小型液压挖掘机动臂的性能分析

以某小型液压挖掘机工作装置的动臂为研究对象,运用Pro/E三维软件建立挖掘机工作装置动臂的三维模型,通过Pro/E软件与ANSYS软件的无缝接口,将动臂三维Pro/E模型导入ANSYS软件中建立有限元分析模型。利用ANSYS软件对动臂有限元模型进行静态和模态分析,得到动臂的应力云图、应变图、模态频率和主振型等分析结果,为结构优化设计提供理论依据。     

某混凝土拱坝地震响应的有限元分析研究

采用软件建立某混凝土拱坝三维有限元模型,分析了该混凝土拱坝在空库、满库下的自振特性,采用振型分解反应谱法对拱坝在地震工况下的响应进行了计算。计算结果表明,拱坝设计方案坝体位移不大,应力分布合理,为工程设计提供了可靠依据。     

复杂形状波力直线发电装置的优化

针对漂浮式波浪能转换装置的能量转换特性问题,以漂浮双浮体直线发电波浪能装置为研究对象,基于线性波理论和粘性阻尼理论,建立了复杂形状波能装置的双自由度受迫振动方程,推导了最佳弹簧和最佳阻尼下波能装置的最佳吸收功率函数表达式和相对位移幅值表达式;基于边界元方法的Hydro Star软件计算了复杂形状波能装置水动力学系数和波浪激励力。数值计算表明:在满足装置吸收最大功率的条件下,最佳弹簧系数在一定波况下出现了负值;在无弹簧的最佳阻尼条件下,装置的相对位移幅值小于波幅,波浪能功率和俘获宽度比在给定入射波周期范围内出现峰值。     

沥青路面二维和三维结构分析模型的比较

为量化二维与三维沥青路面有限元模型之间的差异,应用ABAQUS建立二维及三维模型,考虑单次静力荷载与动态荷载作用,研究刚性、半刚性和柔性3种典型沥青路面的位移及应力空间分布特性,结合双尾显著性检验,对比分析二维与三维建模方法对位移及应力的影响.结果表明,静力荷载作用下二维模型的位移是三维模型的15倍以上,动态荷载作用下二维模型的位移是三维模型的22倍以上;静力荷载作用下二维模型不同类型应力为三维模型的1.2~5.1倍,动态荷载作用下二维模型不同类型应力为三维模型的2.6~11.9倍.结合双尾显著性水平得到,静力荷载作用下横断面上垂直应力和切应力无显著性差异,可将三维路面结构简化为二维平面.     

过盈量对电动转向器柱碰撞动力学特性的影响

转向机构的碰撞是使驾驶员受伤的重要因素之一。应用ANSYS/LS-DYNA显式大变形有限元软件建立C型电动转向器(EPS)转向柱的碰撞力学模型,对其主要部件结构在碰撞过程中的变形过程和响应进行分析,对转向柱上、下套柱在相同的初始条件下(1000 mm冲击),单边过盈量分别为0.05 mm,0.10 mm时的动力学响应特性进行仿真,得出了不同过盈量时的位移-时间、速度-时间、应力-时间图像,以及各时刻冲击重物与转向柱套管的相对位置。     

日本研究新型海浪发电装置

本刊讯 据新华社11月11日消息,日本山口大学副教授羽田野袈裟正在研究一种新型海浪发电装置,这种装置利用海浪的起伏运动带动发电机发电。 据日本新闻媒体报道,这种装置名叫“多浮体式波能转换装置”,特点是结构简单耐用,成本低廉。现有的海浪发电装置是利用海浪起伏产生的气流推动发电机发电的,而羽田野副教授正在研究开发的新装置则采用与水面相接触的浮子发电。     

基于ANSYS的古城墙抗震性能研究

利用有限元软件ANSYS对张家口市大境门古城墙抗震性进行研究,按照大境门城墙实测尺寸建立典型段城墙有限元模型,首先分析古城墙在外来荷载作用下的结构变形和应力分布得到位移和应力云图,结果表明最大位移及应力均发生在门洞顶部。随后对古城墙进行模态分析得到前十阶城墙的自然振动频率及阵型。参考规范取得大境门城墙的加速度反应谱,对城墙进行反应谱分析,分析古城墙在地震随机荷载作用下的动力响应,得出了城墙在第四阶频率下的地震响应最大。     

履带式叉车工作装置的优化仿真分析

对一种履带式叉车的工作装置应用CATIA软件建立三维模型。将模型导入到动力学仿真软件ADAMS中,在View环境下建立了装载工况和举升工况下机构的虚拟样机模型,并对该工作装置的两种工作过程进行动态仿真分析。利用ADAMS/View软件的分析功能对两种作业工况下主臂液压缸和举升臂液压缸的关键铰点位置进行参数化建模,并对变量参数进行了敏感度分析,以工作装置工作过程中液压缸推力最小作为优化目标进行优化仿真分析。仿真分析结果显示主臂液压缸推力减小了30.2%,举升臂液压缸推力减小了61.7%,提高了工作装置的使用性能。     

不同爆炸载荷作用下加筋板的动态响应分析

主要仿真分析了3种爆炸冲击载荷作用下加筋板动态响应的异同。利用有限元分析软件LS-DYNA,模拟了加筋板在矩形、三角形、指数形等3种冲击载荷作用下的动态响应。通过比较加筋板压力、等效应力、位移等参数,分析得出:在3种冲击载荷强度和冲量都相等的情况下,目标板前期阶段的动态响应基本相同;对整体破坏效果而言,矩形冲击载荷的破坏效应最大,三角形载荷次之,而最能体现爆炸冲击载荷特征的指数形载荷的破坏效果则最小。     

冲击载荷下复合材料层板断裂韧性的实验研究

利用Hopkinson杆加载装置,对带有单边切口的CFRP、GFRP层板试件进行冲击拉伸加载实验。根据一维应力波理论求得作用于试件上的载荷P(t)和试件加载点的位移δ(t)。根据试样中应力随时间的变化历史σ(t),再结合断裂韧性测试原理,建立动态应力强度因子KI(t)响应曲线。利用柔度变化率方法确定起裂时间,分别得到在2种加载速率下CFRP、GFRP层板的动态断裂韧性。     

波浪能发电装置浮体形状参数对俘能性能影响

为明确振荡浮子式波浪能装置浮体形状参数对俘能性能与工作稳定性的影响, 建立线性能量输出系统作用下的浮体频域计算模型, 推导俘能功率与俘能宽度比的计算公式, 介绍浮体频域数值模拟步骤, 运用ANSYS-AQWA软件开展研究, 计算并对比不同底面形状和圆台半顶角下浮体的俘能功率与俘能宽度比, 探讨浮体形状参数对其俘能性能的影响规律, 为适用于锚泊浮台的波浪能供电装置浮体形状参数优化提供理论基础。研究结果表明:相对于圆锥和圆球底面, 圆台底面的实际制作可行性高, 且在中频波段的俘能性能与俘能稳定性均优于一般圆柱浮体; 上大下小型圆台浮体的俘能性能和工作稳定性较好, 半顶角增加时, 浮体的俘能性能增加且可改善浮体的中频俘能性能, 可根据工作波况合理选择最佳的半顶角, 使得浮体具有最佳的俘能性能与工作稳定性。     

液压蓄能式波浪能发电装置关键参数分析

针对波浪能发电效率低的问题, 建立由波浪输入至马达输出的系统数学模型, 采用理论建模和仿真分析相结合的方式确定影响系统发电功率的关键参数, 为提高装置发电效率的液压能量转换系统恒转速控制策略的研究提供理论指导。波浪能发电的液压蓄能式波浪能发电系统主要由3部分组成, 建立系统各元件的运动方程及能量方程, 寻找元件间的连接参数建立系统数学模型, 通过理论分析系统功率方程定性地确定系统工作特性及关键参数。为验证理论分析结果的准确性, 借助AMEsim仿真平台完成系统设计及仿真验证。结果表明, 马达输出功率主要受波浪波高、周期、比例流量阀流通面积及马达排量的影响, 最高影响阶次分别为1次方、4次方、4次方和2次方。仿真验证还证明蓄能器预充气压力几乎不会对马达输出功率产生影响。     

水中悬浮管道的结构形式及受力特征分析

针对水中悬浮管道,提出其建造方式,并给出计算模型和计算方法。利用Morison公式计算作用在管体上的波浪荷载,计算分析管道在波浪力和水流力作用下的内力。借助ANSYS软件建立水中悬浮管道的有限元计算模型,运用Airy线性波浪理论计算水质点的速度和加速度,在此方法上计算管体的荷载和内力,与公式计算结果进行对比分析。结果表明,两者计算结果基本吻合,其误差在2%范围之内。     

二阶波浪力下6 MW单柱浮式风力机动态响应分析

为了实现在中等深度海域浮式风力发电机的规模应用,解决能源短缺问题,针对设计出的新型6MW海上单柱浮式风力机的生存能力进行探讨,利用Sesam软件获取二阶波浪力计算时所需的wamit文件,利用气-液-固-弹性数值软件FAST对该浮式风力发电机进行时域耦合运动响应仿真模拟.分别就不同浪向下平台各自由度的运动响应、二阶平均波浪力和二阶慢漂波浪力对平台各自由度运动响应的影!响、二阶平均波浪力和二阶慢漂波浪力对锚链张力和机舱的影响进行了研究.结果表明:首摇运动随浪向角增大而增大,而波浪入射角对其他各自由度运动影响较小;二阶慢漂力对垂荡运动影响显著,且易激发较大的纵摇运动响应,并诱发较大的锚链张力;采用delta-line的系泊系统能够避免产生过大的首摇响应,且系泊系统的最大张力远在破断张力以下,整个风力机系统在恶劣海况下具有良好的生存能力.     

考虑浮顶影响的隔震储罐简化力学模型及地震响应

为便于工程分析与应用,依据速度势理论,建立液体运动势函数、基底剪力、倾覆力矩表达式,将浮顶简化为刚性的均质板,并以板的振动方程和板与液面作用的边界条件为出发点,构造晃动分析方程和波高表达式．并利用基底剪力等效和做功相等的方法建立了分析问题的简化力学模型,依据能量原理建立体系的运动控制方程,给出了相关参数的取值影响．以50 000 m³储罐进行反应谱和时程分析. 结果表明:剪力、弯矩以及波高等地震响应与相关研究文献及有限元解对比比较接近,研究结果是可行的,能够满足工程结构设计人员的需要．     

含透空结构浮体的微幅振荡辐射特性

基于线性势流理论以及porous-wavemaker理论,针对带有侧立透空薄板、在三自由度（纵荡、垂荡和横摇）内作微幅运动的浮式结构物的波浪辐射问题,利用分离变量法以及边界匹配特征函数展开方法,以解析解的形式,建立该波浪辐射问题的二维无因次理论解析计算模型,得到各流体子区域内速度势函数以及该浮式结构物的无因次附加质量和辐射阻尼系数. 分析在不同的透空薄板透水系数下,该浮体的附加质量和辐射阻尼随无因次波长的变化趋势. 将部分解析计算结果与现有研究成果进行对比分析,一致性较好,验证了针对该问题提出的解析计算模型的正确性. 研究结果表明,在低频范围内,透水薄板的透水系数对该浮式结构物的水动力系数的影响较明显;随着透水能力的增大,该浮式结构物的水动力系数呈现出减小的趋势,这对改善浮式结构物的稳定性具有重要意义.     

波浪能发电“点头鸭”式稳态绕流数值模拟研究

以FLUENT软件为平台建立二维数值模型,对＂点头鸭＂在不同攻角不同来流速度下的稳态绕流进行了数值模拟。本文模拟得到了不同攻角和来流速度下＂点头鸭＂受到的波浪力,以及相同攻角下＂点头鸭＂在不同来流速度时的速度场,并进行了分析和对比。所得结论可为开发利用高效飘浮式波浪能发电装置提供理论依据。     

新型对接棱台状FPSO的浮体参数和水动力分析

为解决传统船型和棱柱筒状FPSO的性能局限,提出一种具有对接棱台状浮式主体的新概念FPSO.根据所研发的新型对接棱台状浮体模型,确定了能够反映浮体几何形状、FPSO基本功能和水动力性能的5个相互独立的外形参数.然后,采用基于频域势流理论的边界元数值模拟方法研究了新型对接棱台状浮体在波浪中的运动响应,并且定性分析了不同浮体外形参数(下倾角、水线面外接圆半径等)对浮体水动力性能的影响.最后,根据频域势流理论和工程近似方法,分析并概括出基于垂荡运动性能的新型浮体设计准则和方案.在此基础上,结合某棱柱型FPSO的基本功能(载重量、排水量、储油空间、上甲板面积的设计值),完成新型FPSO的主浮体设计.通过性能比较,证明了对接棱台状FPSO的水动力性能优势和设计方案有效合理性,以期能够为深水油气开发提供一种有效的新型工程装备和解决方案.     

非规则曲线桥梁漂浮抗震体系理论及试验研究

强烈地震使得桥梁结构灾变严重,非规则曲线桥梁表现更为突出。首先,提出适用于非规则曲线桥梁的一种新型抗震体系-漂浮抗震体系,并阐明其基本概念;其次,建立该体系的基本力学模型,并推导其动力方程;最后,以一座相似比为1/20的非规则曲线桥梁为对象,采用不同地震波分别对其进行地震模拟振动台试验研究。研究结果表明：支座滑动后,梁体加速度峰值相比墩顶有不同程度降低,最大降低率达65%;试验过程中,墩梁相对位移较大,防落梁限位装置的设置在非规则曲线桥梁中不可或缺;试验结束后,模型桥梁损伤较小,未出现落梁、整体倒塌等严重震害,证明该体系具有良好的抗震性能,应用于高烈度地区非规则曲线桥梁的抗震设计完全可行。     

S型桨叶捕能消波浮式防波堤仿真及试验研究

为了促进开放海域海养殖装备智能化、无人值守化发展,解决离岸养殖装备自主供能以及安全防护问题,针对所提出的Savonius型（S型）桨叶捕能消波式浮式防波堤,建立二维波浪数值水池,搭建物理水槽试验系统和海试系统,通过仿真和试验研究系统在不同结构参数下的水动力学特性,分析探究相对间距、相对入水深度、波陡对系统捕能消波性能的影响. 研究结果表明：该防波堤系统能同时进行捕能和消波,其捕能性能随着波陡的增加而增加,在周期1.6 s时捕能效果最好;消波性能随相对间距的增加而变好,透射系数为0.2~0.8,消波效果显著. 系统捕能与消波性能存在相互影响,多数情况下两者不能同时达到最佳. 海试运行测试验证了该型防波堤的捕能消波效果.