采空区遗煤自燃升温过程的数值模型及其应用

基于漏风渗流方程、氧浓度渗流-扩散-消耗方程和传热方程,建立了采空区自然发火非定常数值模型,并用迎风格式的有限元方法联立求解.结合实例,从理论上描绘了采空区漏风渗流、氧浓度分布和温度分布,以及它们随时间的加速变化过程,同时给出自燃的附产物CO的分布情况,重点给出了遗煤的自燃耗氧与升温的量化关系.结果表明,通常情况下采空区高温区偏在入风一侧,边界漏风对高温区有一定影响.与传统的采空区冷却带、自燃带和窒息带的三带划分相比,该模型能对自然发火问题给出更准确的解.模拟的自燃升温是加速的过程,同基于实验分析和实际观测得到的规律基本一致.     

一致激励条件下非线性工程场地地震动相干函数分析

在地震动过程中,土介质中的剪切波速往往出现显著的降低现象,体现出强烈的非线性性质。本文将随机振动的虚拟激励原理、土非线性分析的等效线性化方法与工程波动理论散射问题的求解方法相结合,建立了开放系统中一致激励条件下考虑岩土介质非线性的工程场地地震动随机场数值模拟方法。该方法将随机输入下的波动分析问题转换为虚拟激励下的确定性波动分析问题,非线性土体峰值剪应变的统计特征可通过剪应变均方差和峰值因子获得。结合具体算例及M on te—C arlo模拟方法对所提出方法的合理性进行了验证,在此基础上应用该方法对一致激励下实际工程场地的地震动相干性进行分析,结果表明场地的局部条件对地震动相干性有重要影响。     

郑州地区双线盾构隧道开挖对桩基础内力与位移的影响

为研究粉细砂层地区盾构隧道下穿建筑物对桩基础内力与位移的影响,以郑州粉细砂层地区盾构施工为例,采用有限元软件 MIDAS-GTS NX 建立地铁盾构隧道下穿建筑物的三维实体模型,分析盾构隧道下穿建筑物的不同阶段对桩体位移、内力的影响。结果表明:在郑州粉细砂层地区进行盾构施工时,盾构工程对桩基础底部位移的影响较大,位移最大值大多发生在桩底;盾构施工对桩身轴力的影响表现为桩身轴力最大值位于距隧道1倍洞径范围内。在进行双线盾构隧道施工时,应在临近、远离2个阶段注意工程的安全与防护问题,并采取相应的预防和保护措施。     

高压管汇磁致伸缩导波缺陷检测模拟研究

针对高压管汇导波缺陷检测问题,基于磁致伸缩效应,借助COMSOL有限元仿真软件,建立高压管汇直管段的导波缺陷检测模型,探究导波的激励条件及缺陷检测效果,分析不同参数对缺陷附近磁感应强度分布的影响。研究结果表明:在频率为10 kHz的正弦电流信号激励下,可产生沿管道轴向传播的T（0,1）模态导波,并能辨别缺陷处的回波信号。改变缺陷的尺寸参数时,缺陷附近的磁感应强度随着缺陷深度增加呈增大趋势,随轴向宽度增加呈减小趋势,不同形状的缺陷对应的磁感应强度存在一定的差异;改变激励条件,磁感应强度均随激励电流、激励频率的增加呈不断增加趋势。     

压力容器表面裂纹断裂参数的有限元计算与分析

借助ANSYS软件建立了适合压力容器表面裂纹断裂分析的有限元模型,能方便地计算出应力强度因子和J积分,与理论近似表达式的计算值对比,该方法具有较高的精度,能满足工程应用的要求.在验证模型合理的基础上,构造表征表面裂纹形状和尺寸的无量纲因子,通过分析其对J积分弹塑性分量的影响,指出断裂分析中除应力水平外,还应当将裂纹形状...     

直升机桨叶安装螺栓强度与疲劳寿命计算分析

目的 分析桨叶安装螺栓在不同位移载荷真实试车载荷以及螺牙缺齿情况下的剩余强度以及疲劳寿命。方法 基于有限元方法分析不同载荷下桨叶安装螺栓的对数应变,依据失效应变判定其强度,提取有限元模型的单元应力,通过临界平面法计算最大组合应力平面,运用曲线走势、损伤准则预估桨叶安装螺栓的疲劳寿命。结果 0.36 mm位移载荷下螺栓应变未达到破坏值,真实试车载荷超过4倍情况下,螺栓失效的可能性较高,螺栓断牙超过2个,失效风险较高。依据试车载荷谱,初始长度螺栓寿命为20 794 h,初始长度螺栓断1螺牙寿命为10 912 h,拉伸至29.36 mm螺栓疲劳寿命为7 725 h。结论 在额定载荷状态下,材料结构破坏的可能性小。实际载荷超过4倍、螺栓断牙超过2个情况下,应力应变状态显著恶化,桨叶安装螺栓失效的风险较高,需要预防超载荷过大的情况,还需在修理过程中关注螺栓螺纹的损伤情况,即螺纹的正常磨损可不作为故障进行更换,但出现掉牙、断牙情况则需要更换。     

某船用唇形密封失效因素试验及仿真模拟研究

目的 针对船用唇形密封使用过程中的唇口破坏问题,研究唇形密封失效影响因素及唇形密封应力、位移、接触压力分布特性。方法 模拟实船齿轮箱输入结构搭建试验台,进行密封失效因素分析,并利用有限元分析软件建立旋转唇形密封的二维轴对称模型,分析过盈量及橡胶本体材料参数对唇形密封应力、位移、唇尖接触压力分布的影响。结果 除密封材料及密封接触应力因素不确定外,其他所列因素几乎均未发生泄漏,因此进一步对不同材料及接触特性进行有限元分析。研究表明,3种材料中,2号材料的Von Mises应力值最大,且不管何种材料,随着过盈量增加,唇尖应力沿着参考线先增大后、逐渐减小、再增大,并呈现非对称分布,过盈量超过0.4 mm时,唇形密封的最大应力出现在骨架与橡胶本体接触圆角处。随着过盈量的增加,3种材料唇尖最大接触压力的变化趋势不同,最大Von Mises 接触应力逐渐增大,且过盈量在0.6 mm之后增速较快,唇尖接触线位置接触压力先减小、后逐渐增大,拐点在接触线位置0.25~0.3 mm处。结论 油温、油压、安装方式、偏心量、转速对于唇形密封失效的影响较小。材料属性与过盈量都会引起唇形密封Von Mises应力及唇尖接触压力发生较大变化,只是影响应力峰值大小不同,材料属性对于唇形密封本体位移的影响较小,过盈量会引起位移较大变化,且会引起最大应力位置变化,同时接触线接触应力与接触压力大小没有相关性。对于唇形密封安装来说,在过盈量为0.8 mm左右时较为合理。     

高温环境下18650型锂离子电池热失控过程的数值分析

采用ANSYS对高温条件下铜棒代替锂离子电池的空白试验进行数值模拟,获得拟合的陶瓷化纤棉毯的比热容;然后对18650型锂离子电池的热响应进行模拟,通过模拟结果与试验数据的比较分析,获得锂离子电池内部的反应放热量;最后应用得出的陶瓷化纤棉毯比热容和化学反应热对高温环境下18650型锂离子电池的热失控进行模拟,研究18650型锂离子电池热失控的变化规律.结果表明:20W加热条件下,锂离子电池的放热反应热为30 kJ;锂离子电池在加热1 287 s后发生热失控,热失控持续113 s后锂离子电池温度达最高,之后开始缓慢减小;锂离子电池热失控温度为500 K,热失控前温度几乎是线性增加,之后热失控导致温度迅速增加(呈指数倍增长);锂离子电池保温材料陶瓷化纤棉毯的温度变化是非线性的.     

Biomechanics of Pediatric Cervical Spine: Compression,Flexion and Extension Responses

The objective of the present study was to develop three separate age-specific one, three, and six year old pediatric human cervical spine (C4-CS-C6) three-dimensional nonlinear finite element models and to quantify the biomechanical responses. The adult model was modified to create one, three, and six year old pediatric spines by incorporating the local geometrical and material characteristics of the developmental anatomy. The adult human cervical spine model was constructed from close-up computed tomography sections and sequential anatomic cryomicrotome sections, and validated with experimental data. The biomechanical responses were compared with the adult human cervical spine behavior under different loading modes using three approaches. Approach 1: using pure overall structural scaling (reduce size) of the adult model. Approach 2: using three separate age-specific pediatric models incorporating local component geometrical and material property changes. Approach 3: applying the overall structural scaling to the above three pediatric models. All pediatric structures were consistently more flexible than the adult spine under all loading modes. However, responses obtained using the pure overall structural scaling (Approach 1) increased the flexibilities slightly. In contrast, the inclusion of local component geometrical and material property changes to create the three individual pediatric cervical spine models (Approach 2) produced significantly higher changes in the flexibilities under all loading modes. When overall structural scaling effects were added to the three pediatric models (Approach 3), the increase was not considerably higher. White the one year old pediatric model was the most flexible followed by the three and six year old models in flexion and extension, the three year old pediatric model was the most flexible under compression followed by the six and one year old models. The differing biomechanical responses among different pediatric groups were ascribed to the individual developmental anatomical features. The present findings of significant increase in biomechanical response due to local geometry and material property changes emphasize the need to consider the developmental anatomical features in the pediatric structures to better predict their biomechanical behavior.     

废旧电路板破碎机设计研究

电路板因为具有韧性高、多组分的特性,在处理过程中不易被破碎。辊式破碎机具有结构简单、工作可靠、能耗低等特点,可用于废旧电路板的粗碎环节。该类辊式破碎机主要由电机、减速器、轴、齿辊、齿轮等组成,齿盘的齿牙形状、尺寸、排列可按电路板物料性质进行设计。首先通过设计计算并使用UG NX软件建立虚拟样机,分析了片状物料在破碎中受力情况;再使用Nastran模块对辊式破碎机的重要部件齿盘进行有限元分析,得出齿盘上承受载荷比较大的位置并对此提出了强化措施。