闸施工   安全分析   径向基函数神经网络   除险加固  

摘要： 研究基于径向基函数神经网络,构建水闸施工安全分析模型,对菏泽市洙赵新河侯集闸工程进行安全性评价。结果显示,该工程整体防洪安全评价为C级,溢流坝的结构安全评分为C级。研究基于安全分析结果,对该工程提出相应除险加固建议。通过对实践该措施的工程组进行性能对比试验,结果表明该建议可将水闸工程的危险性分值降至17.2,较其他建议施工组的除险加固性能更优。

关键词： 抓棉机   纤维包   剪带   仿真   自动化  

摘要： 针对当前直行往复式自动抓棉机纤维包人工排放过程工作强度大、效率低的问题,介绍了一种纤维包自动除带及拆袋机的设计,并采用LS-DYNA有限元分析软件,对该机剪带装置中剪带头剪断纤维包上捆扎带的过程进行显式动力学仿真研究,获得了剪带过程中剪带头与捆扎带上的应力分布规律及捆扎带的剪切破坏状态,通过分析剪带过程中剪切力及力矩随时间的变化特征,得到剪切力及力矩的最大值。仿真结果可为剪带头主要零部件的设计与选型提供参考与依据。

关键词： 飞机轮胎   土质道面   轮辙特征   有限元分析   回归分析  

摘要： 本文基于ABAQUS有限元软件建立了飞机轮胎-土质道面相互作用有限元模型,通过在预设土质道面上改变轮胎胎压、轮胎荷载和运行次数来分析三者对土质道面垂直应力分布和轮辙特征的影响规律,并建立在三者共同影响下的最大轮辙深度数学模型。结果表明,土质道面最大轮辙深度随轮胎胎压、轮胎荷载和运行次数的增大而增大。

关键词： 尖牙   正畸力   托槽   有限元分析  

摘要： 目的:采用有限元分析方法比较直丝弓矫治技术4种加力方式下上颌尖牙的生物力学变化。方法:构建上颌尖牙-牙周膜-上颌骨-矫治器有限元模型,在尖牙托槽翼上设置4组加力方式:Ⅰ——在尖牙托槽近中双翼的中心加力;Ⅱ——在尖牙托槽远中双翼的中心加力;Ⅲ——在尖牙托槽四翼中心加力;Ⅳ——在尖牙托槽牵引钩处加力。通过向尖牙施加1 N的水平向远中正畸力,比较4种加载方式下上颌尖牙远中移动的位移趋势以及牙体和牙周膜的应力分布。结果:在4种加力方式下,上颌尖牙均表现为远中倾斜移动,伴近中唇向、远中舌向旋转的趋势。方式Ⅳ加力下牙体和牙周膜应力分布较均匀,较其他3种方式更接近整体移动,但旋转运动程度较大。结论:在4种加力方式中,方式Ⅳ对上颌尖牙的远中移动效果更为理想。