分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2019-03-05 合作期刊: 《电气工程学报》
摘要： 改变槽形结构作为一种简单易实施的方法被广泛地应用在电机的各项性能 优化中。本文探讨了一种以降低电机附加损耗为目的的转子槽形的优化设计，首先分 析了转子槽各个尺寸与附加损耗间的变化关系，并对其进行函数拟合得到对应于附加 损耗最小值的一组尺寸，再根据电机设计的其他要求对尺寸变量进行迭代调整得到最 佳的槽形参数。该研究可以为电机的优化设计提供参考思路。
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2016-05-13
摘要： 方箱机座是空空冷异步电动机所用焊接机座的一种典型结构形式,被广泛应用在大中型电动机产品中。在有限元分析的基础上,以中心高为450 mm的典型方箱机座为例进行了详细的分析,改进了该方箱机座的结构模式,相对于结构优化前减重10%左右。该方法也为类似结构的方箱机座结构优化设计提供了参考。
分类： 其他 提交时间： 2024-06-14
摘要： 为保证某核电站海水泵及其附属排气管道设备可靠性，论证其应力强度满足相应核级标准要求。首先根据现场勘探、信息收集和结构外形扫描等，建立了海水泵的几何模型；然后利用ANSYS软件对海水泵和附属排气管道进行三维有限元建模并建立二者之间的自由度耦合；而后顺序施加重力、压力和地震载荷并进行载荷组合；最后结合ASME标准对海水泵和附属排气管道在不同工况下的应力分布进行了校核。研究内容和方法为类似泵、管道组合设备的应力评定提供了良好的借鉴。
分类： 土木建筑工程 >> 土木建筑工程设计 提交时间： 2017-12-05 合作期刊: 《土木建筑工程信息技术》
摘要： 传统的二维设计方式与施工管理办法已经无法满足日益复杂的基坑工程的需求，BIM技术的出现为解决这些问题提供了技术支持，并可以结合有限元分析验证基坑支护结构的安全性。基于基坑工程实例，引入BIM技术，运用CATIA软件建立BIM基坑支护模型，结合Naviswork、软件进行基坑工程施工模拟。综合分析了CATIA 与有限元结合的几种方式，运用有限元分析软件ABAQUS验证了基坑支护结构的稳定性。实际工程应用表明，BIM技术与有限元分析相结合，在实际基坑工程中具有广泛的应用价值。
分类： 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间： 2023-11-10 合作期刊: 《应用力学学报》
摘要： 研究了轴向力作用下受圆柱横向约束的弹性杆的屈曲和后屈曲行为。通过有限元模拟,分析了细长压杆发生正弦和螺旋屈曲的轴向临界力,提出了正弦和螺旋屈曲临界点判定方法,且与文献结果比较验证了分析的正确性。同时考察了长细比和边界条件等因素对临界力的影响。结果表明正弦屈曲临界力和螺旋屈曲临界力随杆的长细比减小而增大。杆在一定长度范围内,端部约束条件对临界屈曲载荷及模态的影响不可忽略; 当杆的长度足够长时,可以忽略边界条件对临界载荷的影响。
分类： 工程与技术科学 >> 工程与技术科学其他学科 提交时间： 2023-11-10 合作期刊: 《应用力学学报》
摘要： 基于层合板壳理论,考虑反对称铺设层合板的拉弯耦合效应和后屈曲过程中的非线性几何变形,推导了由应力函数和挠度表示的复合材料层合板的后屈曲控制方程。引入无量纲参数对控制方程和边界条件进行无量纲化,以消除材料参数及几何尺寸对分析结果的影响。采用摄动法将无量纲的非线性控制方程及边界条件展开成一系列非齐次线性摄动方程组,分析各阶摄动方程的通解与特解的构造,并逐次求解,建立了反对称铺设复合材料层合板受单向均布压力作用的临界屈曲荷载及后屈曲平衡路径的理论解。进而运用ABAQUS软件对复合材料层合板在面内压缩载荷作用下的屈曲和后屈曲进行有限元分析,结果表明理论解与ABAQUS结果十分接近,验证了理论解的正确性。在此基础上进一步讨论了铺设角度、铺设层数和拉弯耦合效应等对层合板后屈曲性能的影响。研究发现层合板的屈曲载荷受铺设角度与层数的影响较为显著,而拉弯耦合效应使板的屈后强度大大降低。
分类： 力学 >> 应用力学 提交时间： 2023-03-20 合作期刊: 《应用力学学报》
摘要： 为了提高聚醚醚酮( polyether ether ketone,PEEK)材料颈椎椎间融合器的融合率,本研究利用有限元方法对其进行三维结构的拓扑优化设计。首先建立C3~C7节段的颈椎有限元模型并验证,然后创建C5~C6节段椎间融合器植入和前路钢板内固定的模型。将PEEK融合器设置为椭圆盘型和箱型两种初始设计域。先后进行单工况和多工况下融合器拓扑优化,并结合加权柔度优化。经过两次拓扑优化后,再对融合器的构型提取分析。研究结果表明:PEEK 融合器的优化结构为环形,前方缺失,材料集中分布于后部及两侧;当体积分数分别为50%和30%时,融合器优化为多孔径和单一大孔径的形状,前者比后者增加了与终板的接触面积;优化后的融合器通过降低自身应力,增加了内部植骨块所受的应力。本研究通过加权柔度的方法构建的颈椎融合器优化模型,不受初始设计域变化的影响,且可以有效减少应力遮挡,增加植骨块的应力传导,将有助于促进融合。
提交时间： 2024-04-21
摘要： 硬X射线自由电子激光（XFEL）具有高亮度，全相干性和高重复频率等特点，对于高重频硬X射线进行聚焦时，复合折射透镜（Compound Refractive Lens，简称CRL聚焦镜）需要承受高热负载，甚至会出现热损伤问题。通过有限元方法（FEM）分析高重频CRL聚焦镜热损伤问题，通过优化X射线的最大许可重频降低CRL聚焦镜热损伤的风险。在确保CRL聚焦镜有效聚焦的同时，实现X射线的工作重频最大化。通过优化设计，实现CRL聚焦镜最大热拉应力从1108MPa降低至74MPa，降低了15倍，避免CRL聚焦镜的热损伤问题。
分类： 力学 >> 基础力学 提交时间： 2023-11-09 合作期刊: 《应用力学学报》
摘要： 为探讨注浆微型钢管桩的抗弯性能,对不同钢管管径、壁厚以及砂浆强度的12根试件,采用正交试验方案进行纯弯曲试验,基于试验结果提出极限抗弯承载力表达式,并采用有限元软件ANSYS建立模型进行验证。结果表明:注浆微型钢管桩的弯曲全过程可分为3个阶段,即,弹性阶段、弹塑性阶段和强化阶段; 对注浆微型钢管极限荷载敏感性大小为,钢管管径>钢管壁厚>砂浆强度等级; 不同规程计算的极限抗弯承载力与试验差异较大,本研究所提出的注浆微型钢管桩极限抗弯承载力表达式与试验结果吻合较好,钢管的抗弯承载力约占注浆微型钢管桩总抗弯承载力的78%,管内砂浆约占22%; 有限元模拟结果显示,管内砂浆对微型钢管桩的抗弯性能有较大的提升,验证了所提出的注浆微型钢管桩抗弯承载力表达式的正确性。
分类： 力学 >> 固体力学 提交时间： 2024-12-18 合作期刊: 《应用力学学报》
摘要： 提出了一种新型装配式梁柱节点形式,框架梁通过顶底L型件与框架柱相连,实现全螺栓装配化施工。前期对带顶底L型件的装配式梁柱节点足尺试件进行了拟静力试验研究,对该节点的抗震性能进行了分析,以试验研究为基础,通过ABAQUS有限元分析软件,进行该节点的参数拓展分析,分析该节点设计参数对带顶底L型件的装配式梁柱节点受力性能的影响。首先建立足尺试件的有限元分析模型,验证了有限元分析过程的精确性; 然后考虑节点L型件形式、竖板/横板厚度、横板长度、加劲肋个数以及端板厚度变化对装配式连接节点的受力性能的影响,以期对带顶底L型件的装配式梁柱节点的设计和优化提供工程建议。
分类： 力学 >> 基础力学 提交时间： 2023-04-24 合作期刊: 《应用力学学报》
摘要： 针对玻璃纤维增强聚合物(glass fiber reinforced polymer,GFRP)管约束高强混凝土短柱的受力特点,及传统 Drucker-Prager(D-P)准则存在拉剪区偏大的问题,提出了一种改进的D-P型塑性约束高强混凝土短柱单轴压缩分析模型,其考虑GFRP管约束效应相关的混凝土硬化/软化规律和非关联流动准则,以提高GFRP管约束高强混凝土短柱单轴压缩下轴向和环向应力-应变曲线的预测精度。该模型在ANSYS软件中实现了GFRP管约束高强混凝土短柱力学性能的计算模拟,并与试验结果的对比表明:两者的应力-应变曲线吻合较好,提出的分析模型合理可靠。此研究可为GFRP管约束高强混凝土的设计提供理论参考。
分类： 力学 >> 基础力学 提交时间： 2023-04-24 合作期刊: 《应用力学学报》
摘要： 为研究钢连梁-部分外包组合剪力墙弱节点的抗震性能,设计出钢连梁-部分外包组合剪力墙模型试件。通过有限元软件ABAQUS,对其进行低周往复加载数值模拟,研究混凝土强度、水平加劲肋和竖向加劲肋构造形式、连梁跨高比等因素对节点抗震性能的影响。分析表明:钢连梁-部分外包组合剪力墙节点抗震性能优良,滞回曲线饱满且稳定,位移延性系数大于3,跨高比不大于3.8的试件梁端极限转角均达到0.05 rad,节点试件延性较好; 混凝土强度的提高能够提高节点试件初始刚度,水平加劲肋和竖向加劲肋的设置提高了对墙肢混凝土的约束作用,能够有效阻止裂缝扩展速度。加劲肋是节点区域应力传递的有效途径,加劲肋的设置使节点区的应力能够平稳传递到相邻区域,降低了加载后期荷载下降速度,提升了节点抗震性能; 随着连梁跨高比的增加,节点的承载力和刚度降低。当连梁跨高比大于3.8时,梁端极限转角由0.05 rad降至0.03 rad。
分类： 医学、药学 >> 基础医学 提交时间： 2017-12-27 合作期刊: 《南方医科大学学报》
摘要： 目的 探索一种新的有限元建模方法以解决传统建模方法在截骨矫形应用中难以实现原位CT灰度材料赋值的问题。方法 采用CT薄层扫描方式采集1例胫骨外旋扭转畸形的成人断层影像数据，利用Mimics软件对采集的胫骨CT数据进行三维重建并生成实体模型，结合CAD软件设计截骨矫形定位轴线、旋转角度及参考平面并模拟截骨，将截骨后胫骨模型各部导入有限元前处理软件中行网格划分并输出，重新在Mimics软件中输入CT图像的灰度-材料赋值关系公式，分别对网格模型进行非均匀赋值并得到胫骨各部分的赋值模型，最后将各部分模型连同参考轴、参考平面再次在前处理软件中完成截骨后的装配组合，得到截骨后完整的胫骨有限元模型，并提交模型到有限元求解器完成计算。结果 采用本方法建立的胫骨截骨矫形模型同样具备基于CT灰度的非均匀材料属性，并可用于截骨术后结构的有限元分析。结论 本研究提出的有限元建模方法既保留了基于CT灰度的材料赋值方法的准确性，又能解决传统赋值方法难以实现的骨骼模型部件之间空间变换问题，从而为矫形外科提供高效、灵活和准确的计算力学分析手段。
分类： 核科学技术 >> 辐射物理与技术 提交时间： 2024-09-12
摘要： 硬X射线自由电子激光装置（SHINE）具有高亮度，全相干性和高重复频率等特点。固体衰减器以其优越的能量衰减性能可以实现高重频硬X射线高量级的能量衰减，但是同时也面临需要承受自由电子激光的高热负载问题。为了确保固体衰减器在高重频下的光学性能安全性，采用有限元方法研究其高热问题。通过有效的冷却方案设计降低固体衰减器的高温问题，有效地确保了固体衰减器对高重频下X射线能量衰减性能的稳定性。在冷却方案设计，以B4C固体衰减片为例，其最高温度从无水冷设计的469.3 ℃下降至有水冷设计的139 ℃，降低了330.3 ℃；固定支架温度从355.5 ℃降低至20 ℃，降低了335.5 ℃。由此可见，采用水冷方案设计可以有效预防了固体衰减器的高热问题，确保了固体衰减片对高重频下X射线的能量衰减的光学性能稳定性。
分类： 力学 >> 力学其他学科 提交时间： 2024-06-17 合作期刊: 《应用力学学报》
摘要： 天然不含节竹管在工程中应用较广,研究此类天然薄壁管结构的抗冲击能力具有重要的意义。利用分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB),研究天然竹管的抗冲击性能并进行有限元分析。在ABAQUS中应用三维Hashin和Puck单向纤维复合材料失效准则,结合应变率效应对强度的修正建立竹管本构模型,对冲击载荷下的天然不含节竹管进行模拟,得到的动态应力-应变曲线和破坏模式与SHPB实验接近,验证有限元模型的准确性。结果表明:实验与模拟的极限抗压强度误差最小为2.19%、最大为8.68%; 在不同的冲击压缩载荷下,竹管出现端面压溃、沿轴向劈裂等破坏形式; 竹管外壁节点处的位移、速度和加速度响应均随冲击载荷的增加而增加; 随冲击载荷升高,入射能、反射能、吸收能和比吸能随时间均呈上升趋势,透射能随时间变化不大; 不含节竹管的峰值载荷远低于薄壁圆管 GFRP(glass fiber reinforcement plastic),但比吸能较为接近,说明不含节竹管并不适用于需承受大冲击能量的高速冲击防护领域。初步结果可为竹管用于工程结构防护给予理论参考。
分类： 力学 >> 应用力学 提交时间： 2023-03-20 合作期刊: 《应用力学学报》
摘要： 由于API螺纹抗弯扭性能较差,导致接头螺纹的使用寿命会低于其设计寿命。以API NC5O钻杆接头螺纹为例,通过改变API螺纹台阶面结构来增强API螺纹的抗扭性能。首先,通过万能材料试验机得到了35CrMo的材料性能参数,建立螺纹材料的本构模型;其次,基于材料本构模型建立了钻杆接头螺纹有限元分析模型,并验证了该分析模型的准确性;最后,分析了钻杆接头螺纹在上扣载荷、上扣+压缩载荷和上扣+压缩＋弯曲载荷下的螺纹牙应力场情况。分析结果表明:梯形台阶面结构能够有效改善接头螺纹扭矩的分布,使螺纹牙所承受的扭矩值降低了50% ;在上扣+压缩载荷工况下,螺纹牙上最大应力总体变化趋势为随着压缩载荷增加而不断降低,且梯形台阶面螺纹牙上的最大应力低于API螺纹结构;当增加弯曲载荷后,钻杆外螺纹螺纹牙应力均随着井眼曲率的增加而增加,但未超过材料的最大屈服极限,梯形台阶面螺纹牙应力也低于API螺纹。
分类： 力学 >> 力学其他学科 提交时间： 2024-04-19 合作期刊: 《应用力学学报》
摘要： 针对现有鳍条效应软体手指建模分析方法难以兼顾高精度与小运算量的问题,本研究以课题组设计的苹果采摘软体机械手为对象,在观察软体手指变形的基础上,提出将鳍条效应软体手指等效为串连铰链四杆机构; 运用虚功原理推导了给定变形状态下软体手指各处接触力与驱动力矩计算方法; 提出用线弹性扭簧模型描述变形恢复力矩,利用改进的粒子群算法求解各级四杆机构扭簧劲度系数; 基于有限元模型,结合二次开发建立了给定关节转角和充气压力下驱动力矩的BP神经网络静态模型。搭建试验平台对3个不同大小的仿真苹果在3个不同高度位置下进行抓取力测量试验。试验结果表明,所建立的力学模型计算抓取力相对误差绝对值小于8.6%,与有限元模型精度相当; 驱动力矩测量试验结果表明关节神经网络模型计算值与测量值变化趋势相同,相对误差小于12.7%。
分类： 生物学 >> 生物学其他学科 提交时间： 2023-12-18 合作期刊: 《应用力学学报》
摘要： 为研究振动环境下人体脊椎不同部位响应特点。基于人体解剖结构创建了包括头部、脊椎、肋骨和盆骨的坐姿人体上身三维有限元模型。采用模态法提取了该模型以及不同数量节段脊椎(L3-L4、L1-L5和C1-L5)的30阶模态,并采用随机响应法计算了在垂直方向0～20 Hz白噪声激励下各个脊柱节段在X、Y和Z三个方向的加速度。发现坐姿人体上身的第一阶模态在前后方向,第二阶模态在左右方向。所有模型的第一阶垂向固有频率与现有文献结果相近,所有椎间盘平均加速度响应的峰值频率在坐姿人体垂直频率4～6 Hz范围内,从而证明了模型的有效性。研究发现:对人体影响较大的振动模态主要分布在0～12 Hz以内; 椎间盘Z加速度均方根从颈椎到腰椎不断减小,而X加速度均方根在T7-T8附近最小,在椎间盘L4-L5处最大。本研究创建的动力学模型,不仅可用于更为准确地研究人体内部动态响应规律,而且响应计算快速,为进一步提高乘坐舒适性、减少脊椎疾病提供研究方法和理论依据。
分类： 力学 >> 应用力学 提交时间： 2023-03-20 合作期刊: 《应用力学学报》
摘要： 为了研究飞机机械连接混合结构在运营环境极端温度下产生的热应力，在刚度法基础上考虑温度场引起的变形，推导了典型单搭接连接件由热应力引起的钉载计算理论公式。针对壁板等较为复杂的大尺寸结构热应力分析难题，以铝合金Z型长桁和复合材料蒙皮通过40个螺钉机械连接组成的多钉壁板为研究对象，基于梁-壳组合单元，建立了壁板结构2维仿真模型，获取了结构热应力和钉载分布规律。此外，通过开展低温环境试验，分析了结构中复合材料及金属在不同温度下由热应力引起的应变。结果表明，有限元分析和试验数据具有较好的一致性，通过平面建模方法可以有效减低多钉连接结构建模难度及计算量；多钉壁板的钉载分布规律为U型，最大载荷量级约为3 500 N,为后续结构强度分析提供依据。
分类： 机械工程 >> 机械制造工艺与设备 提交时间： 2022-05-25 合作期刊: 《桂林电子科技大学学报》
摘要： 在电子封装领域中,所用的无铅钎料主要是二元或者三元Sn基共晶或近共晶合金,其基体相为富Sn相。为得到富Sn相的力学性能及应力-应变关系,由纳米压痕试验测试获得了富Sn相的弹性模量与硬度,并得到载荷-位移曲线。采用有限元反演分析的方法确定了富Sn相的特征应力和特征应变,并由量纲函数确定应变强化指数。将特征应力和特征应变强化指数等参数代入幂强化模型中,计算得到富Sn相的屈服强度为31.51 MPa,并最终确定富Sn相的应力-应变关系函数表达式。
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