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有限元计算与应变测试法在提升机卷筒裂纹监测中的应用

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矿山机械 2022年第2期50卷 21-25页

作者：田野熊健张玉凯徐翔洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司河南洛阳471039 国家矿山机械质量检验检测中心河南洛阳471039 洛阳正方圆重矿机械检验技术有限责任公司河南洛阳471039

针对某矿在提升机卷筒裂纹处增加加固钢板,原开裂部位不能目测检查,维修方案的有效性和可靠性无法及时验证的问题,依据加固后卷筒整体结构有限元计算结果,采用应变测试法对应力集中部位进行监测,验证了加固方案的可靠性,指出了为防止裂... 详细信息

针对某矿在提升机卷筒裂纹处增加加固钢板,原开裂部位不能目测检查,维修方案的有效性和可靠性无法及时验证的问题,依据加固后卷筒整体结构有限元计算结果,采用应变测试法对应力集中部位进行监测,验证了加固方案的可靠性,指出了为防止裂纹继续疲劳扩展或出现其他不可预知的状况,应在加固板的Mises应力和最大主应力处定期进行应变测试。

关键词：提升机卷筒裂纹有限元计算应变测试法

考虑材料复杂磁特性的铁心形变的磁–机械耦合有限元计算

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中国电机工程学报 2023年第S1期 286-294页

作者：李岱岩张艳丽王振张殿海教育部特种电机与高压电器重点实验室(沈阳工业大学)

电工钢片的磁致伸缩效应导致变压器、电机等铁心发生形变，引起振动噪声，而伴随着磁化产生的磁致伸缩现象会受到机械应力的影响，因此在计算铁心形变的磁–机械场计算中需要准确表征电工钢片的复杂磁致伸缩特性。该文在实验测量不同应... 详细信息

电工钢片的磁致伸缩效应导致变压器、电机等铁心发生形变，引起振动噪声，而伴随着磁化产生的磁致伸缩现象会受到机械应力的影响，因此在计算铁心形变的磁–机械场计算中需要准确表征电工钢片的复杂磁致伸缩特性。该文在实验测量不同应力下电工钢片磁致伸缩的各向异性特性基础上，详细分析考虑材料各向异性、磁应力敏感性及线磁致伸缩体积不变性质等复杂磁特性的磁–机械耦合方程，建立磁致伸缩预应变的等效节点载荷，并编制相应的有限元计算程序。最后，对一台叠片铁心实验模型进行形变计算与实验测试，实验结果验证了所提出的考虑磁致伸缩复杂特性的磁–机械耦合有限元计算方法的有效性。研究成果有助于推动我国具有自主版权的变压器等电工产品多物理场数值仿真计算程序的开发。

关键词：磁–机械耦合磁致伸缩各向异性应力有限元计算

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汽轮机转子有限元应力计算中网格划分的研究

汽轮机技术 2023年第6期65卷 406-408,450页

作者：冯宇雷李宗哲柳亦兵华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206

由于升级改造后的汽轮机机组的蒸汽温度和压力都将明显提高,使得对汽轮机转子的应力计算精度要求也随之提高。在实际应用中,某些关键部位的应力情况对转子整体强度起着决定性作用,但有限元应力计算中,关于这些关键部位的局部网格划分方... 详细信息

由于升级改造后的汽轮机机组的蒸汽温度和压力都将明显提高,使得对汽轮机转子的应力计算精度要求也随之提高。在实际应用中,某些关键部位的应力情况对转子整体强度起着决定性作用,但有限元应力计算中,关于这些关键部位的局部网格划分方法的讨论不充分,为了在得到精确的计算分析结果的同时,又不影响计算效率,选择合理的局部区域和网格尺寸很关键。以计算某型号亚临界汽轮机高压转子在稳态额定负荷工况下的应力分布情况为例,应用Ansys Workbench软件按不同的网格划分方式进行有限元计算,得出该型号汽轮机高压转子应力集中的危险部位的应力值结果,进行比较分析。总结出一套适合汽轮机机组升温改造项目的有限元应力计算方法。

关键词：有限元计算网格划分汽轮机转子

铁路路基桩板结构荷载扩散模式及有限元计算方法研究

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铁道标准设计 2022年第8期66卷 19-25页

作者：徐玉龙曾长贤郭建湖陈尚勇中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063

桩板结构由于具有优越的刚性特征,在软土、岩溶、采空区、短路基、交叉工程等条件复杂地区加固地基取得了良好效果,但因其荷载复杂、结构多次超静定,往往需借助国外商业有限元计算软件进行结构设计优化。采用理论研究与数值计算方法,对... 详细信息

桩板结构由于具有优越的刚性特征,在软土、岩溶、采空区、短路基、交叉工程等条件复杂地区加固地基取得了良好效果,但因其荷载复杂、结构多次超静定,往往需借助国外商业有限元计算软件进行结构设计优化。采用理论研究与数值计算方法,对路基桩板结构计算模型、荷载扩散模式、有限元计算方法进行研究。研究表明:桩板结构可借助温克尔弹性地基梁理论简化为二维梁-杆框架结构;路基基床结构与桩板结构组成的“上软下硬”双层地基结构体系下,路基各类荷载扩散至桩板结构上的扩散角范围为0°~30°;通过构建有限元理论框架下梁、杆单元刚度矩阵与温度等效荷载,自主编制了桩板结构V1.0结构计算软件,对比商业有限元软件与自编软件的内力与位移计算结果,显示两者高度吻合,可服务于工程设计。

关键词：铁路路基桩板结构结构设计荷载扩散有限元计算双层地基

超弹性结构的有限元计算及其在航空轮胎中的应用

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超弹性结构的有限元计算及其在航空轮胎中的应用

作者：张楠吉林大学

学位级别：硕士

在航空轮胎结构中,橡胶的体积占据整个结构的70%。由于橡胶的力学性能较为复杂,因此需要采取恰当的本构模型对其力学行为进行分析。本文重点研究了近似不可压缩超弹性橡胶结构的有限元求解问题,推导了不同的超弹性本构模型,最终实现了... 详细信息

在航空轮胎结构中,橡胶的体积占据整个结构的70%。由于橡胶的力学性能较为复杂,因此需要采取恰当的本构模型对其力学行为进行分析。本文重点研究了近似不可压缩超弹性橡胶结构的有限元求解问题,推导了不同的超弹性本构模型,最终实现了超弹性的有限元计算,并将其应用于航空轮胎的充气分析中,具体工作如下。第2章介绍了连续介质力学分析基础,包括有限变形理论,应变能密度与应力之间的关系。通过对应力和应变张量进行描述,得出了橡胶材料的超弹性本构通式,为接下来构造超弹性本构模型提供理论依据。第3章分别给出了 Neo-Hooke、Mooney-Rivlin、Yeoh以及Ogden的超弹性本构模型表达式,根据各个本构模型的应变能密度推导了相应的本构矩阵。然后对试验数据进行了处理,采用线性最小二乘法和Levenberg-Maquardt优化迭代算法对各个超弹性本构模型进行了材料参数拟合,模拟了超弹性材料的不同力学行为,为后续对超弹性橡胶进行有限元分析做铺垫。第4章,介绍了超弹性结构的有限元分析方法,推导了涉及位移场、静水压力场和体积改变率场的三场混合变分方程,并使用六面体和五面体两种单元进行离散。对于压力伴随问题,得出外载荷对位移的变分,获得了修正刚度矩阵和外载荷向量,得到了非线性有限元方程的求解步骤,完成了超弹性结构的有限元求解。第5章,介绍了超弹性材料的有限元求解,开发了各类超弹性本构模型求解器,基于先进的编程技术和现代化的开发环境,结合Pardiso求解器和VTK图形渲染等多种技术,实现对超弹性材料高效、准确地求解。对简单试件采用不同的超弹性本构模型分别进行了计算随后选择合适的超弹性本构模型应用于航空轮胎中,对其进行了充气分析,并将求解结果进行了对比。最后,总结了本文的主要工作,并对后续的研究工作进行了展望。

关键词：超弹性结构超弹性本构模型航空轮胎有限元计算

252kV GIS变电站外壳环流特性分析及有限元计算方法

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高压电器 2020年第12期56卷 51-58页

作者：张豪刘亚培徐凯宏刘书瀚黄冬冬李江涛平高集团有限公司河南平顶山467001 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049

GIS在投入运行时外壳产生的环流会引起设备发热,加剧设备绝缘老化,损坏测量保护设备,降低供电可靠性,因此具有重要的研究意义。文中以某252 kV GIS变电站为研究对象,首先,文中详细地分析了GIS变电站内的设备结构,提出了一种GIS断路器外... 详细信息

GIS在投入运行时外壳产生的环流会引起设备发热,加剧设备绝缘老化,损坏测量保护设备,降低供电可靠性,因此具有重要的研究意义。文中以某252 kV GIS变电站为研究对象,首先,文中详细地分析了GIS变电站内的设备结构,提出了一种GIS断路器外壳的环流模型;其次,文中提出了基于场—路耦合的GIS断路器外壳环流的有限元计算方法,并与电磁暂态仿真软件EMTP的计算结果进行了对比,验证了所提计算方法的准确性;最后,文中搭建了252 kV GIS变电站级仿真模型,计算在多种工况下GIS变电站外壳感应电压和环流分布情况,对实际变电站的环流计算和接地校核具有一定的指导意义。

关键词： GIS外壳环流故障分析 EMTP 有限元计算

高速旋转动力卡盘动态夹紧力的有限元计算方法

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华中科技大学学报（自然科学版） 2015年第3期43卷 7-11 27,27页

作者：王健健冯平法张建富闫培龙清华大学机械工程系北京100084 清华大学精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室北京100084 呼和浩特众环集团内蒙古呼和浩特010051

针对液压动力卡盘的设计和使用过程中,动态夹紧力理论计算模型过于复杂而导致适用性差的问题,提出了楔式动力卡盘动态夹紧力的有限元计算方法.该方法通过对拉杆施加螺栓预紧力,并分步加载,来模拟液压锁的作用,考虑了卡盘和工件刚度等因... 详细信息

针对液压动力卡盘的设计和使用过程中,动态夹紧力理论计算模型过于复杂而导致适用性差的问题,提出了楔式动力卡盘动态夹紧力的有限元计算方法.该方法通过对拉杆施加螺栓预紧力,并分步加载,来模拟液压锁的作用,考虑了卡盘和工件刚度等因素的影响,动态夹紧力的测量实验验证了该方法的有效性.基于该有限元计算方法,研究卡盘的使用参数、主要相对运动接触面间的摩擦系数、卡爪材料等对动态夹紧力的影响规律,为动力卡盘的优化设计提供技术支持.

关键词：卡盘有限元计算动态夹紧力刚度摩擦卡盘设计

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覆冰情况下输电线路有限元计算及其结构优化

电力系统保护与控制 2016年第8期44卷 99-106页

作者：王燕皇甫成杜志叶阮江军武汉大学电气工程学院湖北武汉430072 国网冀北电力有限公司北京100053

建立了塔-线耦合结构系统三维有限元力学计算模型。通过对覆冰输电线路耐张段位移及应力分布情况进行分析计算,提出了线路耐张段在一定风速与覆冰厚度条件下的临界失效曲线。经过多次计算并验证薄弱杆塔以及薄弱单元分布情况,得到了薄... 详细信息

建立了塔-线耦合结构系统三维有限元力学计算模型。通过对覆冰输电线路耐张段位移及应力分布情况进行分析计算,提出了线路耐张段在一定风速与覆冰厚度条件下的临界失效曲线。经过多次计算并验证薄弱杆塔以及薄弱单元分布情况,得到了薄弱位置的分布特点和规律。以发生覆冰倒塔事故的实际线路为研究对象,并以力学分析计算结果为依据,提出了有针对性地更换杆塔最薄弱处钢材以及在耐张段内薄弱处增加一基杆塔的线路改进方案。通过结构优化前后线路耐张段薄弱单元应力比值以及临界失效曲线的对比分析,证明了所提出改进方案的正确性和有效性。

关键词：塔-线系统有限元计算覆冰临界失效曲线结构优化

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冷却塔检测鉴定及有限元计算分析

防灾减灾工程学报 2017年第1期37卷 154-161页

作者：李娟卢亦焱杨醒乾刘纯武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072

某冷却塔已使用20多年,存在一定程度的老化和破损,对其外观缺陷、混凝土碳化程度、钢筋锈蚀程度及倾斜度等进行检测鉴定,应用有限元方法,计算该冷却塔在风荷载、温度作用、重力荷载单独作用和组合作用下的内力和变形,并取组合作用进行... 详细信息

某冷却塔已使用20多年,存在一定程度的老化和破损,对其外观缺陷、混凝土碳化程度、钢筋锈蚀程度及倾斜度等进行检测鉴定,应用有限元方法,计算该冷却塔在风荷载、温度作用、重力荷载单独作用和组合作用下的内力和变形,并取组合作用进行整体稳定性和局部稳定性分析,验算塔身裂缝发展情况。结果表明,冷却塔刚度、承载力、安全系数、整体稳定性和局部稳定性均能满足现行规范的规定,塔身裂缝除局部筒壁不满足最大裂缝宽度限制的要求外,其它范围均满足。根据检测鉴定及有限元计算结果,对冷却塔采用粘碳纤维布、混凝土表面防碳化处理、钢筋除锈防锈等加固补强措施。

关键词：冷却塔检测鉴定有限元计算加固