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新型3D负泊松比多孔材料胞元的弹性性能研究

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机械科学与技术 2024年第1期43卷 173-179页

作者：邓先溥班宝旺郄彦辉河北工业大学机械工程学院天津300130 唐钢国际工程技术有限公司河北唐山063000

空间负泊松比多孔材料优异的多向能量吸收和体积变化可调特性,使其在航空航天和军工设备等领域具有广阔的应用前景。论文设计了一种正交各向同性的新型空间负泊松比多孔材料的胞元结构(REC胞元),并对其进行了增强设计。利用有限元仿真... 详细信息

空间负泊松比多孔材料优异的多向能量吸收和体积变化可调特性,使其在航空航天和军工设备等领域具有广阔的应用前景。论文设计了一种正交各向同性的新型空间负泊松比多孔材料的胞元结构(REC胞元),并对其进行了增强设计。利用有限元仿真方法研究了胞元z向单轴压缩时的弹性力学行为,详细分析了几何参数对胞元无量纲弹性模量和泊松比的影响,并利用一组3D打印胞元试样的压缩试验对仿真结果进行了验证。所得结果可以为负泊松比多孔材料的功能设计和增强提供依据。

关键词：负泊松比多孔结构空间胞元有限元

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基于SVM的含缺陷20钢弯管爆破压力预测

中国安全科学学报 2023年第2期33卷 89-95页

作者：郄彦辉郭涛周凌志王昱河北工业大学机械工程学院天津300130 河北省特种设备监督检验研究院河北石家庄050061

为快速、精确预测含局部减薄缺陷的弯管爆破压力,首先验证显式非线性有限元模型的模拟精确性,然后以168组不同缺陷尺寸下20钢弯管爆破压力的有限元模拟数据作为学习样本,建立含局部减薄缺陷20钢弯管爆破压力预测的支持向量机(SVM)模型;... 详细信息

为快速、精确预测含局部减薄缺陷的弯管爆破压力,首先验证显式非线性有限元模型的模拟精确性,然后以168组不同缺陷尺寸下20钢弯管爆破压力的有限元模拟数据作为学习样本,建立含局部减薄缺陷20钢弯管爆破压力预测的支持向量机(SVM)模型;其次利用交叉验证(CV)、遗传算法(GA)、粒子群算法(PSO)分别优化SVM模型;最后分析对比用于预测弯管爆破压力的3种优化SVM模型与ASME B31G-2009、DNV RP-F101、SHELL 92等3种通用规范的计算误差。结果表明:CV-SVM、GA-SVM、PSO-SVM等3种模型的预测误差均小于3种规范的计算误差,其最大相对误差分别为-2.33%、-3.4%和1.94%;说明SVM模型用于预测弯管爆破压力时操作简单、计算时间短、预测精度高、工程实用性好。

关键词：支持向量机(SVM) 局部减薄缺陷 20钢弯管爆破压力交叉验证(CV) 遗传算法(GA) 粒子群算法(PSO)

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新型斜十字负泊松比结构弹性力学性能研究

机械强度 2023年第1期45卷 183-189页

作者：韩广郄彦辉班宝旺河北工业大学机械工程学院天津300401 唐钢国际工程技术股份有限公司唐山063000

负泊松比(Negative Poisson’s Ratio, NPR)结构优异的能量吸收和体积变化可调能力,使其在航空航天、生物医学和军工设备等领域具有广泛的应用前景。提出了一种水平和铅垂方向具有负泊松比特性而45°方向具有正泊松比特性的新型斜十字结... 详细信息

负泊松比(Negative Poisson’s Ratio, NPR)结构优异的能量吸收和体积变化可调能力,使其在航空航天、生物医学和军工设备等领域具有广泛的应用前景。提出了一种水平和铅垂方向具有负泊松比特性而45°方向具有正泊松比特性的新型斜十字结构,并利用能量法和卡氏第二定理,推导了该结构的等效弹性模量、等效泊松比及相对密度的解析表达式。利用有限元模拟和实验测试,验证了解析表达式的正确性。同时,给出了几何参数对结构等效弹性模量和泊松比的影响规律。研究结果完善了该类结构在力学性能方面的研究,为其在工程实际中的推广和应用提供了理论依据。

关键词：负泊松比力学性能拉胀结构胞元结构能量法

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内拱处含壁厚减薄缺陷弯头的爆破压力研究

工程爆破 2022年第3期28卷 11-16,23页

作者：周凌志王昱郄彦辉李乃文河北工业大学机械工程学院天津300130 河北省特种设备监督检验研究院石家庄050061

为研究壁厚减薄缺陷对弯头爆破压力的影响,在试验验证可靠性的基础上,建立了弯头内拱处含局部壁厚减薄缺陷爆破压力预测的显式非线性有限元模型,采用等效塑性应变失效作为弯头的失效准则,研究了缺陷尺寸对弯头爆破压力的影响。研究结果... 详细信息

为研究壁厚减薄缺陷对弯头爆破压力的影响,在试验验证可靠性的基础上,建立了弯头内拱处含局部壁厚减薄缺陷爆破压力预测的显式非线性有限元模型,采用等效塑性应变失效作为弯头的失效准则,研究了缺陷尺寸对弯头爆破压力的影响。研究结果表明:缺陷深度小于壁厚70%时,缺陷宽度对爆破压力的影响较小,但缺陷深度大于70%时,其影响较大不能忽略;缺陷长度的增加会导致爆破压力的减小,但二者不是线性关系;当缺陷长度小于15°时,爆破压力随缺陷长度增加降低较快,而缺陷长度大于15°时,爆破压力随缺陷长度增加降低趋缓;缺陷相对深度是影响爆破压力的主要因素,爆破压力会随着缺陷相对深度的增加而快速降低。

关键词：壁厚减薄弯头爆破压力显示非线性

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非线性载荷作用下圆形薄膜的有限变形分析

应用力学学报 2013年第2期30卷 147-152,297页

作者：张忠凯桑建兵郄彦辉河北工业大学天津300130

利用修改后的应变能函数分析了作为细胞层载体的超弹性薄膜在非线性载荷作用下的有限变形问题。运用打靶法对控制方程进行了求解,讨论了本构参数n和α对薄膜变形的影响。计算结果表明:本构参数的增大会对材料产生强化作用;由于非线性载... 详细信息

利用修改后的应变能函数分析了作为细胞层载体的超弹性薄膜在非线性载荷作用下的有限变形问题。运用打靶法对控制方程进行了求解,讨论了本构参数n和α对薄膜变形的影响。计算结果表明:本构参数的增大会对材料产生强化作用;由于非线性载荷的影响,本构参数在n=1附近,薄膜曲率的变化趋势会相反;随着本构参数的减小,薄膜的不稳定点会在薄膜达到较小膨胀体积时出现。

关键词：细胞力学圆形薄膜有限变形非线性载荷

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铝合金车轮的结构分析及优化

铝合金车轮的结构分析及优化

作者：郄彦辉河北工业大学

学位级别：硕士

本文简述了国内外汽车产品的发展及现状，剖析了目前汽车车轮的发展状况。在深入分析了钢制车轮性能的基础上，以降低耗油率、减轻材料重量和提高车轮的使用寿命为宗旨，详细说明了铝合金车轮的合理性和优越性。本文详细阐述了优化设... 详细信息

本文简述了国内外汽车产品的发展及现状，剖析了目前汽车车轮的发展状况。在深入分析了钢制车轮性能的基础上，以降低耗油率、减轻材料重量和提高车轮的使用寿命为宗旨，详细说明了铝合金车轮的合理性和优越性。本文详细阐述了优化设计的基本思想，计算步骤，力学基础及其在汽车工业中的应用;具体说明了有限元分析软件ANSYS的功能和它的开放式结构以及ANSYS的主要特点，此外，还对ANSYS的理论部分做了进一步的说明。着重介绍了应用ANSYS对铝合金车轮进行结构强度分析、优化设计的具体过程。本文所使用的车轮是按照轮辋的国家标准而构建的，而载荷是根据1997年中国汽车行业标准中的汽车轻合金车轮的性能要求和实验方法所规定的疲劳实验载荷所施加的。在车轮的构建上，本文采用了三维绘图软件UG，在UG中首先完成车轮几何建模，然后导入到ANSYS里面进行修改并进行有限元网格的划分，边界载荷的加入，材料特性的定义，对车轮进行强度分析。计算结果表明：最大应力值远小于铝合金车轮的需用盈利，强度储备很大，造成了材料的浪费，存在着进一步优化的潜力和必要。接着ANSYS中定义设计变量(分别为轮辋和轮辐的厚度)，确定设计目标(使车轮重量最小)，因最大应力不超过铝合金材料的许用应力为限，进行优化设计。结果表明：在不增加车轮最大应力值的情况下，优化后的铝合金车轮的应力分布更加合理，充分利用了材料，减轻了重量，降低了成本。本次研究结果显示了ANSYS在强度分析和优化设计中的作用和意义，应用ANSYS对车轮进行强度分析和优化设计方法适用于指导任何其它型号车轮的生产。

关键词：车轮强度分析优化设计有限单元法 ANSYS 铝合金汽车

新型稀土镁合金汽车电池的铸造工艺及性能研究

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特种铸造及有色合金 2019年第5期39卷 487-489页

作者：李海斌郄彦辉天津职业大学汽车工程学院河北工业大学机械工程学院

对不同成分Mg-Ga-Hg-Ce-Y新型稀土合金进行铸造工艺试验,并进行了耐腐蚀性能、充放电性能和显微组织分析。结果表明,同时添加Ce、Y的新型汽车电池稀土镁合金的腐蚀失重率,较不含Ce、Y和仅含Ce的合金分别减少25%、9%;同时添加Ce、Y的稀... 详细信息

对不同成分Mg-Ga-Hg-Ce-Y新型稀土合金进行铸造工艺试验,并进行了耐腐蚀性能、充放电性能和显微组织分析。结果表明,同时添加Ce、Y的新型汽车电池稀土镁合金的腐蚀失重率,较不含Ce、Y和仅含Ce的合金分别减少25%、9%;同时添加Ce、Y的稀土镁合金的放电容量保持率较不含Ce、Y和仅含Ce的合金分别提高5.4%、1.7%,表现出更佳的耐腐蚀性能和充放电性能。

关键词：汽车电池 Mg-Ga-Hg-Ce-Y合金耐腐蚀性能充放电性能

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双层复合结构对混凝土墙防护性能的模拟研究

河北工业大学学报 2022年第6期51卷 25-30页

作者：吴玮栋高星郄彦辉程聪河北工业大学机械工程学院天津300401 河北省特种设备监督检验研究院河北石家庄050061

为了减少承压设备在水压爆破试验过程中产生的高速碎片对实验室混凝土墙体的损坏,提出了一种由橡胶和钢板组成的双层防护结构,并依据显式非线性理论,利用LS-DYNA软件对该防护结构的防护效果进行了数值模拟研究。结果表明:1)爆炸产生的... 详细信息

为了减少承压设备在水压爆破试验过程中产生的高速碎片对实验室混凝土墙体的损坏,提出了一种由橡胶和钢板组成的双层防护结构,并依据显式非线性理论,利用LS-DYNA软件对该防护结构的防护效果进行了数值模拟研究。结果表明:1)爆炸产生的高速碎片冲击双层复合结构-混凝土墙体后,最终将会嵌入橡胶层内;2)双层复合结构能够保护墙体表面不受破坏,能够阻止混凝土墙体内部裂纹和背面裂纹的产生。

关键词：双层防护结构防护效果数值模拟橡胶混凝土

刮板输送机轨座的静态强度分析和疲劳寿命仿真预测研究

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矿山机械 2010年第24期38卷 44-47页

作者：郄彦辉李玉霞刘波李伦河北工业大学机械工程学院天津300130 石家庄铁路运输学校

在刮板输送机轨座力学分析的基础上,对其进行了静强度分析,并进行疲劳寿命的仿真计算,预测了理想情况下轨座的疲劳寿命。通过对轨座疲劳寿命的灵敏度分析,研究了各种机加工方法和工艺处理方法对使用寿命的影响,提出了提高轨座疲劳寿命... 详细信息

在刮板输送机轨座力学分析的基础上,对其进行了静强度分析,并进行疲劳寿命的仿真计算,预测了理想情况下轨座的疲劳寿命。通过对轨座疲劳寿命的灵敏度分析,研究了各种机加工方法和工艺处理方法对使用寿命的影响,提出了提高轨座疲劳寿命的机加工方法和工艺措施。

关键词：刮板输送机疲劳寿命预估静态强度分析轨座