基于Maxwell的电磁阀仿真与分析

针对电磁阀传统设计方法中,产品设计周期长、试制实验费用高等问题,本文采用有限元方法在产品设计初期对电磁阀的性能进行预测。首先,运用Ansoft Maxwell软件分别建立了电磁阀的三维与二维有限元模型,进行了磁场分析与电磁力计算,通过比较发现三维模型与二维模型计算结果与测试结果均吻合较好。最后,在二维模型的基础上,运用Maxwell软件的参数化设计功能进一步分析了不同初始间隙、不同驱动电压对电磁力的影响。结果表明,基于Maxwell的电磁阀有限元仿真能够在产品的设计初期快速地预测电磁阀的性能,为电磁阀的设计与优化提供理论指导。     

钢板移动式感应加热的多场耦合数值分析

针对钢板的感应加热弯板成形问题,利用ANSYS软件的物理环境法建立了钢板移动式感应加热的电磁-热-结构耦合分析的数值模型。为了实现移动加热的模拟,采用节点约束方程解决了钢板、感应器和空气间隙组成的求解域的多场耦合问题,数值计算结果与实验数据吻合,验证了数值模型的正确性。然后,对钢板感应加热过程进行了数值分析,得出结论:感应加热过程中,涡流集中分布于感应器前端的钢板金属,有利于钢板快速升温,并迅速进入准稳态加热状态;在加热结束时,磁通密度外扩形成感应加热过程所特有的端部效应,从而影响钢板端部的温度分布及最终的板边变形。     

腐蚀预应力钢绞线的疲劳试验分析

为了研究钢绞线腐蚀后的疲劳性能,采用通电加速腐蚀方法制作了包括5根无腐蚀与22根腐蚀预应力钢绞线试件,并通过轴向拉伸疲劳试验对预应力钢绞线腐蚀后的疲劳性能退化规律进行了研究分析,试验主要考察了腐蚀率与应力水平对钢绞线疲劳寿命的影响。试验结果表明,腐蚀后的钢绞线疲劳寿命显著降低,腐蚀钢绞线的名义应力幅与疲劳寿命在双对数坐标系下仍近似符合线性关系,同级荷载水平下的钢绞线疲劳寿命随腐蚀率的增长按指数函数衰减。此外,本文根据试验结果还建立了腐蚀钢绞线的疲劳曲面方程,并给出了不同保证率下的腐蚀钢绞线疲劳强度建议值。     

胶结型水合物对黏土质沉积物力学特性影响规律

研究低有效应力状态下胶结型水合物对黏土质沉积物力学特性的影响规律,可以为预测我国南海浅层天然气水合物开采风险和保证储层安全提供理论支持。为此,基于水合物三轴试验平台,制备了不同饱和度的胶结型水合物,开展了固结排水剪切试验,研究了低有效围压状态下含胶结型水合物黏土质沉积物强度和变形特性。研究结果表明：(1)胶结型水合物的存在会降低黏土质沉积物的初始固结程度,并有效提高其弹性模量和破坏强度,在低有效围压状态下沉积物的黏聚力与内摩擦角均会有不同幅度的增长;(2)含高饱和度水合物沉积物初始表现为较明显的剪胀现象,而随着有效围压升高,所有含水合物沉积物均表现为持续剪缩现象;(3)含水合物黏土质沉积物剪切变形主要受初始固结程度、水合物胶结作用和有效应力共同影响。结论认为,水合物开采过程中胶结弱化导致的强度损失和水合物相变导致的固结变形是黏土质储层面临的重要风险之一。     

考虑基于变分模态分解的冲击载荷截止因数影响的管系响应

针对海上浮式装置力学分析中选用不同截止频率阈值得到重构的冲击载荷对结构响应结果有较大影响的问题,采用变分模态分解(Variable Mode Decomposition, VMD)方法得到冲击载荷各本征模态函数、对应频谱的特征频率和最大加速度幅值。选取不同的截止因数,重构得到不同的冲击载荷。数值仿真结果表明：当截止因数为0.01时,重构的冲击载荷动力学响应与原始冲击载荷动力学响应基本保持一致;在保证足够的安全裕度的前提下,当截止因数选0.20时,可获得更低的截止频率。     

基于改进广义预测控制的PMSM速度控制

在机器人控制领域中,对永磁同步电机(PMSM)响应的快速性及稳定性要求较高,同时还需要其控制方法有较强的适应性。但传统的PID控制参数只适用于特定场合,应用受到限制。本文结合广义预测控制(GPC)理论与Luenberger观测器,形成一种新的控制方法来对PMSM进行速度闭环控制。该算法与传统GPC算法相比计算量更少,并通过负载转矩观测器对负载扰动进行测量反馈,提高了系统控制性能。仿真及试验结果表明,该算法与PID控制比超调量小,响应速度快,适用于要求较高的工程应用。     

F6-21Ni-4Mn合金强脉冲磁场诱发马氏体相变的研究SCIEI

采用磁性测量、光学金相和强脉冲磁场,研究了Fe-21Ni-4Mn合金的磁场诱发马氏体相变。发现在M_s点以上,当施加的磁场高于某一临界值(临界磁场)时,便能诱发马氏体相交;临界磁场随温度的升高而增加,并与ΔT(T-M_s)成直线关系;脉冲磁场强烈地促进变温转变,抑制等温转变;磁场对Fe-21Ni-4Mn合金的马氏体相变作用主要是Zeeman效应,求得在M_s点变温的熵变ΔS_(M_S)^(1t)为·13J/mol·K·同时发现磁场诱发的马氏体形貌为板条伏、片状和蝶状,其形成量随施加的最大磁场强度成线性增加。     

金属纳米颗粒分散氧化物Au/SiO2薄膜的制备与光吸收特性

利用多靶磁控溅射法制备了金纳米颗粒分散氧化物薄膜,其分散颗粒的体积分数和平均直径分别为3%～65%和10nm～30nm.吸收光谱研究表明,Au/SiO2薄膜在560nm波长附近有明显的表面等离子共振吸收峰,吸收峰的强度随Au含量的增加而增强,Au含量在37%的附近,Au/SiO2薄膜在560 nm波长处表现的吸收峰呈最大的吸收强度.当Au分散颗粒的含量超过了其分散限度后,吸收峰的强度随Au含量的增加而减弱.用Mie散射理论对吸收光谱进行了模拟,得到了与实验结果一致的表面等离子共振吸收峰.     

强流脉冲电子束表面改性FeCrAl涂层的显微组织及耐高温腐蚀性能研究

目的改善FeCrAl涂层表面组织,提高其耐高温盐溶液腐蚀性能。方法用电弧喷涂方法在45碳钢表面制备FeCrAl(Cr 25.5%,Al 5.5%,Fe余量)涂层。用强流脉冲电子束(HCPEB)对FeCrAl涂层进行表面改性处理,工作参数为:脉冲宽度200μs,能量密度分别为20、25、30、40 J/cm^2。处理脉冲次数均为1次。通过金相显微镜和扫描电子显微镜对改性层形貌进行分析,通过电子探针方法测量改性前后涂层中Fe、Cr、Al和O元素的分布变化,利用X射线衍射分析对比改性层的相成分组成。在温度650℃下,以Na2SO4+K2SO4饱和盐溶液为腐蚀介质,测试FeCrAl涂层的高温腐蚀性能,并对腐蚀表面形貌进行分析。结果HCPEB处理FeCrAl涂层发生表层重熔,原始粗糙疏松的涂层组织变得光滑致密,表面出现分离的球冠状凸起,凸起内部由排列紧密的Fe-Cr柱状晶组成,Al元素向凸起结构的表面和周围凹陷处聚集。随HCPEB处理能量密度增大,凸起结构尺寸增加,涂层表面的Fe2O3相消失,α-Al2O3相含量增多。经120h高温腐蚀后,原始涂层腐蚀增重63.8 mg/cm^2,HCPEB能量密度20 J/cm^2处理的样品腐蚀增重51 mg/cm^2。结论使用HCPEB在脉冲宽度200μs和能量密度20 J/cm^2下处理FeCrAl涂层后,其高温腐蚀增重较原始涂层减少20%,而使用过高的HCPEB能量密度处理会导致FeCrAl涂层表面结构和耐高温腐蚀性能变差。     

基于“投资-效益”准则的RC桥墩全寿命总费用

基于性能的抗震设计于20世纪90年代兴起以来,目前在土木建筑方面的文献较多,但是关于桥梁的研究成果较少。采用五级钢筋混凝土桥墩结构性能水平,以钢筋混凝土桥墩墩顶位移角为量化指标,建立了钢筋混凝土桥墩性能水平与钢筋混凝土桥墩位移角限值之间一一对应的关系。将地震危险性分析与最优设防烈度结合起来,建立基于投资-效益准则的RC桥墩全寿命总造价计算的通用框架。