HT-7U超导托卡马克纵场磁体系统的力学分析

HT-7U超导托克马克装置的纵场线圈是整个装置的核心部件,结构复杂.对整个线圈直接进行实验是极其困难的,有必要在设计阶段对其在液氦工作温区的力学性能进行有限元分析计算.对纵场线圈进行了一些简化,主要对纵场磁体系统在面内电动力作用下的应力分布进行了有限元分析计算,这些计算结果为线圈的设计和改进提供了一定的参考依据.     

HT-7U装置纵场线圈的稳态及瞬态传热分析

文章分析了 TH- 7U托卡马克核聚变装置在正常和非正常运行情况下产生的各种热负荷在纵场磁体上的热行为 ,给出了纵场线圈盒最严重部位上的温度分布云图 ,计算过程考虑了核热沉积、各种热传导、热辐射、涡流损耗热和迫流式超临界氦进行对流换热等过程。针对等离子体快速破裂时 ,在极短的时间内 ,其纵场磁体中产生的较大涡流损耗而引起的焦耳热对纵场线圈盒与超导磁体之间的热传递过程加以研究。该文采用国际上较为流行的有限元分析软件 COSMOS/ M进行计算 ,由于简化了纵场线圈有限元分析模型及真实情况下部分热流量的不确定性 ,所得结果较为乐观 ,但这些结果对 HT- 7U装置的工程设计仍具有重要意义。     

Accu-Roll轧管机热轧奥氏体无缝钢管的数值模拟与工艺参数优化

根据钢管斜轧过程的变形特点,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对Accu-Roll轧管机热轧奥氏体无缝钢管的轧制过程进行有限元数值模拟.通过模拟仿真计算,分析无缝钢管截面的变形特点及轧制力和应力应变分布的变化规律,通过将模拟结果与实测数据进行比较,验证了模型的可靠性.模拟结果表明,在轧制过程中孔型形状不当易造成双鼓形,整个轧制过程中最大轧制应力为403.4 MPa,最大等效应力值为231.8 MPa.     

成排侧开圆孔受弯构件的应力简化和刚度等效

对侧向成排开设圆孔的矩形截面受弯构件的平面进行有限元分析, 发现各截面应变分布不符合经典的平截面假定, 但对于截面纵向伸缩或一段构件长度上的平均应变, 平截面假定仍然适用;邻孔之间的中央实心截面(墩心截面)上弯曲正应力分布不满足线性关系, 其高度中部存在近零应力区段, 而其上、下两部分的应力接近于线性分布. 在此基础上, 提出基于位移有限元解按经典梁刚度定义计算开孔梁等效抗弯刚度的方法, 得到相应的刚度折减系数表;提出墩心截面应力分布三折线简化假定, 建立相应的截面弯矩-边缘应力-受力区高度关系式, 并根据数值分析结果拟合得到受力区高度与孔径、孔距的相关方程. 计算结果表明, 该应力计算近似方法简便、实用, 计算精度较高.     

正交各向异性体的机械性能与铜/匝间绝缘复合材料的实验研究

本文是针对核聚变主机(托卡马克装置)的主要部件纵场线圈——铜/匝间绝缘迭层复合材料——的机械性能所作的探讨,为了提供该装置的设计数据,对该材料作了实验,并介绍了理论计算,最后将计算结果与实验结果进行比较并作了分析讨论。     

组合截面压杆的受力性能

研究组合截面短柱轴心受压的截面应力和紧箍力分布规律.通过理论计算模型推导了组合截面圆柱应力分布的解析解;建立了有限元数值分析模型,考虑材料泊松比、管壁壁厚等参数的变化,验证了圆形截面应力分布的解析结果,并得到了方形截面应力分布的规律和存在有效约束区的特点,为组合结构构件的受力性能分析提供理论依据.     

火灾高温下轴心受压型钢混凝土柱的应力分析

利用通用有限元分析程序ANSYS10.0对轴心受压型钢混凝土柱(ACSRCC)在火灾高温下截面应力分布进行了数值模拟分析,获得了ACSRCC截面的应力场分布,并对2种结果进行了对比。基于不同材料应力的转换原理和叠加原理,提出了火灾高温下ACSRCC截面应力的数值计算方法,计算结果与模拟分析结果大致吻合。最后研究了型钢保护层厚度等因素对火灾高温下ACSRCC力学性能的影响规律。     

薄壁钢箱梁考虑加劲肋构造剪力滞效应的计算

采用有限元方法对设置不同加劲肋的钢箱梁进行模拟计算,分析了各试件的应力分布并给出在不同构造情况下箱梁跨中截面顶板的剪力滞系数,表明在钢箱梁中加劲肋可以有效地减少剪力滞效应;根据有限元模拟计算出的不同构造情况下各试件的正应力值,并结合变分法公式提出了计算箱梁截面正应力的修正公式,有效地提高了计算精度。     

船用涡轮增压器轴强度的有限元分析

应用大型通用有限元分析软件Ansys,对船用涡轮增压器轴进行强度分析.取最大扭矩工况作为该轴计算工况,对其载荷进行计算,通过实体建模、有限元求解,分析其在最大扭矩工况下不同截面上的应力分布情况.计算结果表明:涡轮增压器轴满足强度条件,为该轴的安全工作提供可靠的理论依据.     

多级线圈磁流变阻尼器磁路分析

为了研究多级线圈磁流变阻尼器内部的磁场分布,对多级线圈磁流变阻尼器的磁路进行了理论分析,根据磁路欧姆定律给出了多级线圈磁流变阻尼器有效间隙处磁感应强度的计算方法.基于通用有限元软件建立了多级线圈磁流变阻尼器的有限元模型,计算了不同磁场下各阻尼间隙处的磁感应强度.通过引入高斯函数和指数函数,模拟了磁场的分布规律以及电流对磁场的影响规律,建立了多级线圈磁流变阻尼器磁场分布的计算模型,并给出了相应计算公式.结果表明,该模型可以快速有效地计算出不同磁场下阻尼器各有效阻尼间隙处的磁感应强度,模型计算结果与有限元仿真结果吻合良好.所提模型为多级线圈磁流变阻尼器阻尼力计算以及线圈通电优化分析提供了基础.     

HT-7U托卡马克核聚变装置中纵场超导磁体系统的设计

HT-7U核聚变实验装置是"九五"国家重大科学工程项目,它是一个具有非圆截面的全超导托卡马克装置,是用于研究先进的托卡马克运行模式来获得准稳态的、极长的长脉冲等离子体,并可实现全电流下的双零高β和单零等离子体的运行实验。整个装置包括装置主机以及低温、真空、电源及控制、数据采集和处理、波加热、波驱动电流、诊断与公共基础设施等重要子系统,其中装置主机是由超导纵场磁体系统、超导极向场磁体系统、真空室及其内部部件、内外冷屏和外真空杜瓦5大部件组成。文章主要介绍了HT-7U纵场超导磁体系统结构与超导管状电缆CICC(Cable-in-ConduitConductor)的设计以及该磁体系统的各种力学分析等。     

温度对套管接头螺纹接触压力的影响

In high-temperature(HT)-high-pressure(HP) gas wells and steam injection wells,the heat stress caused by temperature difference had great effect on contact pressure of casing joints.The distribution of the contact pressure became non-unifonn with the HT difference,the effective stress in casing joints was about equal to its yield strength,and the joints produced the plastic deformation. As a result, sealing ability of casing joints should be paid another attention. The mechanical model was set up for casing joints with the elastic-plastic finite element method.The influence of the temperature to casing joints was analyzed because of change of temperature, which will provide a quantitative basis for safe using of casing joints in HT wells     

构造参数对顶板与U肋连接焊缝应力的影响

针对钢桥面板顶板与U肋连接焊缝在不同构造参数下的应力变化,分析该细节的受力机理,对比两种不同U肋构造的应力分布特征;建立局部足尺模型,通过提取顶板焊缝的应力梯度,分析应力的变化情况,得出顶板与U肋连接焊缝在不同构造参数下的应力分布规律。结果表明,截断U肋与完整U肋均可如实反映顶板与U肋连接焊缝的受力情况;顶板厚度与熔透率越大,顶板与U肋连接焊缝的总体应力越小,即改善受力性能的效果越好; U肋厚度对顶板与U肋连接焊缝的应力影响不大。     

高温养护混凝土及衬砌结构力学特征研究现状与分析

随着深部矿井和深长隧道的建设需要,混凝土结构面临着更加复杂的高地温环境。高温养护混凝土水化动力过程和力学特征规律与常温养护存在较大差异。概述了深部矿井和深长隧洞结构面临的高地温环境,分析了高温养护条件下混凝土水化动力过程,对高温养护混凝土力学性能演化机制和改善方法进行了综述;总结了不同高地温环境对衬砌结构黏结性能、温度场分布规律和受力特性的影响规律以及支护体系优化方法。认为高温养护混凝土水化反应机制不明确、温-湿条件耦合影响的非线性、工程研究领域和性能指标的单一性是高温养护混凝土性能演化表征及优化改性研究存在的主要问题。应加强高温养护条件下混凝土水化动力学模型的研究,建立温-湿度耦合养护条件下混凝土性能预测模型,拓展高温养护混凝土应用领域和强度等级的研究,以便更好地为高地温环境深地工程混凝土结构设计和应用提供指导。     

基于监测数据的混凝土箱梁温度与应变多尺度相关性分析

不均匀的温度分布会使混凝土箱梁产生显著的应力和变形,进而危及结构安全。文章基于一座在役混凝土箱梁的温度与应变监测数据,分析了其温度分布特征及应变演化规律,研究结果表明：箱梁结构竖向以及沿顶板、腹板厚度方向均存在明显的不均匀温度分布;箱梁结构的温度和应变在年和日两个时间尺度上均表现出明显的周期性变化。此外,初步研究了温度与应变的相关性,发现二者的Spearman相关系数达0.91。在此基础上,利用小波变换将应变监测数据分离为不同频率组分,其中a6层和d6层分别与季节温度变化和日温度变化具有显著的关联性,从而进一步揭示了温度对应变的影响机理。研究成果对增强桥梁结构运营期间的安全性和耐久性具有指导意义。     

永久船闸输水系统混凝土温度与应力观测分析

永久船闸输水系统衬砌混凝土是薄壁结构，其温控工作较为复杂．根据其温度与应力分析模型，分析了其表面和内部温度、应力的变化规律，为薄壁混凝土的洞室衬砌提供参考，具有重要的现实意义.     

边界摩擦对二维堆积颗粒体系几何结构的影响

颗粒体系在受挤压时的受力情况和滑移通道是一个极其复杂的问题。用实验的方法研究了二维晶格堆积的颗粒体系受挤压推进过程中的力学响应和结构变化情况,观察到颗粒体系在受挤压时将出现结构的坍塌和重组行为。依据实验结果,分析了边界上压力的分布、滑移通道和重组结构与边界摩擦因素和堆积角之间的关系;用静力学理论分别讨论了处于边界和中部颗粒不同的受力机制。研究表明光滑器壁较粗糙器壁容易成为颗粒滑移的通道,这种情况下颗粒体系形成的力链不稳定,容易导致结构坍塌;边壁的摩擦不会对器壁不同高度处应力的分布产生显著影响,力链的重组才是导致不同高度处应力重新分布的主要因素。     

Visualization of the complex structure and stress field inside rock by means of 3D printing technology

Accurate characterization and visualization of the complex inner structure and stress distribution of rocks are of vital significance to solve a variety of underground engineering problems. In this paper, we incorporate several advanced technologies, such as CT scan, three-dimensional（3D） reconstruction, and 3D printing, to produce a physical model representing the natural coal rock that inherently contains complex fractures or joints. We employ 3D frozen stress and photoelastic technologies to characterize and visualize the stress distribution within the fractured rock under uniaxial compression. The 3D printed model presents the fracture structures identical to those of the natural prototype. The mechanical properties of the printed model,including uniaxial compression strength, elastic modulus,and Poisson’s ratio, are testified to be similar to those of the prototype coal rock. The frozen stress and photoelastic tests show that the location of stress concentration and the stress gradient around the discontinuous fractures are in good agreement with the numerical predictions of the real coalsample. The proposed method appears to be capable of visually quantifying the influences of discontinuous,irregular fractures on the strength, deformation, and stress concentration of coal rock. The method of incorporating3 D printing and frozen stress technologies shows a promising way to quantify and visualize the complex fracture structures and their influences on 3D stress distribution of underground rocks, which can also be used to verify numerical simulations.