不同模量比对复合材料储能飞轮强度的影响

以材料的环向与径向模量比λ作为参量,利用ANSYS有限元分析软件,对给定尺寸不同材料的单层及双层异构复合材料飞轮转子进行强度计算,得出飞轮转子在高速旋转时的径向和环向应力分布规律。进而利用强度比方程求解各种结构的强度比,分析材料参数对飞轮转子强度的影响。     

复合材料储能飞轮研究

复合材料储能飞轮转子的内部主要应力是环向应力和径向应力。纤维增强复合材料飞轮转子的径向强度远小于环向强度,径向应力是导致储能飞轮分层失效的一个重要因素,结合缠绕材料的刚度、密度以及缠绕角对应力分布和储能总量的影响,采用过盈装配的多层飞轮结构可显著降低其径向应力,而用张力缠绕的储能飞轮外侧缠绕张力大于内侧,效果与过盈装配的多层飞轮相同,且制作较为简便.     

复合材料储能飞轮研究

复合材料储能飞轮转子的内部主要应力是环向应力和径向应力.纤维增强复合材料飞轮转子的径向强度远小于环向强度,径向应力是导致储能飞轮分层失效的一个重要因素,结合缠绕材料的刚度、密度以及缠绕角对应力分布和储能总量的影响,采用过盈装配的多层飞轮结构可显著降低其径向应力,而用张力缠绕的储能飞轮外侧缠绕张力大于内侧,效果与过盈装配的多层飞轮相同,且制作较为简便.     

内衬纤维增强复合材料高压输水涵管的应力和位移

本文对钢筋混凝土高压输水涵管内衬纤维增强复合材料结构的关键问题──双层筒体之间的径向应力、径向位移及外层筒体的环向应力和径向位移进行分析,导出易于使用的公式,为内衬材料的设计,提供理论依据．     

黏土中考虑土体卸荷效应的后注浆压密模型

为研究黏土中考虑土体卸荷条件下后注浆的压密效应,基于球孔扩张理论并通过土体弹性模量折减值来考虑不同卸荷程度的影响,建立考虑土体卸荷效应影响的压密注浆模型,计算不同卸荷程度下压密注浆极限注浆压力、浆体扩张率、塑性区扩张率、径向和环向应力以及径向位移沿径向的分布关系.结果表明:压密注浆极限注浆压力以及塑性区半径随浆体扩散半径增长的速率均随土体卸荷比的增大而非线性减小;同一注浆压力下,当卸荷比小于0.8时,土体卸荷程度不同对土体内部径向应力、环向应力以及径向位移沿径向分布不产生显著影响,当卸荷比大于0.8时,注浆体周围同一位置处的土体径向应力、环向应力以及径向位移显著高于卸荷比小于0.8时的情况;同一注浆量下,相同位置处的土体径向应力,达到最小环向应力、稳定环向应力和稳定径向应力对应的径向距离均随卸荷程度的增大而减小,但是土体径向位移分布不受卸荷程度改变的影响;同一卸荷比下,相同位置处的径向应力,达到最小环向应力、稳定环向应力、稳定径向应力以及稳定径向位移对应的径向距离均随注浆量的增大而增大;最小环向应力值不受卸荷程度和注浆量改变的影响.     

立式重载储能飞轮转子动力学特性分析

飞轮转子-轴承系统的动力学建模及动特性分析是立式重载储能飞轮系统的关键问题。针对重载储能飞轮转子具有重量大、转速高等特点，考虑了电机转子的质量和刚度，建立了飞轮转子-电机转子-轴承系统的集中质量动力学数学模型，计算得到飞轮转子-电机转子-轴承系统的固有频率、临界转速等动力学特性。通过对飞轮转子进行升速瞬态响应分析发现飞轮转子在升降速过程中存在两阶临界转速，容易发生共振，损害轴承。因此为了避免共振或者降低共振峰值，研究了轴承支撑刚度、阻尼以及升速速率对飞轮转子临界转速和共振峰值的影响，计算结果表明，飞轮转子的前两阶临界转速受支撑刚度的影响，随着支撑刚度的增大，飞轮转子的临界转速增大，当支撑刚度增加至一定程度，转子临界转速不再改变。转子临界转速受阻尼影响较小，随阻尼变化而小幅度改变。此外，研究了升速速率对转子振动特性的影响，发现通过提升转子升速速率亦可以有效降低转子振动幅值。为了验证飞轮转子轴承系统动力学模型的合理性，对飞轮转子系统进行升速试验，发现仿真计算结果与试验结果一致，证明了该模型的合理性。     

基于高阶位移场理论的多孔金属圆柱壳结构响应研究

基于高阶位移场理论研究了简支条件棱镜型圆柱壳体在内压力作用下的结构响应。首先,建立承受内压圆柱壳体的平衡方程,计算在该载荷作用下的各项同性材料的响应,与弹性力学理论解进行对比,验证所得平衡方程的正确性。采用均匀化方法,将正方形,三角形和Kagome 3种多孔金属圆柱壳体等效为正交各向异性的材料,计算了在内压下的结构响应,并与有限元计算结果进行对比,结果表明文中方法所得结果与有限元的结果非常接近,计算得到的径向位移和轴向应变与有限元的计算基本相同,径向应力,环向应力和径向应变等结构响应时误差也较小。3种构型的计算结果与有限元计算结果的比值变化趋势基本相同,其中三角形和Kagome构型的计算结果较正方形构型的计算结果较为准确。通过对所得结果进行分析,可以发现该高阶位移场理论在计算圆柱壳体结构响应时有效、准确,可以作为预测该类结构响应的计算方法。     

关于基体曲率的热障涂层残余应力分析

采用空心和实心四相同心圆模型,导出了轴对称温度应力状态下的位移公式,分析了基体曲率对热障涂层残余应力的影响。结果表明:热障涂层结构中各层内既有环向应力,又有径向应力,应力大小与温降成线性关系;当陶瓷层在外层时,在氧化层/陶瓷层和粘结层/氧化层界面上产生垂直界面的拉应力,且实心模型的拉应力远大于空心模型的拉应力;当陶瓷层在里层时,空心模型中相应界面上的应力为压应力。     

复合材料高速储能飞轮强度极限转速的确定

从复合材料的强度准则出发，提出了高速储能飞轮的强度条件，并结合有限元分析和优化设计思想，建立了基于强度的飞极限转速的数学模型，给出了相应的计算方法，作为算例，运用该方法计算了混合动力汽车飞轮电池中典型复合材料飞轮的极限转速，得到了相应的应力分布，为飞轮的设计开发提供了有效的研究手段。     

应用有限元法分析碳纤维复合飞轮强度

针对碳纤维/环氧复合材料具有的各向异性的特点,分别采用弹性力学的解析法和有限元法对集成化储能系统中的碳纤维复合转子进行了强度分析,给出了碳纤维复合转子强度计算的解析公式,对有限元法在该问题中的应用进行了详细说明。文中最后对比了二者在应用中的差异,并提出了采用密度小、弹性模量低的材料做轴或在轴与飞轮之间添加弹性层,可以提高飞轮转速,最大限度地利用碳纤维增强复合材料的优良性能这一优化设计思想。     

基于有限元的变工况空预器热变形模拟和碰磨分析

空预器作为电厂主要辅机设备,在运行过程中不可避免地产生膨胀和位移,对机组安全运行造成潜在危害。为此,在采用差分法获得温度场的前提下,对启炉过程工况变化时空预器进行有限元分析,获得空预器转子、外壳的应力场和位移场变化规律,研究发现转子外圈所发生的膨胀位移量不同,最大膨胀位移量发生在周向方向烟气出口处的转子位置,该位置的转子上顶点最大变形量约为36.65 mm,转子下顶点最大变形量约为26.86 mm。对径向密封碰磨分析确定靠近中心筒位置的周向烟气侧出口位置冷端径向密封可能会发生碰撞,在停机检修过程或运行过程适当调整扇形板运行位置,避免碰磨同时,减少径向漏风。     

电磁轴承陀螺力矩耦合及其交叉解耦分析

对飞轮类转子的电磁轴承的陀螺力矩耦合现象进行分析,并对径向四自由度系统建模,应用软件方法在控制中对其进行速度交叉解耦补偿．系统解耦前后的仿真对比表明,消除了陀螺力矩耦合对系统在高速下的稳定裕度的影响,并提出了低、高速采用不同控制方法的新思想．     

基于不同基础计算模型的巨型贮煤筒仓结构内力分析

采用大型有限元软件ANASYS对汕尾电厂巨型贮煤筒仓结构进行三维有限元计算,其中筒仓基础分别按3种模型进行处理,模型Ⅰ仓壁底部完全固定,不考虑基础;模型Ⅱ考虑仓壁底部承台的作用,承台简支在刚性基础上;模型Ⅲ考虑承台、桩和周围土体共同作用,对比分析不同基础计算模型下仓壁的受力规律.结果表明:模Ⅰ偏于不安全,模型Ⅱ过于保守,而模型Ⅲ给出的仓壁、基础承台和桩基在各种工况下的受力规律比较合理,可以作为设计的依据.     

磁悬浮飞轮转子不平衡力非线性抑制研究

磁悬浮飞轮转子由于其转子动力学特性所固有的强陀螺耦合效应,在干扰力作用下进动和章动2种涡动模态运动如果得不到有效的控制,会导致系统失稳。针对这一问题,提出了一种径向磁轴承的非线性控制方案,该方案把转子不平衡产生的不平衡力和不平衡力矩当作一种非线性干扰,对不平衡扰动力作用下的磁轴承-转子系统进行建模,设计了基于BP神经网络的非线性控制器,通过磁轴承电磁力对其进行抑制。仿真结果表明：设计的非线性控制器有效地实现了对不平衡扰动的补偿,提高了飞轮的失稳转速。     

The 3-D non-axisymmetrical Lamb''''s problem in transversely isotropic saturated poroelastic media

The dynamic analysis of saturated poroelastic media is significant in many areas such as seismology, earthquake engineering, soil mechanics and geophysics. In 1956, Biot[1—3] first developed the dynamic equations for saturated poroelastic media. He also discussed systematically the propagation of waves in such two-phase media and further predicted the existence of the slow longitudinal wave. Biots work is consummate while the two formal parameters he introduced are difficult to measure. In t…     

复合材料挖补修理结构的有限元建模及精度影响分析

基于Patran/Nastran有限元软件对复合材料层板的挖补修理结构进行建模计算,分析结构中的应力分布情况,并在有限元建模方法方面进行了一些探讨.得到一些重要结论:在补片和母板的胶接尖端部位应力集中最大,会最先发生破坏;胶层中的应力主要沿周向变化,沿径向变化不明显,且在单向载荷作用下沿外载荷作用线方向应力水平最高.层板上距离胶接修补局部大于3倍损伤孔半径的区域,应力水平几乎不受修补区域的影响;第三,选取分析模型的尺寸是损伤孔半径的10倍左右时,可以不计尺度效应对计算结果的影响;对铺层较多的层板,可以采用沿厚度方向取数层作为一个单元的方法进行模拟,而少于20个铺层的薄板,可以每个铺层建立一个单元进行划分,能够保证足够的计算精度,且计算效率较高.