基于NASTRAN的FRP反曲弓设计分析及寿命计算

弓箭作为我国非物质文化遗产及传统体育文化的一部分,应当受到继承与发扬．目前国内专门针对传统弓箭弓形受力的分析研究较少,现行弓箭基本停留在经验设计与制造层面上．为改进反曲弓制造工艺,本文设计了一款FRP片弓结构的反曲弓,通过对其进行有限元分析,找出了其应力集中处在弓把与弓臂的连接处,最大应力约为340MPa,并通过疲劳损伤累计理论估算最大应力（满载）下弓箭的寿命约为2年．     

储罐爆炸事故中抛射碎片初速度预测

为合理确定爆炸事故中抛射物初速度,基于碎片穿透实验及理论分析建立了两种碎片初速度的预测方法.在理论估算中,建立了以爆炸总能量乘以能量转化效率因子确定碎片初动能的碎片初速度预测模型.在爆炸总能量的计算方法中,Baum方程可以估算压缩气体物理爆炸、化学反应失控爆炸的总能量,而在BLEVE中,用液体过热能来估算爆炸能量更为准确.以Baum,Birk等实验的转化效率为基础,根据最大熵原理得出了碎片能量转化效率因子的概率密度符合伽马分布.由实例分析可知,BLEVE中基于过热能及效率因子的初速度预测方法可以有效地进行爆炸碎片危险的定量化评价.     

ESP电场粉尘高质量浓度区气流强制收集技术

针对电除尘器靠近收尘极板存在高质量浓度粉尘气流的事实,采用电除尘器末端加装吸风口,将靠近极板的气流强制等速吸入并进行高效净化,可以显著提高电除尘的收尘效率.为了准确描述电除尘器出口断面粉尘质量浓度分布的规律,从而得到吸风口吸入风量与除尘器除尘效率提高量之间的数量关系,采用有限差分法对电场粒子二维输运方程进行数值计算.得到电场各断面粉尘的分布结果,通过与实验模型实际测试得到断面浓度分布结果进行比较二者吻合较好,证明建立的输运方程正确,采用的数值计算方法可行.依据对实际电除尘器出口断面粉尘浓度数值模拟结果.并结合在电除尘器末端极板处加装强制等速吸风口流动规律的理论描述,得到吸风口高度与除尘效率提高量二者之间的数量关系,据此关系可以提出实现保障电除尘器达标排放所必须强制吸入的流量.     

电弧对弓网系统接触线温度的影响

为研究电弧位置及能量对弓网系统接触线温度的影响,利用COMSOLMultiphysics软件建立了弓网系统摩擦副温度场仿真模型,通过实验验证了模型的有效性.利用弓网电弧实验数据对高速、强电流条件下的电弧能量进行预测,并将预测结果应用到温度场仿真计算.研究结果表明:电弧能量及位置不同,对接触面温升影响很大.电弧位置对温度的影响有时大于电弧能量对温度的影响.淋雨环境下电弧燃弧时间短,燃弧个数更多,导致接触线最高温度比无雨时大,对接触面侵蚀更严重.     

谐振管形状对热声声场能量的影响

讨论了热声热机谐振管声场中基频能量的漂移现象,对不同形状谐振管中声场分布进行了理论研究,分析了声源在指数型号筒中输送声波的条件,指出其频率必须大于号筒截止频率.结果表明:a.指数型号筒具有抑制高低次谐波的作用;b.谐振管形状的配置原则为:在声源前面布置一段渐缩声管,然后依次是过渡声管、渐扩声管,这样就可以在谐振管中得到一定频带范围内(fc1＜f＜fc2)的声波频率,实现阻抗的匹配,符合整个声谐振管阻抗匹配要求;c.从实验上验证了把等截面谐振管变为变截面谐振管有助于对基频能量漂移的抑制.     

基于磁耦合共振的无线能量传输特性分析

为了提高磁耦合共振系统的能量传输效率,通过研究系统无线能量传输特性,探索了系统传输效率随耦合距离变化的规律。基于二端口网络分析方法,建立了磁耦合共振无线能量传输的等效电路模型,求解出共振系统发生频率分叉现象产生的条件以及最大效率时的频率表达式。通过数值仿真对共振系统传输特性进行了分析,揭示了系统的固有共振频率会随着耦合距离的增加,由两个相差较远的共振频率逐渐靠近,直至跨越临界条件,汇聚为一个共振频率的规律。实验结果与理论分析吻合,所建理论模型能够准确描述整个共振系统的能量传输特性。结论可为优化磁耦合共振无线能量传输系统工作效率提供理论依据。     

能量转化视角下的身体运动功能训练理论探讨

身体运动功能训练理论引入我国的时间较短,初期合作形式多为国家队优势项目,理论的说服力不足,国内学者对身体运动功能训练理论的认同感有待提高。但从人体能量转化视角对身体运动功能训练理论进行分析,可以发现:身体运动功能训练各环节的实用性和有效性均能在人体的能量储备、能量系统的输出功率和能量转化效率等方面得到科学性解释。身体运动功能训练理论是具有严谨科学性的理论和实践体系,是传统训练理论发展到一定阶段后的有益补充。     

液压挖掘机动臂势能再生系统的研究

为提高液压挖掘机的能量利用率,本文提出了一种新的动臂势能回收方法,把动臂下落时的回油腔通过回转马达连接到一个蓄能器,动臂下落时的势能转化为蓄能器的液压能,在动臂提升时蓄能器的液压能转化为动臂的势能。蓄能器的压力用来辅助驱动回转泵的转动,这样就可以减少回转马达功率的输入,通过调整马达的排量来控制动臂提升和下落的速度,利用两个液控单向阀来实现系统的保压。这种方法没有其他元件的能量转换回收效率高。通过仿真验证了这种方法的可行性,实现了动臂势能的回收,为动臂势能回收的实际应用提供了参考。     

基于循环统计量的幅值解调方法及应用

基于循环平稳基本理论,提出一种新的时变调幅信号处理方法.利用循环自相关函数切片对加性白噪声的自然免疫力,取信号特定循环频率处的循环自相关函数切片,可以提高信号的信噪比.当结合其他的解调方法对切片信号进行解调分析时,能够大大提高解调分析方法的抗噪能力.仿真和实验信号分析结果表明方法的有效性.     

内置压电臂流致振动能量收集研究

为了减少压电臂在水中的阻尼以及绝缘和腐蚀等问题,本文提出一种内置悬臂梁的水下压电能量收集装置。首先对带有质量块的压电臂进行了自由振动衰减实验,确定压电臂的固有频率、阻尼比以及机电耦合系数,得到了压电臂固有频率与阻尼比随负载电阻变化的规律。之后在水槽中进行了流致振动能量收集实验,通过调节流速大小,在同一流速下更换不同阻值负载,得到输出电压及功率随流速及电阻的变化规律。结果表明输出电压随着负载电阻的增大而增大,在某一流速下会产生锁频现象,使得输出电压及功率最大。数据分析得到各电阻的最大功率出现在U=0.816 m·s~(-1)处,系统的最大功率出现在电阻值为680 kΩ时。     

采暖地板对室内人体热辐射的理论计算模型

在基本假设和"人体柱"模型的基础上,建立采暖地板对室内人体热辐射的理论计算模型.利用该理论模型,对矩形等温地板的采暖辐射特性进行计算分析.结果表明,人体在室内不同位置所受到的热辐射量是不均匀的.在地板中心处,人体所受到的热辐射量最大,而在地板角点处,人体所受到的热辐射量最少.将人体工作和停留时间长的区域靠近地板中心区布置,可提高辐射采暖的能量利用效率;将热媒质从地板周边逐渐向中心盘旋引入,可使地板周边有较高的表面温度,提高室内辐射采暖的均匀性.     

微型肠道机器人扩张机构与能量接收线圈的设计与实验

研究并设计了一种新型扩张方式的能在肠道中运动和驻留的微型肠道机器人.该肠道机器人的扩张机构采用阿基米德螺线腿的方式进行扩张,扩张直径可达32 mm,变径比达到2.13.设计减速比为489的减速器,保证较大的输出转矩.对扩张机构的扩张臂进行力学分析,并通过实验测试了扩张机构的扩张力.进而,对能量接收线圈进行建模分析.结果表明:扩张机构扩张力的实验测试值与理论分析的整体趋势基本一致,最小扩张力为1.5 N,满足肠道扩张力的需求;优化线圈磁芯厚度、绕组层数以及绞线规格可以提高无线供能系统性能;当发射线圈驱动电流为1.4 A时,该接收线圈相应的传输功率为812 mW,能量传输效率为8.3%,能满足肠道机器人的功率要求.     

CaCl2浓度对感受态细胞转化效率的影响

对于E.coli菌株用8种不同浓度的CaC l2制备感受态细胞,然后转化各浓度的感受态细胞。实验结果表明,不同浓度CaC l2溶液处理所得到的感受态细胞,其转化效率有很大的不同。随着CaC l2浓度增高,转化效率也随之提高,在80m mol/L~100m mol/L时达到峰值,进一步提高CaC l2的浓度,转化效率急剧下降。还探讨了-70℃贮存时间对转化效率的影响。     

出光窗口对高密度LED性能影响的研究

针对LED高密度光源,探索了出光窗口对器件性能产生影响的原因.通过热学模拟与实物样品的物理性能测试,比较不同出光窗口对器件性能与可靠性的影响.结果表明：出光窗口可以增加LED芯片的散热通道,同时也会影响LED的可靠性;出光窗口会造成一部分光能量的损失,特别是拥有荧光转化功能的窗口,会因荧光转化而产生热量,且产生的热量会因为窗口基体材料的不同呈现不同的结果;荧光转换率高且热导率高的荧光材料,应用于高密度LED器件时,可有效降低荧光转换热量,且能加快荧光转换产生热量导出的速度,提高器件的发光效率与可靠性.     

渐缩式直锥形吸水室锥角对离心泵性能的影响

以立式离心泵渐缩式直锥形吸水室为研究对象,采用数值模拟方法,应用FLUENT软件,基于N-S方程,采用重整化k-ε模型、SIMPLE算法和MRF模型对设计工况下的9组离心泵模型进行了仿真分析,预测了泵的性能,研究了渐缩式直锥形吸水室内部的流动状况及其锥角对泵性能的影响.结果表明,靠近吸水室内壁面区域和靠近叶轮进口区域流场较紊乱且随吸水室锥角变大逐步加剧;吸水室中心线附近区域沿水流方向流速变化率不大,靠近内壁面区域沿水流方向流速变化率较大且随吸水室锥角变大流速变化率逐渐增加;泵的轴功率随着吸水室锥角的增大而变大,扬程和效率随着吸水室锥角的变大略有下降.通过仿真可以为直锥形吸水室的设计提供一定的理论参考.     

弹簧振子机械能守恒虚拟仿真实验的开发

为解决无法进行实验验证的困境,利用VB编程工具和计算机图形学相关技术开发出弹簧振子机械能守恒虚拟仿真实验,通过交互式手段动态模拟出弹簧振子振动过程中系统动能、弹性势能、重力势能三者相互转化的过程,使用者可以从瞬时能量值、能量柱状图、能量时间图三个不同维度形象地验证机械能守恒定律,加深对相关理论知识的学习和对实验规律的掌握,可为相应内容的教学提供强有力的支持。     

分子中alphaCH键对硝基芳香族炸药材料的能量迁移率的影响

利用密度泛函理论,在B3LYP∥6-31G(d)计算水平上对含alphaCH键的三硝基苯类炸药分子的电子结构和红外振动进行了理论计算,对相关的红外振动模式进行了理论归属.并计算了材料分子在alphaCH键邻位和对位处与硝基相关的门模式的能量迁移率,发现材料分子在alphaCH键邻位处与硝基相关的门模式的能量迁移率数值低于其在对位的数值.将计算结果与撞击感度实验值进行对比,发现当alphaCH键处取代基的结构相似时,分子在alphaCH键邻位的能量迁移率与撞击感度有较好的线性相关关系.将材料的能量迁移率的计算结果与用相同方法计算的分子的键离解能进行比较,发现alphaCH键邻位的能量迁移率与其C-NO2键离解能的数值都比对位的要小,且只有alphaCH键处取代基结构相似的分子的键离解能分别与撞击感度、与材料的能量迁移率有线性相关关系.可以认为:1三硝基苯环上的alphaCH键取代基对邻位NO2活性影响较大;2用低温下材料的能量迁移率或者最弱键离解能来理论预测含能材料的撞击感度都要受到材料分子在化学上的结构类别的影响.     

自由漂浮柔性空间机械臂抗扰控制

自由漂浮柔性空间机械臂的基座不受控,在外太空环境中不仅会受到如关节处摩擦力矩等匹配干扰的影响,还会受到如太阳辐射等非匹配干扰的影响.为了保证柔性空间机械臂系统的稳定及末端轨迹跟踪的精准,对其抗干扰控制方法进行研究.基于奇异摄动法,将柔性空间机械臂系统解耦为刚性与柔性子系统,将非匹配干扰转化为匹配干扰,以便在控制通道对其...     

空间操作臂的高效率动力学建模方法

为了减轻在无外力情况下,空间操作臂系统的操作臂与载体之间的动力学耦合作用,结合增广体、虚拟操作臂及动力学等价操作臂理论,将系统转化为一个具有等效运动学及动力学的基座固定的操作臂系统,使得固定基座操作臂系统的建模方法可以直接应用到空间操作臂系统中,将高效率动力学建模方法空间算子代数理论应用到空间操作臂系统建模中,从而解决空间操作臂系统动力学建模复杂及效率不高的问题,易于计算工作空间,为实时控制奠定了基础.     

汽轮机静叶表面水膜缝隙抽吸的试验研究

在气液两相流试验装置上,对汽轮机空心静叶表面水膜缝隙抽吸进行了试验研究,并结合两相流动数值方法对水滴沉积的径向分布进行了探讨.试验条件为:叶栅进口空气湿度为7%,水滴直径分布在1.5～201μm之间,抽吸缝隙宽度为1 mm,缝隙角度为45°.研究结果表明:吸力面上的抽吸缝在相对弧长约为0.5处具有最大的抽水效率,而压力面的抽吸缝隙越靠近尾缘处抽水效率越高,且压力面的缝隙抽水性能比吸力面的好,增加气流速度会引起抽水效率降低,增大缝隙抽吸压差可以提高抽水效率.另外,抽水效率沿着叶高方向是增加的.