减沉桩基变形控制机理的案例分析

桩数沉降关系是按变形控制设计桩基础(减少沉降桩基础设计)的重要依据,受荷载大小、桩位布置和场地类别等多个因素共同影响。结合某工程现场实测数据,运用近似数值方法和平面应变有限元方法对2幢采用不同桩数的多层住宅桩筏基础进行计算分析,研究不同桩间距对地基压缩变形、基础内力和土体应力应变分布的影响,对桩数减少一半时基础沉降几乎没有变化这一问题给出合理解释。结果表明,作用于基础顶面的荷载水平越低,桩侧与桩端土层可压缩性差异越小,基础沉降量对桩数变化越不敏感。对于深厚软土地基中的低承台群桩基础,按变形控制进行桩基设计,能最大程度地节约基础用桩量,可获得十分显著的经济效益。     

不同数值方法在自扇冷永磁同步电机三维热分析中的应用

为研究不同数值计算方法在电机三维温度场分析中的应用,以一台11kW、1 500r/min全封闭自扇冷异步起动永磁同步电机为例,分别基于有限元法、有限体积法和有限公式法进行温度场仿真,并在多套剖分网格仿真计算的基础上,对比分析同一网格下应用有限公式法和有限元法的永磁同步电机三维温度场计算结果。同时,分析有限公式法在不同网格数下的计算收敛性。最后,对比有限公式法、有限元法温度场计算结果与有限体积法流固耦合传热计算结果的区别,并以试验值对比验证了仿真计算的准确性。     

海底电缆载流量计算方法的研究与选择

针对工程中海底电缆载流量计算准确性和方法选择问题,以工程中采用的交流三芯电缆为研究对象,分别用等效热阻法和有限元法进行直埋敷设情况下电缆载流量的计算,并分析直埋敷设时回路数变化对载流量的影响。分析结果表明,单回路敷设时等效热阻法快速简便且计算结果与有限元法相近,推荐采用等效热阻法计算;多回路敷设时等效热阻法误差较大,推荐采用有限元模型计算。     

一种表面-内置式永磁转子同步电机三维全域温度场分析

针对表面-内置式永磁转子同步电机(SIPMSM)具有结构紧凑和功率密度高的特点,准确计算SIPMSM各部件的温度分布非常重要。采用电磁场-温度场耦合分析的方法对SIPMSM的三维全域温度场进行计算。建立SIPMSM的电磁场和温度场有限元模型,分析在同步运行速度下负载和永磁体退磁对SIPMSM三维全域温度场的影响,也分析了在额定负载下运行速度对SIPMSM三维全域温度场的影响。通过仿真与实验结果的对比分析,验证了样机模型的合理性和计算结果的正确性。     

永磁游标直线电机磁场解析计算

永磁游标直线电机(linear permanent magnet vernier motor,LPMVM)依靠磁场调制原理工作,其电枢开槽引起气隙磁导变化,为考虑齿槽效应的影响,将其气隙磁场等效为无槽气隙磁场与有槽时气隙相对磁导函数共同作用结果。用气隙磁导波法分析其基本工作机理,给出结构关系式。用分层模型法建立无槽LPMVM求解场域矢量磁位解析模型,推导出各区域磁场解析表达式。结合气隙相对磁导函数建立考虑齿槽效应时的LPMVM磁场解析模型,计算出考虑齿槽效应时气隙磁密分布曲线。解析解与有限元解结果表明:无槽时气隙磁密在切向分量和法向分量计算准确,考虑齿槽效应后基于气隙相对磁导函数的磁场解析模型适用于求解气隙磁密法向分量,且主要谐波磁场与永磁体极对数和电枢绕组极对数有关。     

辅助给水泵用1E级发电机抗震分析

为了验证发电机能够承受安全停堆地震(SSE)载荷,并保持其结构完整性和功能完整性,采用有限元法,对某核电站柴油机辅助给水泵用的1E级发电机进行抗震计算分析。利用前后处理软件PATRAN建立了发电机的力学模型,利用有限元分析软件NASTRAN进行了结构的静力分析、模态分析和地震响应分析,依据设计规范对结构在重力、操作载荷、地震等多种载荷组合下的应力、位移进行评定。结果表明:该发电机的结构设计满足规范要求。     

高速无轴承永磁电机设计与分析

高速电机具有高功率密度、能够减小设备体积与重量,可以直接驱动负载、提高传动效率,在航空航天、新能源、精密制造等领域具有广阔的应用前景。将无轴承永磁电机应用于高速驱动系统,在推导无轴承永磁电机数学模型基础上,提出了高速无轴承永磁电机设计方法。通过对一台额定功率2 300 W、额定转速8 000 r/min、调速范围0~60 000 r/min的高速无轴承永磁电机进行电磁和机械一体化设计,并采用有限元法对样机的电磁性能和动力学性能进行优化。仿真试验结果验证了所采用的设计方法的正确性。     

U成型过程的有限元分析及刀片梁的结构优化

为了避免UOE钢管制造工艺中原有U成型机刀片梁突然失效导致长时间停机,需要设计、制造新的刀片梁替换原刀片梁。采用有限元法建立U成型过程模型,并根据U形筒的尺寸、刀片梁的受力状态验证模型的可靠性。根据验证的模型,分析刀片梁的应力分布,优化刀片梁的结构,并验证结构优化方案。根据优化方案改进刀片梁,经使用后发现刀片梁的应力分布得到明显改善,大幅度地提高了刀片梁的结构可靠性。     

底座关键焊缝裂纹探测与扩展寿命预测

在海洋平台结构的无损检测中,现有文献要么仅探讨无损检测新技术在工程中的应用而无后续的断裂力学分析,要么仅采用有限元方法进行构件的断裂参量计算而无检测试验。鉴于此,基于交流电磁场技术对平台钻机底座关键部位焊缝进行表面缺陷的快速检测,通过磁场信号特征提取识别出裂纹缺陷,并分析裂纹产生的原因。在此基础上,采用有限元方法对裂纹所在结构进行三维实体建模与断裂力学分析,数值模拟应力强度因子(SIF)与裂纹长度之间的关系,并最终选取Paris公式确定疲劳裂纹扩展寿命。由计算结果可知,当钻井载荷循环84 012 124次后,在初始裂纹的基础上又往前扩展了67.987 2 mm。按钻机工作时给定的转速125 r/min,即频率为2.083 Hz计算,可连续工作约466.6 d。此时,裂纹已经完全穿透基梁的加强板和翼缘,基梁将会产生失稳扩展而很快断裂。研究结果可为平台钻机底座维修加固计划的制定提供科学依据。     

补强结构对大开孔壳体承载能力的影响分析

壳体上大开孔结构的存在,必然会破坏原有的应力分布,并在接管与壳体相贯区产生复杂的高应力,严重削弱压力容器的承载能力。本文基于有限元法,分别从弹性分析及弹塑性分析的角度对比验证了圆形补强圈、方形补强板及整体加厚补强三种结构的承载能力。弹性分析结果表明,三种补强结构均能显著的弥补开孔削弱所需的补强面积,同时又能有效的改善局部薄膜应力、弯曲应力及总应力;整体加厚补强结构承载能力较好,但会造成材料的极大浪费;圆形补强圈的圆滑过渡相较于方形补强板的尖角过渡对于降低结构不连续力效果较好。弹塑性分析的结果表明,结构不连续处的弯曲应力具有一次应力的性质。