基于Davenport谱风机叶片旋转状态下的应力分析

为了确保风力机叶片安全可靠运行,对其进行了旋转工况下的应力分析.以UG建立的叶片实体模型为研究对象,运用更加贴近实际工况的Davenport风谱建立了近海风场,利用Newmark法求解了结构运动方程,并在与文献试验结果对比的基础上,数值模拟了叶片应力分布.研究结果表明,风力机叶片的位移响应与应力响应幅值均随来流风速的增加而增加,旋转速度和来流风速均对叶片在相对弦长和相对翼展方向上的最大mises应力变化趋势有明显影响,该结果可以为风力机叶片优化设计提供参考.     

变电站构架多支管空间节点有限元分析

文章以220kV风帆式联合构架变电站的多支管空间节点为背景,对节点进行了非线性有限元分析。在有限元分析中,对于2种荷载工况,研究了节点在1.5倍各工况设计荷载下的力学性能,分别得出节点在2种工况下应力云图、位移云图、荷载-位移曲线、破坏形式及极限承载力。结果表明,节点各区域应力均未超过材料的屈服强度,节点并无明显变形,节点在各工况下的极限承载力富余较大,节点设计安全合理。     

土压平衡盾构土仓排土引起的干砂地层响应特征分析

为阐明土压平衡盾构挤土与排土掘进状态对周围土体的扰动机理,采用离散元方法建立土仓不排土与排土两组盾构掘进二维数值模型,比较分析了两种工况下盾构掘进时掌子面及周围地层的细观力学变化特征.研究表明:不排土工况下,盾构对周围土层有明显挤密,土体竖向位移呈椭圆形、水平位移呈圆形向前方扩散变小;排土工况下,刀盘周围土体无明显挤密,水平位移很小,竖向位移呈不规则漏斗状向地表延伸变大.不排土对周围土体应力影响大,掌子面水平应力分布均匀;排土工况下盾构前方土体应力与初始地层接近,土仓的排土,使掌子面水平应力的分布变化较大.     

高速液压联轴器应力分析

应用平面应变法求解液压联轴器的应力分量与径向位移,对于轴与内套接触面,分别从消除间隙、传递扭矩,以及离心力对径向应力的影响三个方面进行应力与位移状态分析.通过计算得到液压联轴器在满足传递扭矩工况下,静止与工作两种状态时零件的von mises应力远小于材料的屈服极限.为液压联轴器的安装使用提供计算依据.     

海上随机风速作用下风力机叶片动力响应分析

通过自行编制的Davenport风谱程序建立了更加贴近实际工况的风场,以UG建立的叶片三维实体模型为研究对象,对海上随机风速作用下风力机叶片的位移和应力响应进行了数值模拟与分析.结果表明:叶片最大挥舞振幅及其承受的最大Mises应力均随平均风速的增加而增大;最大挥舞振幅沿翼展方向呈非线性增大趋势,并在叶尖处达到振幅最大;最大Mises应力出现在叶片中部靠近前缘的位置,而在叶根和叶尖部位相对较小.     

地震动荷载作用下尾矿坝动力分析

为了研究拟修建的某尾矿坝的动力响应,本文结合该尾矿坝的勘察资料,对其进行两种地震动输入下的动力特性进行分析。综合分析了有效应力、动位移、永久位移、应力水平、水平加速度放大系数等物理量的分布及变化规律,对尾矿坝在两种地震动作用下的抗液化能力进行了评价。结果表明,该尾矿坝在上述动荷载作用下应力水平较低,具有较大安全储备,且坝内孔隙水压力维持在合理范围,坝内土单元不会发生液化。     

胶凝砂砾石坝应力及变形特点研究

为了研究胶凝砂砾石坝应力和变形的特点,基于摩尔-库伦软化模型和混凝土弹塑性损伤本构模型,设置正常蓄水和超载2种工况对守口堡胶凝砂砾石坝的坝体模型进行有限元分析,并将正常蓄水工况结果与物理模型试验结果进行对比,探究该胶凝砂砾石坝的应力和应变特点。结果表明:正常蓄水工况下,该大坝的应力和变形结果与模型试验结果相近,应力及位移的分布规律、大小基本一致,该结果验证了数值模拟结果的准确性;超载工况下,该大坝的这2种本构模型的应力和应变计算结果相近,应力和位移分布规律一致,且均在坝踵处出现损伤,均未出现整体破坏的情况,说明守口堡胶凝砂砾石坝设计合理,抗压和抗拉特性良好。其模型试验结果及数值模拟结果可为工程实际提供参考。     

环向预应力加固圆形混凝土筒仓的静力性能

为了研究环向预应力碳纤维条带加固钢筋混凝土筒仓在贮料荷载下的受力性能,本文主要考虑了有无预应力、预应力大小、材料厚度、宽度以及加固形式对加固效果的影响,对5种针对不同影响因素的加固模型进行对比分析．结果表明:采用环向预应力加固钢筋混凝土筒仓可有效限制仓壁径向位移和混凝土、钢筋应力,并改善其整体应力水平;预应力的施加可较大程度提高碳纤维条带中的应力,使其高强特性发挥更加充分;加固时,碳纤维材料的厚度宜为0.35～0.5 mm,预应力宜为其抗拉强度的10％～15％．     

高分子材料涂层碰撞剥落机理的有限元分析

为研究碰撞工况下高分子涂层材料响应,采用有限元软件ABAQUS/Explicit模拟了高分子材料涂层结构在碰撞条件下的应力/应变场,揭示高分子材料涂层在碰撞条件下的剥落机制。根据与不同破坏形式相对应的应力分析,得出倒角半径和碰撞角度对高分子材料涂层抗碰撞性能的影响。计算结果表明碰撞导致的界面剥离以I型破坏为主,合理调整基底材料倒角半径能有效提高涂层抗碰撞性能。研究结果对高分子涂层结构的设计提供了指导。     

碳纤维石墨导电沥青砂浆压敏性能研究

以碳纤维与石墨作为导电相材料,通过室内制备导电沥青砂浆试验,分析了不同碳纤维掺量、石墨掺量、石墨碳纤维两相复合对沥青砂浆电阻率的影响;通过循环加载试验分析了材料的压敏性及可逆性;引入电阻率变化率Fn、单位应力下电阻率变化值Kn两个参数,通过数理统计,探讨了不同循环加载次数下Fn、Kn变化的规律与趋势。试验结果表明:碳纤维与石墨的掺入可以有效降低沥青砂浆的电阻率;材料电导率随压应力的增加而增加,随压应力的卸载而下降,有较好的压敏性;Fn、Kn随循环加载次数有很好的相关关系;随着循环荷载次数的增加,单位应力下电阻率变化值减小,机敏可逆性趋于稳定;进一步改善材料设计,减少材料的塑性变形,对保证初期检测结果的可靠性十分重要。     

碳纤维复合材料螺旋桨铺层角度研究

与传统的金属螺旋桨相比,碳纤维复合材料螺旋桨具有低振动、低噪音、轻质高效、耐海水腐蚀和易维修等特点。然而由于复合材料各向异性,碳纤维复合材料螺旋桨铺层角度对其性能有较大影响,因此,首先在Fluent中对螺旋桨进行桨叶压力分析,得到在设计工况下螺旋桨桨叶表面压力;其次对碳纤维复合材料螺旋桨进行铺层设计,得到了几种铺层方案,求解分析得到了铺层角度与碳纤维复合材料螺旋桨桨叶最大位移的关系;最后考虑到螺旋桨几何特征,对设计铺层方案的主铺层角进行了修正,修正作用使桨叶变形范围更大,为复合材料螺旋桨铺层角度设计提供了参考。     

大型空冷汽轮机叶片动应力分析

提出了一个整圈叶片动应力的简化计算模型,采用该简化模型和瞬态有限元方法计算了空冷汽轮机末级动叶片的动力学响应,分析了不同工况下的动应力值．同时采用谐响应分析方法研究了叶片危险点在不同激振频率下的位移响应,得出在设计空冷机组叶片时应考虑避开第4～7阶共振频率的结论．     

达里厄风力机恶劣工况下气动特性的数值模拟

以一台具有三个叶片的达里厄风力发电机为例,分析了不同相位叶片的受力特点;基于Fluent软件,采用雷诺时均N-S方程和k-ωSST模型,结合MRF旋转坐标系技术对垂直轴风力发电机进行了二维数值模拟,研究了该垂直轴风力机的风轮扭矩的周期性变化规律,确定了一个旋转周期内的恶劣工况。通过对恶劣工况下不同来流风速和转速时的瞬态数值模拟获得了其流场特征。研究表明:叶片之间的干扰和风轮的气流泄露将在不同程度上影响风力机的性能,并模拟计算了增加叶片后的扭矩变化规律。     

平均风速对海上风力机塔架动力响应的影响

以海上风力机塔架为研究对象,给出了考虑几何非线性的塔架结构控制方程,采用SolidWorks软件完成了塔架三维建模,基于ANSYS软件进行了有限元网格的无关性验证。计算并分析了不同平均风速下塔架的位移和Mises应力响应,揭示了塔架最大位移和最大Mises应力随平均风速变化的规律。这可为风机塔架的运行安全和可靠性设计提供指导。     

8 MW风机塔筒振动响应分析

为获取8 MW风机塔筒的振动响应特性,建立了塔筒的有限元分析模型,对塔筒开展了模态分析、谐响应分析和瞬态响应分析。模态分析结果表明,塔筒的前四阶模态振型均为弯曲振动,风机工作在额定转速时,塔筒不会发生共振。谐响应分析结果表明,当载荷频率为0～2 Hz时,塔筒频域响应曲线存在2个共振频率,分别对应塔筒的第一阶模态频率、第三阶模态频率;塔筒发生三阶共振时,塔筒顶部Z向的位移超过4.5 m,已处于非安全工作状态,在工作中要避免出现。瞬态响应分析结果表明,在允许的工作风速范围内,塔筒的最大位移和最大应力变化不明显;在极限载荷工况下,塔筒的最大位移和最大应力显著增加,塔筒不会发生强度失效。     

屋顶安装型风力机塔架风振反应分析

为了研究屋顶安装型风力机塔架在风荷载作用下的动力性能,对该塔架进行风振时程反应分析.建立考虑叶片传至塔架作用力的塔架振动方程,采用引入快速傅里叶变换(FFT)技术的谐波叠加法分别模拟得到叶片和塔架的风速时程,利用叶素理论计算叶片传至塔架作用力.研究屋顶集风效应和叶片旋转对此类风力机塔架风振反应的影响.结果表明考虑屋顶集风效应后塔架的风振反应有一定增强;叶片旋转情况下塔架位移和弯矩显著增加.     

位于“V”型峡谷桥址的连续刚构桥风冲击模型与抗风设计

风荷载作用效应的精确分析是对＂V＂型峡谷桥址处平衡悬臂工法施工的高墩大跨连续刚构桥的结构安全性的重要保证。以1座最高主墩153 m,跨径组合85 m＋4×160 m＋85 m的连续刚构桥为例,依据其桥址处的风环境确定了上、下部结构的风冲击模型,并在最大悬臂工况下与静风荷载进行对比分析后对桥的抗风构造进行了优化。结果表明：高墩的位移与应力,构造的动风载模型效应比静力风载的大3倍以上;增加的风撑横系梁构造可最大减小墩顶的应力与位移的73.9%;墩顶在最大悬臂阶段出现侧向最大位移11.9 cm,桥墩墩底截面拉应力1.65 MPa,虽未超过容许值,但应考虑采取适当的抗风措施。     

基于虚梁法的碳纤维加固梁的非线性分析

利用碳纤维布加固钢筋混凝土构件以提高承载能力及延长寿命是目前比较流行的方法.采用静力平衡关系,利用虚梁法(或称共轭梁法)编制了粘贴碳纤维加固后构件的计算分析程序,获得任意一级加载或位移后的位移和相应的内力,从而达到对加固梁进行全过程分析的目的,计算结果和试验结果吻合良好.     

基于响应目标的特大型冷却塔优选组合方案

现有冷却塔群组合形式选型主要基于荷载干扰因子来考虑,这一做法难以真实反映冷却塔群结构的受力特征.为研究基于静风响应目标的四塔组合优选方案及特大型冷却塔在不同四塔组合下的综合受力性能,本文以在建世界最高冷却塔(220 m)为工程背景,分别对串列、矩形、菱形、L形和斜L型5种典型四塔组合冷却塔群共320个工况进行了同步刚体测压风洞试验.获取了5种四塔组合形式下各工况冷却塔表面风压分布模式,并基于有限元方法建立了"塔筒-支柱-环基"一体化仿真计算模型,分别对不同组合形式、来流风向角和塔群相对位置工况进行了三维非对称风荷载作用下的特大型冷却塔静风响应分析,探讨了7种典型响应目标下四塔干扰作用对特大型冷却塔风致位移响应及内力响应影响规律.在此基础上,综合对比研究了不同静风响应指标的影响程度与分布规律.最终,基于静风响应目标综合定性地给出了四塔组合形式的优选方案,其中的串列组合布置方案抗风性能最优,菱形、斜L形、矩形和L形组合抗风性能依次递减.