单桩式海上风力机支撑结构强度振动分析

以某型2MW海上风力机支撑结构为母型,运用有限元软件ANSYS建立了三维实体模型,并进行了模态、涡激振动及瞬态动力学等强度与振动特性分析.结果表明,非线性弹簧单元适用于模拟土壤对基础的约束,三维实体单元有限元模型在固有频率和应力分布计算上均比梁单元模型更为准确.在所提供的风况和海洋条件之下,海流涡激振动不会与支撑结构产生共振,支撑结构的应力水平主要受风载的影响,该结果可为海上风力机支撑结构强度与振动分析提供参考.针对不同环境,仅需调整载荷,所建模型宜可适用.     

大功率汽轮机成组长叶片三维振动特性分析

引入三维实体单元模型和子结构分析方法,提出了大功率汽轮机叶片组静频和动频的计算方法。文中对一工程中实际使用的长叶片组进行了分析,实例分析表明,文中所提供的分析模型可以充分利用现有的计算工具精确分析叶片组的振动特性,直观地反映叶片的应力状况的振动形态。     

X射线无损探伤技术在检测输电线路压接金具中的应用

从理论上分析了X射线无损探伤技术应用于输电线路中的可行性,并通过现场X射线检测和拉力试验,明确了不同的缺陷情况,为采用X射线检测金具压接质量提供了可靠依据.研究结果较好地解决了输电线路中耐张线夹压接金具质量检测手段单一且不直观的问题,证明X射线无损检测可以很好地应用于输电线路压接金具的质量检测中,可为输电线路耐张压接金具的缺陷处理提供指导意见,对输电线路的安全稳定运行有着十分重要的意义.     

某型火箭发动机涡轮转子流热固耦合强度及疲劳寿命分析

针对某国产型号液体火箭发动机涡轮泵在试车时转子叶片产生裂纹的问题，采用ANSYS流热固耦合方法，对叶片进行三维有限元仿真计算，提出了叶片顶部加围带的改型设计方案。对原始模型进行强度计算时考虑了启停工况各关键时间点的流动、传热、瞬态温度场、转速的影响，计算出叶片运行过程中的应力分布，确定产生裂纹的原因是启动过程中部分进气的气流冲击应力过高，且叶片型底前缘应力集中区域的高周疲劳安全系数过低。对改型设计方案进行仿真计算，结果表明：稳态综合加载时改型方案叶片最大等效应力比原模型下降了2 MPa,位置是叶片的型底背弧处；启动0.35 s时改进模型叶片最大等效应力下降2.73%,停机过程中最大等效应力降幅为0.53%;改型方案叶片高周疲劳安全系数均大于1.4的要求，叶片低周疲劳循环次数为22次，与原始模型相比降低了1次，仍满足要求。改型后发动机已安全飞行数次，证明改型方案符合设计要求。     

燃气轮机拉杆转子非线性动力学特性研究

针对燃气轮机组合式转子轮盘间存在的非线性刚度对转子动力学特性产生的特殊影响,对比研究了关于拉杆转子三次方和双线性两种非线性刚度模型的动力学特性:首先,基于双圆盘拉杆转子模型,通过三维有限元法计算得到其弯曲刚度随转角的变化规律;然后,采用三次方模型拟合非线性刚度,建立拉杆转子无量纲控制方程,并基于谐波平衡法和Broyden迭代优化算法计算稳态响应,进而分析系统参数对非线性响应的影响规律;最后,基于双线性刚度模型对比研究拉杆转子非线性响应。研究结果表明,两种模型均能模拟转子升降速过程中的幅值突变效应,但两种模型发生振幅突跳现象的原因不同,且在响应不稳定区域附近的动力学特性不同;三次方刚度模型对这种非线性现象的描述更加准确,其数值模拟结果具有更加丰富的非线性动力学行为;为避免突跳现象对转子系统造成的不良影响,通过调整非线性系统的特定参数能够改变幅频响应曲线中不稳定区域的位置,进而有效避免转子系统工作在不稳定的频率范围内。     

燃气轮机拉杆式转子的刚度模化和模型修正方法

为了提高燃气轮机拉杆式转子的动力分析中梁单元模型的计算精度,引入弹簧连接单元对变截面轴段和接触界面刚度削弱进行了模化且保留了模型的物理意义,弹簧连接单元的刚度和拉杆式转子的物理参数通过模型修正方法获得。对一个简化的拉杆式实验转子进行了模化和模型修正,结果是所提方法获得的特征频率和实验结果非常吻合,表明拉杆式转子梁单元模型具有较高的计算效率和计算精度,可应用于转子的不平衡响应、瞬态响应分析和基于模型的故障诊断分析。     

颅内Willis环三维稳态及非稳态血液动力学计算

为了解颅内Willis环中正常与非正常情况下的血液流动状况,帮助临床医生更深入了解Willis环的作用,利用核磁共振成像数据以及计算机辅助设计软件建立了一系列三维Willis环的计算模型,其中包括医学上常见的一些变异、病变症状.给出了在各种物理模型下的血液定常稳定流和非定常脉动流的仿真结果,包括血液流量分配和壁面剪切应力的分布,证实了在Willis环内动脉粥样硬化病变与低的壁面剪切应力有关.该项研究对于临床治疗脑血管疾病具有重要指导作用.     

狭窄血管内流场的PIV实验研究

为了对狭窄血管内的剪切应力等流动力学参数及流场形态进行可视化测量,利用三维粒子速度场仪在不同雷诺数下对50%狭窄的颈动脉血管内的流场及剪切应力等流动参数进行了测量.实验结果表明,血管狭窄下游出现了较大范围低剪切应力区域,该区域内剪切应力值低于多数研究认为的能够避免血管内皮细胞损伤的最低值0.4 Pa(4 dyn/cm2).此结果支持了低剪切应力在血栓形成中起着重要作用的观点,同时血管狭窄处出现了较小范围的高剪切应力梯度区域,狭窄下游的涡流则会不断卷吸部分血液反复通过此区域造成血液成分受损,加速斑块的形成.     

含水量对顺层坡风化界面剪切特性试验研究

顺层坡风化界面常为顺层坡破坏的潜在滑动面。为指导边坡防护设计,利用直剪试验探究含水量对顺层坡风化界面剪切特性的影响。结果表明:风化界面的剪切存在剪切软化特征,应力越大,风化界面的应变软化的特征越明显。风化界面以13.2%含水量为界,黏聚力和内摩擦角先增大后降低,25.4%的含水量时,风化界面剪切过程中存在流态特征。设计人员应设计措施使土体含水量保持在最优含水量,增强边坡自身稳定性;另一方面,设计防护支挡应充分考虑土体黏聚力和内摩擦角随含水量增大而表现出的参数弱化,使边坡在界面参数弱化后依然保持稳定不滑塌。     

不同含水量顺层坡风化界面剩余下滑力研究及工程防护意义

研究了含水量对顺层坡风化界面剩余下滑力的影响。以贵州高速公路某段顺层坡填方路基为背景,将室内试验与剩余下滑力计算结合进行研究。结果表明:黏聚力在最优含水量附近存在着极大值。黏聚力c随含水量增大先增大后减小。内摩擦角φ在最优含水量附近时也有极大值,呈现同样的规律先增大后降低。随着含水量增加,下滑段先变短后增长,抗滑段先增长后变短。最优含水量时,桩板墙所承受的剩余下滑力最小。分析认为含水量的增大一方面加速了顺层坡泥质成分的软化,加速了层面的破坏。另一方面降低了风化界面的力学参数,抗剪强度降低,剩余下滑力增大。因此,对于该段路基边坡设计而言,应在左幅坡体挖盲沟进行排水,减少流入路基的地下水;同时防治排水沟渗漏水进入路基;路基内部应设置盲沟,降低地下水的长期集聚对风化面的侵蚀软化。