三段式Halbach阵列永磁电机解析建模与研究

针对传统子域模型在分析电机电磁性能时无法考虑软磁材料磁导率的缺陷,提出了一种考虑软磁材料磁导率为具体值的三段式Halbach阵列永磁电机多层解析模型。根据内部激励源和媒介的不同,将永磁电机全域划分成Halbach阵列永磁体层、气隙层、定子齿尖层和电枢绕组层4类磁场求解层。利用柯西乘积和复数形式的傅里叶级数来描述磁场求解层中媒介磁导率分布情况。基于麦克斯韦方程组建立了每个磁场求解层的拉普拉斯方程或泊松方程,结合边界条件求解出每个磁场求解层的磁矢位。利用多层解析模型计算了电机的气隙磁密、空载反电动势和输出转矩等电磁特性,并与有限元模型计算结果进行了对比。计算结果表明：多层解析模型和有限元模型计算得到的气隙磁密波形吻合得很好,两者的空载反电动势峰值和输出转矩平均值的相对误差均小于1%,证明了多层解析模型的正确性。最后利用多层解析模型研究了槽开口宽度、磁极宽度和充磁夹角对电机输出转矩的影响规律,给出了输出转矩最优的设计方案。仿真结果表明：优化后的输出转矩脉动削减了75.7%,证明所提出的多层解析模型不仅计算准确而且计算速度快,在电机的初始设计和电磁性能影响规律的探究上具有明显的优势。     

双金属复合管结构压弯承载性能试验研究

为了研究双金属复合管的压弯承载性能,考虑试件偏心距和长细比这两个参数,对7个液压成型的X65/316L双金属复合管试件进行了试验研究．试验内容包括材性测试、几何初始缺陷3D扫描测量和压弯承载力试验．通过对比各试件的受力过程、破坏形态及数据结果,分析试件长细比和荷载偏心距对复合管压弯承载性能的影响．试验结果表明：试件在压弯荷载作用下的破坏模式为整体失稳破坏,试件达到极限荷载后具有良好的塑性变形能力．长细比越大,试件越容易发生失稳破坏,试件的弹性变形阶段越短,刚度和承载力均显著降低;而偏心距越大,试件承载力明显下降,试件刚度则略微降低．在此基础上,基于换算截面法对复合管截面进行等效换算,然后根据《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)中a类截面钢管的压弯失稳承载力公式计算复合管极限承载力,并将承载力试验结果与换算截面法计算值相比较．对比结果表明采用换算截面法考虑衬管的贡献计算得到的复合管压弯试件承载力与试验值吻合较好,平均误差小于10%且偏于安全．对比分析表明采用换算截面法设计双金属复合管能更好地考虑衬管的承载能力,研究成果可为此类构件在设计及相关工程的应用提供一定参考．     

0-3表面复合型BaTiO3-ZnO压电复合陶瓷的压电性能有限元分析

为了从多物理场耦合的角度解释弥散分布于其中的ZnO非均匀局域结构对陶瓷基体压电性能的增强机理,运用COMSOL Multiphysics结构力学模块中的压电设备模块,对ZnO复合表面0-3型BaTiO₃压电复合陶瓷进行有限元仿真分析。结果表明：弥散分布的ZnO非均匀局域结构导致整个样品性能分布不均匀,即在ZnO附近,同时获得小的压电应力和较大的压电极化强度;通过增加样品的孔数目和弥散度等方式,可以改善模拟的BaTiO₃陶瓷性能的不均匀性,进而获得BaTiO₃复合陶瓷均匀的增强压电性能。研究结果为BaTiO₃陶瓷电性能的优化提供了新思路。     

Mg2+掺杂对锰酸锂正极材料电化学性能的影响

尖晶石型LiMn₂O₄正极材料的电压平台高、原料来源丰富、生产成本低廉,但由于Jahn-Teller效应导致晶格畸变和Mn³⁺歧化分解导致过渡金属锰的溶解严重影响电池的循环性能。本文探究了不同Mg²⁺掺杂量对LiMn₂O₄正极材料电化学性能的影响。采用高温固相法制备了LiMg₍(x))Mn₍(2-x))O₄(x=0,0.01,0.03,0.05)样品,并对其组织结构和电化学性能进行分析。结果表明,所有样品均为立方尖晶石结构,呈截断八面体形貌。电化学性能测试表明,当x=0.03时,LiMg_0.03Mn_1.97O₄样品在0.2 C下具有较高的放电比容量和最高的首次库伦效率(98.44%),循环稳定性最佳;在0.5 C下循环100圈后仍具有119.3 mAh/g的放电比容量,容量保持率高达92.62%。     

雀替型阻尼器加固箍头榫木框架结构的抗震性能

为研究广府古建筑木结构的抗震性能及加固方法,采用菠萝格木材,设计并制作了两榀不同结构形式的典型广府木祠堂箍头榫框架,提出并制作了用于木结构榫卯节点加固的雀替型阻尼器,对雀替型阻尼器加固前后的木框架进行低周往复荷载试验,研究结构的抗震性能及阻尼器的加固效果。研究结果表明：阻尼器可以弥补初次加载产生的损伤,在转角不大时给残损的榫卯节点提供较高的初始刚度,并在榫卯节点自身开始闭合时与之协同受力,提高节点刚度、极限承载能力和耗能能力,使得加固试件的极限承载能力高于未加固试件;未加固试件经过加载,出现了榫卯脱离、榫卯局部压屈现象,加固试件的破坏形式主要为榫卯脱离、榫卯局部压屈和竖向顺纹劈裂裂缝;各节点的滞回曲线呈现明显的“捏缩”现象,榫卯节点强度退化系数均大于0.83,在循环荷载作用下表现出稳定的承载性能,随节点转角的增大,各节点的环线刚度、等效粘滞阻尼系数呈现逐渐减小并趋于稳定的趋势;边跨框架试件节点的等效粘滞阻尼系数逐渐稳定于0.1～0.2,而中跨框架试件节点的等效粘滞阻尼系数逐渐稳定于0.05～0.1,且经过阻尼器加固,边跨框架与中跨框架试件的总滞回耗能分别提高了67%和19%。     

咬合管幕结构的抗弯性能及影响参数分析

依托咬合管幕结构的抗弯性能试验,利用ABAQUS有限元软件建立了咬合管幕结构模型,在对模型的准确性进行验证的基础上,对咬合管幕结构在集中荷载作用下的抗弯性能进行分析.选取咬合距离、钢管直径、钢管壁厚及钢筋直径进行研究,得到不同参数组合下结构的抗弯承载力水平.结果表明：加载过程中,钢管与核心混凝土中存在明显的应力重分布,咬合管幕结构具有良好的抗弯性能,钢管直径是影响咬合管幕结构抗弯性能的主要因素,当钢管直径增加45.7%时,结构抗弯承载力最大可提高294.3%.     

震区中小跨径桥梁墩柱配筋率取值范围

为研究配筋率对钢筋混凝土桥梁延性抗震性能的影响,并在不同设防烈度对主筋配筋率的合理取值进行细分。以钢筋混凝土桥梁为研究对象,通过拟静力模型试验与有限元数值分析的方法,研究竖向钢筋(主筋)配筋率对桥墩延性的影响,提出典型桥墩的多级性能水平量化指标;并探究在氯离子侵蚀的恶劣环境下,不同配筋率对桥梁抗震性能所带来的影响,从而对氯离子侵蚀环境下的震区中小跨径桥梁墩柱配筋率取值范围提供参考建议。结果表明：考虑氯离子侵蚀作用下的恢复力模型能够较好地反映刚度的退化特性,墩柱的最佳配筋率取值范围为1.11%～2.72%;当加速度为0.3g(g为重力加速度)时,仅从配筋率的角度已无法满足墩柱的损伤指标,建议采用减隔震体系进行抗震设计,如采用延性体系时配筋率不得小于2.64%。研究结果可为中小跨径连续桥梁抗震设计提供参考。     

燃料电池离心式空压机性能衰减特性试验研究

为了获取燃料电池空压机性能衰减特性、提高其使用寿命,针对一款自主开发的燃料电池空压机开展了耐久性试验研究.结合燃料电池汽车实际道路循环工况特征,构建了一种接近真实道路循环工况的空压机寿命测试工况,并开展了4 000 h的空压机耐久性试验,采集了不同磨合时间段的空压机性能与运行参数.通过耐久试验数据分析,明确了空压机性能衰减规律及其影响因素.除磨合时间外,空压机性能衰减主要受转速和压力的影响,其中压力衰减随转速增加而增大,衰减速度随磨合时间增加先快后慢;空气流量衰减对转速和压力均很敏感,衰减速度随磨合时间基本保持不变.磨合4 000 h后,在额定工况下空压机的出口压力和空气流量衰减最大分别达到7.5%和29.7%.     

砂土中螺旋桩在斜拉荷载作用下的承载性能

为研究斜拉荷载倾斜角度和叶片埋深对螺旋桩极限承载力的影响,基于ABAQUS软件构建了砂土中螺旋桩的有限元模型,通过螺旋桩水平承载机理砂箱试验与竖向拉拔试验数据,对模型的准确性和可行性进行验证。设置4组不同叶片埋深的螺旋桩模型,分别施加不同角度的斜拉荷载,探讨了砂土地基中螺旋桩的承载性能与斜拉角度、叶片埋深的相关性。结果表明:砂土中螺旋桩的极限承载力随着斜拉角度的增大不断减小;当斜拉角度小于30°时,螺旋桩极限承载力与斜拉角度的关系曲线近似呈线性;螺旋桩极限承载力存在一个临界埋深比,当埋深比大于等于4时,承载力不随埋深比的增大而变化。推导了深埋状态下螺旋桩受斜拉荷载作用的极限承载力公式,经验证该公式能较好反映螺旋桩极限承载力随斜拉角度增大而逐渐下降的规律。     

嫣紫萝卜色素的提取及其性能研究

报道了嫣紫萝卜色素的提取方法、工艺条件及其性能研究结果．