泵送混凝土对铝合金模板的冲击

对铝合金模板在泵送混凝土浇筑过程中的非线性冲击响应进行有限元分析,考虑泵送混凝土的黏度和密度、泵送管道的直径、模板的宽度和边界条件、混凝土浇筑位置和初始冲击速度等不同因素的影响。研究结果表明：浇筑过程中泵送混凝土的初始冲击速度对模板的冲击响应影响最大,混凝土黏度的影响较小;提高混凝土的泵送速度、增大泵送管道的管径和模板宽度,模板的冲击响应随之增大;模板边界约束越弱其位移响应越大,但其最大等效应力和最大塑性应变越小。     

铝合金整体壁板填料滚弯成型有限元仿真

提出整体壁板填料滚弯成型工艺,建立填料滚弯成型过程的有限元模型.仿真分析填料和工艺参数对滚弯成型壁板的等效应力、剪切应力、等效应变和回弹等的影响规律.结果表明：壁板滚弯成型时纵向筋条的等效应力和应变最大,填料填充滚弯提高壁板等效应力和塑性应变的均匀性,改善壁板弯曲半径的均匀性,提高弯曲件的几何精度;随着压下量的增大,壁板回弹率减小.     

输流管道弯曲和振动的有限元分析

基于Timoshenko梁理论,利用虚功原理严格地建立了输流管道弯曲和振动的有限元方程.利用加速度合成定理推导了流体横向加速度的表达式,计算了两端简支和悬臂两种边界条件下管道受到重力和流体作用时的挠度和转角,分析了流体流速对其影响.两端简支条件下将预应力效应整合到管道应变能中,并讨论了轴向预应力与弯曲挠度的关系.给出了两种边界条件下管道自由振动的前三阶固有频率与流体流速的关系,分析了两端简支条件下管道轴向预应力对振动固有频率的影响.结果表明：两端简支边界条件下,流体速度增大则挠度和转角相应增大,预应力使得挠度和转角减小;前三阶固有频率随流速增大而减小,预应力增大则导致各阶固有频率增大.悬臂边界条件下,流体速度增大则挠度和转角减小,前三阶固有频率随流速增大而减小.     

天然气水合物绞吸式开采软管内颗粒分布分析

研究深海天然气水合物绞吸式开采系统问题,针对水力输送过程的软管内颗粒分布特性分析,通过颗粒分布来选取有利于水力输送的参数和最优方案,为解决上述问题,采用计算流体力学的方法对不同工况下的参数进行数值仿真和分析.仿真结果表明:浆体流速越大、矿物密度越小(颗粒分布越均匀)、颗粒径越小越有利于水力输送;体积浓度增大,管道垂直和转角部分颗粒浓度相应增大而分布范围不变,水平部分颗粒分布范围增大而浓度不变,体积浓度高对系统利用率和输送效率有利.     

直曲增强型负泊松比超材料的力学性能与减振研究

负泊松比超材料结构作为一种新型智能材料与结构,精确计算超材料结构在大应变下的非线性力学性能对其在工程中的潜在应用具有重要意义.本文在弧形内凹负泊松比结构中加入直杆,设计了一类直杆增强型直曲耦合内凹超材料结构;利用能量法推导出了曲边内凹蜂窝结构的横/纵向等效泊松比与等效弹性模量的解析表达式,讨论结构各参数对结构等效泊松比与等效弹性模量的影响.考虑几何非线性大变形,建立了曲边内凹负泊松比结构的有限元模型,并与线性模拟结果对比,验证了解析表达式的正确性.结果表明,等效泊松比与等效弹性模量均随变形增大而变化,且变形越大差异越明显,大变形下须考虑几何非线性;利用谐响应分析计算结构的加速度级和加速度振级落差,凸显所设计超材料结构的减振性能;分析结构整体减振性能,发现其随层数增加逐渐增大;不随频率变化,在低频范围内对激励产生的响应能够起到抑制作用.因此,合理的设计超材料微结构对结构的低频振动具有很好的抑制作用,对负泊松比超材料减振结构设计具有一定的参考意义.     

乘用车排气净化器热疲劳分析方法

为探究温度循环载荷下排气净化器的热疲劳性能,结合传热分析和静力学分析,采用有限元软件HyperMesh和Abaqus,对某型乘用车排气净化器进行深入研究,考虑高温效应和材料硬化效应的影响,选择等效塑性应变幅值作为评价热疲劳的关键指标,分析得到危险点等效塑性应变幅值为0.0117,不满足热疲劳耐久要求.对原排气净化器的下...     

反应概率置限二维DLCA模型分形模拟

本文采用有限扩散集团凝聚(Diffusion-Limited Cluster-Cluster Aggregation,DLCA)模型,编写反应概率置限二维DLCA模型程序,模拟絮凝体分形生长过程,计算其分形维数和空隙率等参数,探究在反应概率各向同性及各向异性条件下不同反应概率对絮凝体分形模拟结果的影响。在反应概率控制下的分形模拟更加符合实际絮凝体的生长过程,该模拟方法对探究絮凝体的生长机理及提高沉降分离效率有重要的理论指导价值。模拟结果表明:反应概率对絮凝体的形态及分形特征影响较大,反应概率越小,絮凝体团簇尺寸越小,团簇数目越多,团簇分布越稀疏,表现为空隙率增大,分形维数减小;反应概率越大,絮凝体团簇尺寸越大,团簇数目越少,团簇分布越密集,表现为空隙率减小,分形维数增大;反应概率各向异性直接影响絮凝体的形貌,絮凝体会偏向反应概率较大的方向聚集生长,絮凝体团簇形状十分细长,团簇数目较少,团簇分布较密集,但偏向不同方向生长絮凝体的分形维数相差不大,是同一性质的分形。     

氧化锌纳米线振动问题研究

采用连续介质理论与分子动力学模拟相结合的方法,研究了氧化锌纳米线的振动问题.建立了氧化锌纳米线核壳模型,解释其等效杨氏模量及压电常数的尺寸效应.通过连续介质理论求得氧化锌纳米线振动固有频率,并与分子动力学模拟得到的结果进行对比.研究表明,氧化锌纳米线在极化方向的等效拉伸杨氏模量随着横截面尺寸的增加而逐渐增大,且通过核壳模型分别求得核、壳拉伸杨氏模量.拟合得到的等效拉伸杨氏模量与分子动力学方法获得的等效拉伸杨氏模量符合得很好.根据连续介质理论得到等效弯曲杨氏模量,发现等效弯曲杨氏模量也随着横截面尺寸的增加而增大.氧化锌纳米线极化方向的压电耦合能力比一般压电陶瓷好,压电常数随着横截面尺寸的增加逐渐减小.氧化锌纳米线在不同温度条件下的振动频率没有明显变化,在不同外电场条件下的振动频率有显著变化.分子动力学模拟得到不同横截面尺寸的氧化锌纳米线振动频率不同.根据连续介质理论,求得悬臂Timoshenko梁模型相应尺寸的振动频率,发现横截面的尺寸越大,连续介质理论与分子动力学模拟得到的振动频率越接近.     

深锥筒形件挤压工艺的数值模拟优化

用MSC Superform软件对温挤压成形工艺进行模拟,分析并优化不同挤压模型的金属流动情况及应变大小,对比不同工艺条件下的挤压力大小. 模拟结果表明,综合考虑金属流动情况和模具强度及使用寿命,选用一步挤压并且成孔较好,对实际生产指导意义较强.     

局部凹陷和偏心对接对海洋立管疲劳寿命影响的数值分析

针对涡激振动导致的干涉碰撞及焊接时产生的偏心会降低海洋立管疲劳寿命的问题,用S-N法计算局部凹陷、偏心对接分别作用以及二者共同作用下海洋立管的疲劳寿命.在偏移位置、局部凹陷位置和过渡区域长度确定的情况下,偏移幅值和局部凹陷幅值越大,过渡区域的应力越大,寿命越小;在偏移幅值、局部凹陷幅值和过渡区域长度确定的情况下,过渡区域距海洋立管中部越近对过渡区域的应力及寿命影响越大.     

压头速度对Ni3Al纳米压痕过程影响的数值仿真

用分子动力学仿真分析金刚石压头速度（5~30 m/s）对Ni3Al纳米压痕分子动力学结果的影响.采用中心对称参数（Center Symmetry Parameter,CSP）分析相同压入深度时各模型基体内部位错的萌生和生长情况.结果表明压头压入速度对纳米压痕过程有显著影响：压头压入速度越大,最大加载力和相应的硬度也越大;压入速度对基体内部位错萌生和生长的发生时间有显著影响,但其对位错运动的总体趋势不能产生明显影响.     

多因素耦合下剥落损伤随机分布特性对轴承疲劳寿命的影响

以控制力矩陀螺的角接触球轴承为研究对象,考虑环境温度、摩擦热、对流换热、轴向力和转速等复杂多应力耦合作用及剥落损伤特征,推导其传热模型、接触应力仿真模型和疲劳寿命仿真模型。对比轴承有疲劳剥落损伤和无疲劳剥落损伤2种情况,分别给出典型工况下的温度、应力和疲劳寿命结果,讨论轴向力和转速对温度和应力的影响,总结疲劳损伤的特征尺寸随机分布对应力和疲劳寿命的影响。结果表明：在同样的条件下,剥落损伤引起的应力集中效应很明显,并且会引起区域温度升高;分别改变转速和轴向力,转速对温度和应力影响更明显;随着轴向力和转速增加,损伤轴承的最高温度和最大应力的大小和增长率均大于无损伤轴承;应力和疲劳寿命对剥落区域的直径更敏感,最大应力随直径增大呈先增大后减小的抛物线形关系,并随着深度增加而减小;虽然当剥落区域取最小直径且最大深度、最小深度且最大直径这2种情况下轴承疲劳寿命大于0,但是在剥落区域直径和深度的大部分取值范围内轴承疲劳寿命均为0。     

残煤复采大采高液压支架阻力对煤壁片帮影响分析

以圣华煤矿复采工作面为工程背景,阐述了残煤复采工作面煤壁片帮机理,通过理论计算和运用计算机数值模拟方法分析了不同支架阻力下煤壁片帮情况,并比较了支架阻力在残煤和实体煤条件下对煤壁片帮的影响,得出了如下结论:1煤壁片帮的程度随着支架工作阻力的增大而减小,且煤壁片帮最大深度与支护强度基本呈线性关系;在同等工作阻力条件下,残煤的煤壁片帮程度要远大于实体煤的煤壁片帮程度;2在实体煤条件下,当工作阻力达到8 000kN时,煤壁片帮情况已经不严重,而在残煤条件下,工作阻力要达到9 000kN才能够控制顶板的下沉和煤壁的破坏深度。最后确定圣华煤矿复采工作面支架阻力为9 000kN。     

Effect of thickness variation on stress analysis of piping elbows under internal pressure

Finite elements and computer codes are being used extensively for the calculation of deflections, terminal reactions and stresses in piping and pressure vessels. In these practices, pipelines are usually idealised by straight or curved beams. In contrast to this, the theory for pipe bend is based on differential equations of shell theory and by using the flexibility factor concept, it is possible to introduce the effect of bends into a pipe system. It can be said that inaccuracies in bend flexibility factors and stress intensification factors can lead to erroneous results when the straight lengths to which they are attached to are short. Thin walled piping elbow's wall thickness are likely to vary as a result of manufacturing processes. With the increasing use of thin-wall pipe at high stresses the effect of the internal pressure becomes significant. In the present paper stresses in a piping elbow due to internal pressure are studied in the presence of thickness variation.A finite element scheme with a doubly curved shell element which can account for variation in thickness has been utilized in the present paper. The effect of wall thickness variation in a 90° bend taking into account the end constraint due to tangent pipe to which they are attached to on the stress distribution has been studied for varying pipe factors.In order to study how the stress intensification factor will differ with different arc lengths, bends of various included angles having non-uniform wall thickness have been analyzed.The material of the piping system is assumed to behave elastically.Numerical results show that the non-uniform thickness of the bend wall does not affect maximum stress factor even in the case of bends with pipe factors of the order 0.05. For 90° bends as pipe factor increases from 0.05 the maximum stress factor increases and then decreases as pipe factor approaches 0.15. For other included angle bends the stress factor varies linearly with a maximum value at low pipe factor. The maximum stress factor is found to vary linearly with bend angle for all pipe factors and thinning factor of the pipe wall.     

不同结构三通内冷热水混流特性的数值仿真

针对三通管中冷热水混流形成的热波动现象容易诱发管道的热疲劳,进而导致部件失效的问题,研究不同结构对三通管冷热水混流特性的影响.利用大涡模拟（Large Eddy Simulation,LES）方法对不同管径比和不同支管角度模型进行数值仿真.结果表明：支管入流在主管流动压迫下发生折转,从而在支管背流面上部形成涡旋,造成上壁面热波动较下壁面明显;当管径比增大时,在涡旋下通道主管流体流动有效面积减小,冷热流体混流后的热波动程度减弱,需要的掺混区域变长;当支管角度减小时,涡旋逐渐减小,冷热流体混流后的热波动程度减弱,需要的掺混区域同样变长.     

基于远场涡流的碳钢管道缺陷外检测方法

远场涡流技术广泛应用于铁磁性管道缺陷检测,但探头放入管内时通常需要设备停机。为满足压力管道的在役检测需求,传感器被置放于管外。本文对管道弯头处内外壁缺陷深度和外管壁缺陷走向检测信号的幅值和相位进行研究。结果表明：弯头处传感器电压信号的相位随缺陷深度的增加而近似线性减小,可用于缺陷深度的定量。管壁处传感器电压信号的幅值随外管壁缺陷走向由周向往轴向逐渐增大,可用于同深度缺陷走向的判断。综合运用上述特征信息,可在实际检测中补偿由缺陷走向给深度定量带来的误差。     

基础激励作用下悬臂输流管的振动实验研究

通过实验的方法对基础激励作用下悬臂输流管的动力学行为进行振动测试分析.设计并搭建了悬臂输流管振动测试的实验平台,深入研究了悬臂输流管在不同流速及不同参数情况下的振动行为,分析了在基础激励作用下,悬臂输流管振幅的变化规律.结果表明,悬臂输流管的物理参数对悬臂输流管发生颤振失稳的临界流速有着极其显著的影响,在基础激励作用下,悬臂输流管的振幅明显增大,并且当激振力频率接近悬臂输流管的固有频率时,输流管的振幅达到最大.     

厦门岛内涝灾害风险评价制图

城市内涝灾害风险评价图件是城市内涝灾害防灾减灾基础技术资料。利用城市管 网等基础地理数据,经过汇水区划分和管网概化以及参数率定建立厦门岛内涝模型,模拟出不 同重现期降雨量下厦门岛地表积水深度并作为内涝灾害风险评价中的危险性评价因子,以河网 影响度、敏感点密度、植被覆盖度作为孕灾环境的敏感性因子,人口密度、人均 GDP 作为承灾 体的易损性评价因子,建立厦门岛的内涝灾害风险评估模型,计算得到不同重现期下厦门岛内 涝灾害风险等级评价图。结果表明,随着重现期的增加高风险指数的区域逐渐增加,主要呈现 由沿海向岛内扩展的趋势,部分区域由于下垫面的构成如山体水系等影响表现出稳定的低风险 特征。     

Sediment penetration performance of a portable underwater robot for core sampling

As described in this paper, we investigate the sediment penetration performance of a portable underwater robot with a helical screw pipe using marine thrusters with limited force. First, we derive a mathematical model based on an empirical and simple method using the undrained shear strength of cohesive soil to provide a rough estimate of maximum penetration depths. Then, we perform numerical analysis for estimating the maximum depth of sediment penetration and for designing a sampling pipe. Additionally, we use experimentation to investigate the relation between the penetration depth of the helical screw pipe and the force of marine thrusters mounted on the portable underwater robot. After testing the penetration performance in a water tank, we conduct a field experiment at Lake Biwa and obtain results of the penetration depths. The maximum penetration into the lake sediment is at least 0.30 m. The results demonstrated the possibility of using the derived mathematical model to make a rough estimation of the maximum penetration depth for clay sediments. Additionally, we can use non-powerful thrusters equipped with small autonomous underwater vehicles (AUVs) and remotely operated vehicles (ROVs) for sediment sampling. The proposed method is also applicable for the installation of underwater sensors using small AUVs and ROVs.