无人机机载液氢储罐绝热结构设计与仿真

机载液氢储罐对静态日蒸发率、结构强度、储氢质量密度等要求较高。针对特殊的绝热要求和工作环境,对无人机机载液氢储罐绝热结构进行创新设计。选取高真空多层绝热的绝热方式;首次提出一种组合式点接触绝热支撑结构,与普通支撑结构从理论计算和仿真两方面对比说明新型结构的优异性能;采用增加气液盘管长度的方法,增加结构热阻。分别建立机载液氢储罐的一维和三维整体传热模型,并对模型进行理论计算和仿真。研究和分析结果表明:通过组合式点接触绝热支撑结构的热流量比一般支撑结构减少90%以上;具有高真空多层绝热、组合式点接触支撑结构和气液加长盘管的设计方案的漏热量比目前同规格普通低温液氢容器的漏热量低24.6%~35.2%。     

大型非均质轧辊辊间接触应力分布规律的研究

针对轧辊表面剥落失效现象,采用非线性有限元方法,考虑轧辊表面淬硬层与其心部金属材料组织性能差别,对四辊轧机工作辊与支撑辊间接触应力问题进行模拟。并将模拟结果与传统强度校核方法进行了对比分析,结果表明非均质条件下的辊间接触应力和支撑辊辊内剪应力峰值及其作用深度均大于传统Hertz公式的计算结果,对于深入分析轧辊的失效行为具有重要意义。     

低温贮箱新型绝热支撑结构随机振动模拟分析

航天器在火箭发射过程中会经历严酷的随机振动环境,支撑结构作为航天器的关键承载部件,其强度和刚度能否满足要求显得十分重要。运用有限元分析软件ansys对低温贮箱的绝热支撑结构进行了随机振动的模拟分析,得出了支撑结构在随机激励载荷作用下的响应,响应结果表明,支撑结构的强度和刚度满足使用要求。。     

具有位移放大功能的摩擦自复位支撑及其在双柱式桥墩中的应用EI北大核心CSCD

针对传统自复位支撑在低强度地震作用下难以充分耗能的问题,基于桥式放大工作机理提出了一种具有位移放大功能的扭转摩擦自复位支撑(self-centering displacement amplified rotational friction brace,SC-DARFB)。介绍了其基本构造、工作原理,给出了其理论恢复力模型,通过数值模拟研究了不同初始放大角度下支撑的力学性能,并对附加SC-DARFB的双柱式桥墩结构进行地震响应分析。结果表明:理论恢复力模型能够有效描述SC-DARFB的滞回性能,与数值模拟结果吻合较好;随着初始放大角度的减小,SC-DARFB起滑荷载、最大荷载和耗能能力均有显著提高,且具有较强的自复位能力;合理的设计能够确保支撑的拉、压最大荷载比满足美国钢结构规范限值1-3,基于此原因建议SC-DARFB采用倒V型对称布置形式;将SC-DARFB应用于双柱式桥墩结构,能够有效减小双柱式桥墩结构的最大墩顶位移及震后桥墩残余位移角,通过减小SC-DARFB初始放大角度能够进一步提高双柱式桥墩的减震耗能能力。     

装甲材料侵彻试验仿真

采用显式动力学算法对装甲材料侵彻试验的过程进行数值仿真研究。介绍了冲击动力学的基本理论，对侵彻试验中装甲材料的破坏进行了数值模拟，校核了试验靶架的强度，仿真结果和试验值进行了比较。研究结果表明。装甲材料侵彻试验过程的数值仿真是有效可行的。与侵彻试验相比，数值仿真具有可重复性好、周期短、成本低的优点，对物理试验具有重要指导意义。     

埋入式抗滑桩承担的滑坡推力分析

采用有限元强度折减法对埋入式抗滑桩加固的滑坡模型进行了数值分析。模拟结果表明,在设计工况下埋入式桩承担的滑坡推力与全长桩承担的滑坡推力相当,推力大小与设计安全系数有关。在极限破坏工况下,桩悬臂段越长,滑体越顶滑动破坏时对应的稳定安全系数也越大,桩承担的滑坡推力越大。由此提出埋入式抗滑桩加固滑坡设计时,埋入式桩的合理桩长可采用强度折减数值方法根据设计安全系数确定,埋入式桩应承担的滑坡推力可用传统极限平衡法按全长桩计算,也可用有限元强度折减法进行校核。     

大型覆土式储罐热处理施工技术

本文采用大型覆土式储罐“模块化拆分热处理+残余应力热处理”的分段热处理方法,实施前建立热处理的稳态数值模型,对基于模块化组装的覆土式储罐现场热处理施工工艺过程进行数值模拟和工艺验证分析,降低了覆土式储罐热处理施工过程中的管控风险,有效提高了热处理的施工质量。     

一种新型车用低温气瓶后端支撑结构性能分析

提出了一种新型的低温气瓶后端支撑结构,使用有限元数值仿真方法对该结构进行传热分析和承载能力分析。仿真结果表明,与常用的十字形支撑结构相比,该结构具有更低的漏热率并且具有良好的承载能力。该结构能够提高车载低温气瓶的绝热性能、满足承载能力要求。     

ITER边校正场线圈测试冷屏结构设计与数值模拟北大核心CSCD

针对国际热核聚变实验堆(ITER)边校正场线圈测试过程的重要装置-冷屏进行结构设计、理论计算与数值模拟。选择的冷屏面板材料为6061铝合金;确定的冷却管截面为外方内圆的结构型式,其布置间距为450 mm;采用的为G10复合材料加工而成的多层叠片式柔性结构支撑件。为验证设计合理性,对冷屏各部件进行仿真分析,并通过理论计算得出冷屏表面热负荷大小,最后利用有限元方法对冷屏整体结构传热性能进行数值模拟。结果表明:冷屏部件结构强度满足材料屈服极限;热负荷理论计算结果符合技术要求;冷屏表面温度分布均匀。此设计为后续边校正场线圈测试过程提供了理论参考和技术支撑。     

基坑工程内支撑活络端结构革新性研究

在内撑式基坑工程中,常用的打入钢楔式活络端存在整体性差、点接触受力、承载力小、刚度弱等缺陷,不利于基坑工程变形和稳定控制。为改进活络端结构,设计研发了一种螺栓紧固锥楔式(BFW)活络端。该文首先阐述其结构、功能及工作原理,计算其承载力与刚度,采用数值模拟分析其力学特征;然后,设计制作3组足尺试件,在试验室进行弹性加载试验与最不利工况下极限承载力加载试验,测试了不同调节长度及轴心与偏心荷载作用下的承载力与刚度,得到了其破坏形态;最后,将BFW活络端的力学参数与常用的不同型号钢支撑的力学参数进行对比,研究了其适用性。研究结果表明:BFW活络端结构简单,受力明确,承载力和刚度大;通过理论分析、数值模拟和室内加载试验,证明其工作原理可靠;与不同规格的钢支撑配套使用,满足"强节点、弱构件"结构设计理念。该文给出的BFW活络端的型号适用609/630型号钢支撑,若与800型号钢支撑配套使用,需要设计更强活络端。     

夹芯复合材料基座结构设计与强度分析

提出了两型夹芯复合材料基座结构的设计方案,建立了夹芯复合材料基座数值分析模型,通过理论分析确定了影响基座结构刚度和强度性能的主要参数;应用有限元法。分析了铺层方式、支撑厚度和骨架形式等对直支撑基座结构刚度和强度性能的影响规律,计算并讨论了曲率半径对弧形支撑式基座刚度和强度性能的影响;比较了5种夹芯材料基座的结构力学性能,并通过优化设计,确定了夹芯复合材料基座结构形式。     

基于应力分析的车载低温绝热LNG气瓶的结构优化和疲劳寿命研究北大核心CSCD

为了使车载低温绝热LNG气瓶在服役周期内安全运行,对车载低温绝热LNG气瓶整体结构开展了各典型工况下的强度分析、结构优化和疲劳寿命预测,完成了车载低温绝热LNG气瓶整体结构在5 g冲击下的全流程安全性评价。仿真分析了车载低温绝热LNG气瓶整体结构在6种典型工况下的应力并对结构不连续处进行应力评定,基于整体结构的应力分析对后支撑结构进行了优化,并对最关键主承压结构内胆开展了疲劳寿命预测和评定。通过全流程的应力和疲劳分析、评定研究,结果表明:车载低温绝热LNG气瓶整体结构满足强度要求;通过后支撑的优化,应力最高降低了53%,在最恶劣工况下,应力变化幅值由优化前的78.2 MPa下降为优化后的1.3 MPa,后支撑的疲劳寿命大幅提高;整体结构的疲劳寿命远高于各工况的许用寿命。     

金属储罐薄壳结构拱顶在覆土罐罐室穹顶施工中应用的探析

本文采用薄壳理论及ANSYS有限元分析对覆土罐储罐拱顶受力进行理论计算及静态模拟、非线性模拟,为覆土罐混凝土穹顶施工优化校核提供理论支持。     

真空低温绝热支撑的设计与模拟分析

真空低温绝热支撑(POST)是超导加速器低温恒温器(Cryomodule)的关键部件之一,直接影响到整个Cryomodule的静态漏热、结构的稳定性、加速器准直测量的精确性等多种性能指标。利用经典理论方法和有限元软件对POST进行理论计算和模拟分析,理论计算与模拟分析结果基本一致,同时在工作状态下对其进行热力学模拟计算。分析结果表明,此POST满足低漏热、高强度的设计和使用要求,为进一步的优化设计和实验研究提供了可靠的理论依据和技术支持。     

生产储油平台储罐液体晃动分析

旅大PSP平台为储罐、工艺设备、火炬、电站等一体化平台,为国内最大的生产储油平台,储罐液体内液体的晃动不仅会对储罐造成损坏,还可能会影响到生产储油平台的整体结构安全。因此需要对储罐晃动开展全面的结构影响分析与校核计算。ANSYS软件能够考虑储液和储罐外壁的动液耦合,模拟储罐内液体晃动对储罐结构的影响。储罐内液体的晃动分析可以广泛地应用于储罐安全评估工作中。     

三阶屈服屈曲约束支撑耗能机理及设计方法研究

屈曲约束支撑(BRB)在拉压荷载作用下受力基本对称,其滞回曲线饱满,是一种耗能效果优良且广泛在工程中应用的耗能构件。传统屈曲约束支撑在多遇地震作用下不发生屈服,无法为结构提供耗能,且无法兼顾不同强度地震作用的使用需求。基于此,提出一种能够三阶屈服的屈曲约束支撑(TYBRB),并通过理论和模拟相结合对其工作原理及力学性能进行了系统的研究。介绍了TYBRB的构造组成及工作机理;在力学分析的基础上,建立了TYBRB的刚度方程,给出了各阶屈服力和屈服位移的计算方法;并采用ABAQUS有限元软件进行数值模拟,分析了TYBRB受力性能和抗震优越性。研究结果表明：TYBRB可以在较小变形情况实现一阶、二阶屈服进行耗能,具有明显的三阶屈服效果,可兼顾不同强度地震作用实现分阶段屈服耗能,且耗能性能优越。     

圆柱碰撞冲击噪声理论分析与数值仿真

基于接触动力学相关理论和弹性体线接触理论模型,建立了圆柱碰撞冲击理论数学模型,结合声学理论对圆柱碰撞冲击辐射噪声进行了理论预估。采用有限元法与瞬态边界元法相结合的瞬态噪声数值仿真方法,对圆柱碰撞冲击噪声进行数值仿真,实现了瞬态冲击噪声辐射声波的可视化。分析结果表明圆柱碰撞冲击噪声主要由加速度辐射噪声产生,圆柱碰撞冲击噪声辐射声场具有明显指向性。对比理论分析结果、数值仿真结果以及Hertz点接触模型计算结果可知,理论分析结果与数值仿真结果吻合较好,而Hertz点接触模型将圆柱体线接触模型简化为点接触模型,导致接触时间延长,接触力和冲击噪声幅值降低。基于数值仿真方法及理论分析,研究了冲击速度及材料弹性模量对圆柱碰撞冲击噪声的影响。     

基于CFD与ADAMS的三角转子气动机设计与仿真

针对采用高压天然气井井下节流降压工艺时存在浪费天然气压力能的现象,提出了利用三角转子气动机将高压天然气压力能转化为机械能驱动发电机发电的思路。首先,借鉴传统三角转子发动机结构特点,对三角转子气动机进行了总体结构设计并提出全新的降压方案;然后,利用CFD （computational fluid dynamics,计算流体动力学）数值模拟方法对气动机内部流场进行了数值模拟;最后,利用ADAMS(automatic dynamic analysis of mechanical systems,机械系统动力学自动分析)软件对三角转子气动机机械系统进行了运动学与动力学仿真,运用赫兹接触理论校核了径向密封片与气缸的接触强度,利用ABAQUS分析软件校核了缸体耐压强度。仿真结果表明,第1级气动机设计合理,第2级气动机的设计存在缺陷,将第2级气动机入口温度从343 K提高到353 K后,解决了气缸中因压力、温度下降产生水合物的问题。仿真结果为后续三角转子气动机的深入研究提供了新思路。     

ITER高温超导电流引线测试杜瓦设计与分析

为了满足国际热核聚变反应堆计划(ITER)高温超导电流引线测试需要的低温及真空工作环境,根据杜瓦设计的各项技术指标要求,设计了ITER高温超导电流引线的测试杜瓦结构。通过对外筒体进行了结构强度校核分析,确定了外筒体的结构设计方案。对冷屏及其冷却管进行了设计、选型及压差计算,确定了冷屏设计方案。通过对冷屏绝热支撑结构设计及热负荷计算,确定了冷屏的各项热负荷情况。各项计算结果均满足要求,同时并对该ITER高温超导电流引线测试杜瓦成功进行了制造和测试。     

在用LNG低温真空绝热容器漏热量监测

LNG低温真空绝热容器在使用过程中因真空绝热夹层内材料放气、漏气以及夹层材料的老化、松散等原因,可导致低温容器真空绝热性能下降,致使低温容器内的低温液体的蒸发量增加,造成液体的浪费,此时储罐蒸发率可能超过要求,使得储罐不能继续使用。论文介绍了一种简单的方法对低温容器的漏热量进行实时监测,若储罐漏热量超过限定值时报警提醒,确保低温容器的使用安全、人员安全。