多层 U 形A瓦楞结构材料的共面力学性能

目的在不同冲击速度的共面载荷条件下,获取多层U形A瓦楞结构材料动态力学性能参数。方法建立有限元分析模型,并简化能量吸收模型,来评估其能量吸收性能。结果随着冲击速度的不断增大,均匀变形、过渡变形和动态变形等模式随之呈现。结论最佳单位体积的能量吸收主要由动态峰应力决定。在结构参数一定的条件下,共面动态峰应力取决于多层U形A瓦楞结构材料所受到的冲击速度。通过对数值结果的物理分析和讨论,提出了动态峰应力关于冲击速度的经验关系式。     

凹印机换热器结构性能的优化

目的大幅度优化凹印机的工作性能,为干燥箱提供持续稳定的热源。方法依据流体力学与传热学理论对换热器进行仿真分析,研究翅片管换热器的换热效率与翅片高度、翅片间距、换热管排列方式的映射关系。结果换热器的换热效率随翅片间距的增加而减少,选择3 mm间距时效果较优,较低的翅片高度使换热器结构更加紧凑;在正三角形、转角正三角形、正方形、转角正方形排列方式中,正三角形排列方式出口温度均匀且换热效率最高。结论选取凹印机换热器的结构时尽量选择翅片间距小、翅片高度低、正三角形排列的换热器,为企业选用最优性能的换热器提供理论依据。     

多层隔振系统的参数优化研究

多层隔振系统的结构参数选择对于提高隔振效率具有重要意义，本文从频率优化的角度，以隔振器刚度参数为例探讨多层隔振系统的参数选择方案，提出可容变差多面体方法和摄动方法，在文末，给出应用实例加以说明。     

水泥设备用非金属膨胀节的研制

论述了水泥设备用非金属膨胀节的性能及结构特点，介绍了所用材料的性能及其该膨胀节主要构件的制作工艺。     

U形膨胀节计算的教学体会

U形膨胀节的计算是化机专业换热设备教学中的重要内容。教材介绍的是美国EJMA标准采用的计算方法，也为我国国家标准所采用。在教学中如何使用深刻理解该法的计算实质，深入了解膨胀节的作用与性能，灵活运用计算公式，是一个重要问题。笔者在教学实践中体会到，以轴向刚度概念为主线，深入剖析膨胀节补偿变形的物理本质，仔细考虑厚度问题在膨胀节应力分析中的特殊地位，可收到较好的教学效果。     

多层U形A瓦楞结构材料的共面力学性能

目的 定量化研究了不同包装厂家生产的无菌砖产品包装质量。 方法 采集了 3 种不同的无菌砖包装样品,通过层次分析法,建立了无菌砖包装质量评估方法,并检测了产品包装质量,对外观质量视觉缺陷率 PDR 值进行了统计和分析。 结果 甲、乙、丙 3 家产品中,甲产品外观质量最好,产品缺陷少,产品稳定性好,丙产品其次,乙产品最差。 鼓肚是影响无菌砖包装外观质量的主要影响因素。在置信水平 95% 下,甲产品的正态区间估计精确度最高,丙产品其次,乙产品最差;在相同区间估计精确度时,甲产品的可靠程度最高,丙产品其次,乙产品最差。 结论 对产品的包装质量进行了评估,为食品生产企业全面有效地管理和控制产品包装,以及分析和选择包装供应商提供了科学依据。     

基于遗传算法的复合材料层合板削层结构铺层优化

针对应力变化较大的碳纤维增强复合材料层合板,提出削层结构铺层分级优化模式。通过将结构分解为若干子铺层并对各子铺层的位置、尺寸、铺层数以及铺层顺序进行优化,得到了满足强度和可制造性要求且质量最小的结构设计方案。该模式的第1、2级优化利用参考层对各子铺层位置及尺寸进行优化,第3级优化通过引入3次样条插值参数化方法对各子铺层层数和铺层顺序进行优化。参考层的引入可减少设计变量的数量,3次样条插值参数化方法可解决以铺层角为设计变量时设计变量数目不确定的问题。利用有限元方法对结构进行力学分析计算,并依据Tsai-Wu准则确定结构强度。在第2、3级优化中利用遗传算法对优化问题进行求解。算例计算表明:削层结构铺层分级优化模式结果合理可信。与均匀铺层方法结果比较可知:削层结构可有效减少结构质量。     

印刷电路板式换热器流道结构优化研究

印刷电路板式换热器(PCHE)采用扩散焊进行焊接,焊接压力沿换热板片的传递易出现中断,导致流道中部出现未焊合区。为提高焊合质量,本研究进行了流道结构优化,结果表明:增大矩形流道倒角有利于提高焊合质量,将冷热流道进行错位(使下层流道肋板处于上层流道中间),也可以改变板间轴向应力分布,提高焊合质量。     

非一致层厚的多层铁电单晶结构的特性和优化

本文针对宽频带超声换能器的设计,对采用非一致层厚的多层铁电单晶结构的特性进行了研究和优化。建立了基于复材料参数的多层压电结构的理论模型,运用模拟退火全局优化算法对多层铌镁酸铅-钛酸铅结构的层厚进行了优化,并分析了各层厚度变化对多层压电结构频率响应特性的影响。理论仿真和实验结果证明非一致层厚的多层铁电单晶结构能够用于设计和制造高性能宽频带超声换能器。     

高温烟气管道铰链型膨胀节失效分析与设计优化

文章列举了烟机入口管线铰链型膨胀节失效的典型案例,分析了膨胀节产生失效的原因,通过有限元传热分析和现场温度分布实测结果对比,确定了高温烟道膨胀节主要受力结构件的设计温度;考虑高温蠕变的影响,对膨胀节立板和筒节焊接接头强度设计的许用应力进行了修正,并对膨胀节的设计结构提出了改进措施。     

CFD在冰箱结构优化中的应用现状

概述了目前CFD在冰箱结构优化中的应用，包括冰箱箱内流场和温度场的计算、内置式换热器性能的研究、门边结构和防露管的优化设计。通过对冰箱结构优化研究的介绍和分析，指出了冰箱结构研究中的一些问题，提出了进一步研究的方向。     

高强度钢板U形件热冲压凹模结构拓扑优化

为降低热冲压凹模的生产成本和使用成本,基于板料热冲压数值模拟对凹模结构进行了拓扑优化设计.运用有限元软件ABAQUS建立热力耦合有限元模型,对高强钢板U形件的热冲压成形和淬火过程进行了数值仿真.提取凹模与板料间关键工况下接触应力作为凹模拓扑优化的外在载荷,建立约束凹模结构关键区域节点位移的体积最小化拓扑模型,对热冲压凹模结构进行拓扑优化设计,最终实现结构减重20%,且优化后凹模的变形和应力与优化前的结果相差甚微.研究内容对热冲压过程数值模拟和模具结构拓扑优化研究具有一定参考价值.     

压载水管理系统U形换热器的设计

介绍了常用的管壳式换热器的特点,压载水管理系统所用换热器的选型过程,利用HTRI软件对选用的U形换热器进行计算,并对计算结果进行分析。     

三峡工程左非18#排沙孔坝段结构优化及孔口应力研究

以长江三峡工程左非１８＃排沙孔坝段为研究对象，采用三维弹性Ｐ型有限元法，计算坝体在不同工况下的变形和结构和应力，为结构优化和设计配筋提供依据。     

离散变量结构优化的拟满应力设计方法

本文以满应力设计思想为基础,提出了适用于离散变量结构优化设计计算的拟满应力设计方法。该方法能直接计算具有应力约束和截面尺寸约柬的离散变量结构优化设计问题,也能处理同时具有稳定性约束和位移约束的多工况、多约束、多变量的离散变量结构优化设计问题。算例结果表明,拟满应力设计方法对于离散变量结构优化计算是非常有效的。     

椭圆鞍形单层正交索网结构解析计算方法与形态优化

常见的单层正交索网结构由马鞍面和椭圆柱面相切而成，该类型结构在国内外的大型场馆、公共建筑中得到广泛应用。该文提出一种连续化解析计算方法，以求解椭圆鞍形单层正交索网结构的变形、内力和最优形态，求解过程中仅需解一元方程。计算方法利用平衡方程、变形协调方程，以竖向位移为未知量，推导了正交单层索网连续化计算公式，采用伽辽金法求得近似解。在此基础上，以外环梁平面内弯矩最小为优化目标，以中央承重索垂度为优化变量，以索力、竖向位移和矢跨比为约束条件，利用外环梁弯矩计算公式，通过求解方程得到结构的最优形态并给出优化流程。最后对一个简单算例分别采用有限元法与解析法计算，验证了解析法所得位移、索力、外环弯矩和形态优化结果的准确性。在结构初步设计阶段，利用该解析计算方法，可快速得到荷载态下结构的位移、受力情况和最优形态，避免了有限元法编程、反复试算的繁杂过程。     

基于多分辨率-多边形单元建模策略的多材料结构动刚度拓扑优化方法

利用多边形有限单元的高精度求解优势,融合多分辨率拓扑优化方法,实现粗糙位移网格条件下的高分辨率构型设计,由此提出多材料结构动刚度问题的拓扑优化方法。将多边形单元(位移场求解单元)劈分为精细的小单元,构造设计变量与密度变量的重叠网格,形成多分辨率-多边形单元的优化建模策略;以平均动柔度最小化为目标和多材料的体积占比为约束,建立多材料结构的动力学拓扑优化模型,通过HHT-α方法求解结构动响应,采用伴随变量法推导目标函数和约束的灵敏度表达式,利用基于敏度分离技术的ZPR设计变量更新方案构建多区域体积约束问题的优化迭代格式;通过典型数值算例分析优化方法的可行性和动态载荷作用时间对优化结果的影响机制。     

曲面通道内组合涡发生器的强化传热及结构优化研究

对螺旋曲面通道壁面内设置三角翼和椭圆柱两种组合涡发生器进行了研究。利用计算流体软件FLUENT进行数值模拟,在雷诺数Re为4000~7000范围内,研究组合间距s、三角翼攻角α、椭圆柱攻角β对换热的影响。由正交实验对涡发生器的结构进行整体优化,得出影响换热因素的主次顺序及优化组合结构,并通过实验测试比较优化结构与常规结构的综合强化换热效果。实验结果表明当s=90mm、α=45°、β=45°时的综合换热效果最佳,与常规结构相比,其强化换热效果提高了18.9%~38.3%,从而验证了模型的正确性和有效性。     

基于并行混沌和复合形法的桁架结构形状优化

针对多工况下受应力、位移和局部稳定性约束的桁架形状优化问题,提出了基于并行混沌优化算法和复合形法的混合优化算法。该算法综合利用了并行混沌的全局搜索能力,复合形法的快速局部搜索能力和混沌细搜索。首先,利用并行混沌优化算法快速搜索到全局最优解附近,然后应用改进复合形法以并行混沌的优化解为初始复形进行搜索,提高了最优解的搜索速度,最后应用混沌细搜索策略提高最优解的精度。两个典型数值算例验证了该混合优化方法对桁架形状优化问题的有效性和稳定性。     

横向力作用下的悬臂桁架结构拓扑优化

研究了应力约束下最小重量悬臂梁桁架结构的拓扑优化设计。根据Michell理论,首先用解析方法和有限元方法建立满应力类桁架连续体结构。然后选择其中部分杆件形成离散桁架作为近最优结构,并建立桁架的拓扑优化解析表达式。采用解析方法证明最优拓扑结构的腹杆中间结点在节长的四分之一位置。最后采用解析和数值方法对自由端受集中力和侧边受均布力作用的桁架进一步拓扑优化,确定了桁架的节数和每节的长度,最后得到拓扑优化桁架结构。得到的拓扑优化桁架比工程上普遍采用的45°腹杆桁架的体积少20%以上。