复合材料气瓶的有限元建模与屈曲分析

复合材料气瓶在空间系统中逐渐取代全金属气瓶而得到越来越广泛的应用.利用ANSYS大型有限元程序建立复合材料气瓶及其内衬的有限元模型,建模中将纤维缠绕层作为复合材料层合板处理,考虑了封头处缠绕层厚度及缠绕角沿子午线不断变化的情况.建立了气瓶整体结构的特征值屈曲分析与非线性屈曲分析有限元方程,并分别进行了气瓶整体结构和内衬的外压失稳(屈曲)分析计算,得出了气瓶整体结构及内衬的屈曲模态形状和临界外压.     

纤维缠绕复合材料气瓶内衬的屈曲分析

为深入了解纤维缠绕复合材料气瓶的内衬屈曲情况,基于ANSYS有限元软件,运用数值模拟方法对纤维缠绕复合材料气瓶的金属内衬结构进行屈曲分析,建立了复合气瓶内衬结构的有限元模型,采用特征值法分析得出内衬1~10阶的屈曲模态,并利用非线性稳定法绘出内衬位移量随外压变化曲线.结果表明,计算得到的内衬临界失稳外压为0.199 MPa,与复合气瓶内衬外压试验结果相符合,证实了本文对于复合气瓶内衬屈曲分析的可靠性.     

碰撞作用下钢-混组合悬浮隧道管体局部响应分析

为了提高水下悬浮隧道(SFT)在外界碰撞作用下的安全性,其管体采用钢-混凝土组合截面。考虑材料非线性和应变率效应,采用ABAQUS有限元程序对钢筋混凝土截面、内衬式组合截面和外贴式组合截面管体在碰撞作用下的局部响应进行数值模拟;通过分析碰撞冲击力、混凝土损伤发展和耗能情况,对不同截面的防撞性能进行了对比,并分析了钢板厚度对内衬截面局部冲击响应的影响。结果表明,碰撞会造成悬浮隧道管壁内侧混凝土崩落和贯通损伤,威胁结构安全。外贴钢板会使冲击力峰值增大,加重管体混凝土损伤,对结构不利;内衬钢板在一定程度上能减小管体混凝土的损伤,且能有效防止碰撞时管壁内侧混凝土崩落,具有较好的密闭性和综合抗冲击性能;增大内衬钢板厚度能减小碰撞后管体的残余变形,但钢板厚度过大会导致混凝土管体开裂范围增大,设计时应综合管体变形和混凝土损伤情况,对内衬钢板厚度进行验算。     

硬质合金内衬的组合超高压筒体优化设计

研究了硬质合金内衬的多层组合超高压筒体的强度优化设计。以等强度理论为设计原则,建立了以各外层径比(外径与内径的比值)为变量,容器总径比为约束,弹性承压能力最大为目标的优化设计数学模型。应用Lagrange乘子法进行优化,得到了各层最优径比公式及最大内压公式。在此基础上,从叠加原理出发,推导了不同材料多层容器的层间缩套压力及过盈量的最优精确解。最后通过实际算例与分析表明,硬质合金内衬的组合容器需要更大的缩套压力,对于三层容器,中间层和内衬主要承担径向压应力,而外层主要承担周向拉应力。     

硬质合金内衬的组合超高压简体优化设计

研究了硬质合金内衬的多层组合超高压筒体的强度优化设计.以等强度理论为设计原则,建立了以各外层径比(外径与内径的比值)为变量,容器总径比为约束,弹性承压能力最大为目标的优化设计数学模型.应用Lagrange乘子法进行优化,得到了各层最优径比公式及最大内压公式.在此基础上,从叠加原理出发,推导了不同材料多层容器的层间缩套压...     

减少阻力的MEMS初始位置定位机构设计与性能分析

根据微机电系统（MEMS）加工工艺特点和初始位置定位机构的设计要求,设计了两种MEMS初始位置定位机构的结构方案.通过力学分析,求出了定位机构解除定位所需要克服的阻力计算公式,用ANSYS仿真验证了其正确性.根据满足系统性能要求和利于装配两者均衡的原则,对两种定位机构的设计方案进行了对比研究,选择能减少阻力的MEMS初始位置定位机构.采用MEMS工艺中的LIGA工艺加工出初始位置定位机构.用VDS92-1430离心实验机分别加速到3 000 r/min、5 000 r/min、8 000 r/min和12 000 r/min进行离心实验.实验结果表明,设计的MEMS初始位置定位机构能正常工作,性能达到了设计要求.     

新型固定式半自动饲草压捆机的设计

针对新型固定式半自动饲草压捆机的设计和制造,阐述了压捆机的关键工作部分--压缩机构、喂入机构和分捆机构的工作原理和结构形式。其中喂入机构和分捆机构是本机的特色,两者均要保证与压缩机构的严格的运动关系,增加了设计的难度。喂入机构采用水平方向半自动进料,降低了装草高度,符合人体工程学原理;设计的杠杆组式拨杆联动分捆机构,结构简单,便于操纵,提高了插板分捆的安全性。     

自动控制数字化过盈偶件精密装配技术研究

目的 开展自动控制数字化的压装技术研究,以改善手工装配过盈偶件周期长、装配质量参差不齐等问题.方法 通过制定电机键槽宽度测量方法,获取合适的过盈量范围;随后设计狭小空间平键压装工装,计算不同材质的压装力,仿真分析压装力的范围.结果 过盈偶件过盈量为0.004～0.007 mm,合理压装力的范围为1～2.5 kN.结论 通过量化过盈偶件的压装力,能够有效分析产品的传递扭矩或定位基准,为产品的关键工序提供了理论基础.     

两平移两转动四自由度减振平台设计、仿真与测试

应用两平移两转动四自由度并联机构为组合弹性阻尼减振装鬣主体结构，在机构原动件处辅以弹性阻尼装置，运用反向自适应原理，模拟橡胶，实现多自由度减振。按照给定减振要求，对减振平台进行理论设计和分析，用AD-AMS软件建立系统模型和仿真，并制作样机试验。由动态模拟及试验结果一致，从而说明该减振平台设计的正确性和可行性。     

冲压式快速空投缓冲装置进气道及测压机构设计

在冲压式快速空投硬式气囊缓冲技术的基础上,设计了口径可调节的进气道机构,主要包括电池、弹簧、电磁铁、可变电阻的设计,最终建立了进气道机构三维数学模型。根据空投环境下的压力测试要求,设计了内置式缓冲装置测压系统,进行了测压系统方案设计,该进气道及测压系统具有结构简单、便于维护、体积小、质量小等特点。该系统满足冲压式快速空投使用要求。     

明式椅类家具中冰盘沿的造型与应用研究

目的研究冰盘沿外轮廓的造型比例,分析其造型设计,求出外轮廓形体变化趋势的函数关系式;以人体工程学中膝关节的活动规律为依据,分析冰盘沿线脚对于人体的适用性设计。方法以冰盘沿的外轮廓造型为依据进行分类,测量计算各类冰盘沿垂直方向的上下划分比值,并与黄金分割数相比较,测量绘制各例冰盘沿外轮廓的形体变化趋势曲线,得出其拟合曲线后分析变化特点,论证冰盘沿造型设计美学的合理性。求出各例拟合曲线的函数关系式,为实际生产提供依据。模拟人体从站立到坐下的过程中各阶段膝关节的肢体变化,将冰盘沿自身的形体变化角度、可活动范围与垂直厚度,同人体在坐的过程中不同状态下舒适的膝关节活动角度、活动范围与腘窝尺寸比较,得出冰盘沿对于人体的适用性。结论冰盘沿的造型符合设计美学和人体工程学中对于家具的设计要求,不仅满足"坐"的基本需求,同时增加了美观性与舒适性,对现代家具设计有一定的指导作用。     

电饭煲运输包装设计及跌落仿真分析

为研究电饭煲在流通过程中运输包装的缓冲性能,选择了环保型的缓冲材料发泡聚乙烯(EPE)为缓冲衬垫、AB型瓦楞纸板为外包装箱进行缓冲包装设计。根据电饭煲的规格和缓冲要求,对缓冲衬垫和外包装箱的结构进行了计算和设计,并利用Solidworks软件进行建模,并将其导入ANSYS中,设置各层缓冲包装材料的参数后,进行了自由落体跌落仿真试验;通过分析电饭煲运输包装件与地面接触瞬间的应力分布云图和最大应力曲线,发现在跌落过程中的最大应力出现在外包装箱与地面接触位置,最大应力小于电饭煲材料ABS的极限应力。因此,所设计的运输包装满足产品的缓冲要求,达到了保护电饭煲的目的。     

事故工况下乏燃料运输容器跌落分析

目的验证乏燃料运输容器本体、内外盖、吊篮和螺栓及其运输包装设计,在事故工况中以最危险角度从9 m高度自由跌落至水平的刚性地面过程中,是否满足GB 11806《放射性物质安全运输规定》的规范要求。方法采用LS-DYNA进行有限元仿真模拟跌落过程以代替跌落试验,开展乏燃料运输容器9 m自由跌落冲击分析,并根据ASME规范第III卷规定的应力限值对容器本体、内外盖、吊篮和螺栓进行应力校核。结果应力校核结果显示,乏燃料运输容器本体、内外盖、吊篮和螺栓满足设计强度要求。结论该乏燃料运输容器本体、内外盖、吊篮和螺栓及其运输包装设计满足GB 11806规范要求。     

镀陶烟用内衬纸防潮保润保香性研究

目的 研究对比陶制直镀内衬纸与常规直镀内衬纸的防潮保润保香性能。方法 对镀陶和常规直镀内衬纸进行SEM,BET和透湿率及透氧率检测,并将2种内衬纸卷制的成品卷烟放置于高温高湿、干燥、常温常湿等条件下平衡85 d,随后对拆包不同时长的卷烟进行烟支含水率检测,同时采用静态顶空气相色谱-质谱联用仪测定卷烟滤棒及烟丝中香精的主要成分含量。结果 与常规直镀内衬纸相比,镀陶直镀内衬纸的表面致密性和比表面积明显较优,且其氧气透过率略小,水蒸气透过率较小。在高温高湿和干燥条件下,镀陶样品的烟支含水率与初始设计值较为接近;在常温常湿条件下,2种内衬纸包装的烟支含水率虽在拆包前30 h无明显区别,但在35 h后,常规直镀内衬纸包装的烟支含水率显著下降,不满足设计要求。结论 镀陶直镀内衬纸的防潮效果较好、保香效果较好、保润效果略好。镀陶烟用内衬纸的工艺还有待进一步调整,以进一步提高其防潮保香保香效果。     

Characterization of mechanical properties and three‐body abrasive wear of functionally graded aluminum LM25/titanium carbide metal matrix composite

Several engineering components require location specific performance under operating conditions. A compositional/microstructural gradient can provide the performance required at specific locations and these materials were named as functionally graded materials. Functionally graded aluminium metal matrix composites were generally established for the tribo‐components where high wear resistance was a necessity. Reports on three body abrasive wear behaviour of functionally graded materials was limited to date. In the present work, a new functionally graded system comprising aluminium/titanium carbide (10 wt%) was produced through stir casting route followed by centrifugal casting technique and its three body abrasive wear behaviour was investigated. Hollow cylindrical part with the dimensions of length 150 mm, outer diameter 150 mm and thickness 16 mm was obtained. Microstructural study was performed on outer (1 mm) and inner surface (13 mm) to analyze the compositional gradient across the thickness of the functionally graded composite. Hardness was measured on different surfaces along the radial distance from outer periphery and tensile test was conducted on the outer and inner zone. Abrasive wear test was conducted on different surfaces of the functionally graded composite under various loads and speeds at constant time. The microstructural results revealed that particle segregation was more at the outer surface and less at the inner surface. Wear test results showed that increase in wear rate was obtained with increase of load and decrease in wear rate was obtained with increase of speed. The outer surfaces of the functionally graded composite had greater mechanical properties and better wear resistance compared to other surfaces. Scanning electron microscopy analysis was done on the abraded surfaces and observed wear mechanisms were interpreted.     

基于结构-工艺协同优化的车门外板冲压成形

目的实现铝合金车门外板结构与冲压成形工艺参数的协同优化,解决零件冲压成形时破裂与过度减薄等问题。方法从材料流动与应力分布等角度入手,对车门的尺寸和形状参数进行优化,同时利用有限元分析软件AutoForm来获取一组最优的冲压工艺参数组合,最终通过产品的工厂试制进行验证。结果铝合金车门外板的冲压成形性大幅度提升,解决了车门外板冲压成形破裂等问题。结论研究结果对大型车身覆盖件的结构设计与冲压工艺有重要的指导意义。     

管片衬砌配合陶粒可压缩层的支护结构与围岩相互作用模型

提出了一种适用于深部蠕变地层TBM工法隧道的管片衬砌配合陶粒可压缩层的让压支护技术。通过模型试验研究了陶粒可压缩层的让压效果,在此基础上针对围岩蠕变特性和陶粒可压缩性建立了围岩、陶粒可压缩层和管片衬砌三者间相互作用的理论模型,得到了不同隧道埋深和不同厚度的陶粒填充层时围岩变形和管片衬砌支护应力随时间的变化规律,确定了深部蠕变地层确保管片衬砌长期安全的陶粒可压缩层最小填充厚度的计算方法。研究结果表明:陶粒内部蜂窝状孔隙构造使其具有高可压缩层性,可以有效地吸收围岩蠕变变形,消减管片衬砌支护压力,改善其受力特性;理论模型可以有效地分析围岩、陶粒可压缩层和管片衬砌三者间相互作用关系,对于管片衬砌壁后填充陶粒可压缩层的厚度设计具有指导作用。研究结果对未来TBM工法在深部蠕变地层修建隧道的支护结构型式设计具有一定参考价值。     

爆炸荷载下盾构管片的动力响应分析

在综合国内外有关隧道抗爆理论和方法的基础上,忽略管片的变形,将管片假设为刚体,提出了一种爆炸荷载作用下管片结构动力分析的简化计算方法,该方法能模拟管片与管片之间、管片与螺栓间以及地基与结构间的相互作用。随后利用该方法对南京地铁进行了抗爆动力响应分析,得到了隧道的位移和速度时程曲线,研究了管片参数变化对结构动力响应的影响。计算结果表明,简化计算方法能准确反映隧道管片结构在爆炸荷载作用下的动力响应,是一个简便实用的计算方法,所得结果可为管片结构抗爆设计提供具有一定的参考价值。     

现代汉字标志设计中的衬形研究

目的 研究与分析汉字标志设计中的衬形,了解衬形的起源、发展及其应用脉络,探讨研究汉字标志形成和发展过程中的装饰元素成因及审美价值。方法 从早期汉字实体承载物质入手,分析汉字标志中衬形的成因,梳理不同时期、不同媒介上汉字标志衬形的样式变化,对其特征及发展规律进行分析;针对有代表性衬形样式,结合经典的实际汉字标志设计案例进行形态及应用特征研究,进而分析其形式价值和内涵意义。结论 现代汉字标志设计中的衬形起源于早期汉字装饰应用的实体承载物质形态,并在汉字标志设计发展中起到了重要的象征性作用;衬形的使用一方面在汉字标志传达过程中增加了标志整体形态的整合性和象征性,另一方面也是中国古代传统围合观念的平面化体现。     

基于减量原则的炎陵黄桃包装设计

目的设计一款减量的炎陵黄桃包装,改善目前水果包装过度的现状。方法针对目前炎陵黄桃包装材料用量过度、回收不方便等问题,运用减量化原则设计3种不同的包装内衬及外包装结构,将3种方案设计输出并打样制盒,进行包装结构的优选。结果通过对3种方案和原包装进行计算对比发现,在单个包装纸板用量和拼版纸板利用率两方面,单个包装纸板用量和拼版纸板利用率都比原包装要少;打样制盒后成品的实验结果表明方案2的结构最稳定。结论新包装能够减少纸板用量,经过实验验证方案2结构最稳定,可作为黄桃包装的最终方案。