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关键词： 光互连   微尺度焊点   对准偏移   耦合效率   灰色关联   BP神经网络  

摘要： 光互连技术因其抗干扰能力强、互连密度高、传输功耗低等优势,已成为克服电互连所面临难题的重要研究方向。然而,因光路对准偏移导致的光耦合损耗问题与光器件的微尺度焊点可靠性问题一直是光互连技术面临的主要困难和挑战。对此,本文以光互连模块为研究对象,研究了弯扭和弯振复合载荷下光互连模块中微尺度焊点应力应变以及光互连模块关键位置耦合效率,主要分为以下四分部内容: 首先,基于ANSYS软件建立了光互连模块有限元分析模型,对模型施加了弯曲-扭转复合载荷,分析了微尺度焊点的应力应变分布规律,以及关键位置的X、Y、Z方向及角度对准偏移,并通过ZEMAX软件计算出了耦合效率。利用正交试验法设计了16组实验,通过极差和方差分析得到了影响排序和显著性,并通过灰色关联法进行了双目标优化。结果表明:影响微尺度焊点应力和关键位置耦合效率的焊点形态参数大小排序分别为:焊点体积>焊点高度>焊盘直径,焊点高度>焊盘直径>焊点体积;置信度90%下,焊点体积对微尺度焊点应力的影响具有显著性,焊点高度对关键位置耦合效率的影响具有显著性;双目标优化后,微尺度焊点应力降低了47.6%,耦合效率提升了6.22%。 其次,对模型施加了弯曲-随机振动复合载荷并进行了仿真分析。结果表明:影响微尺度焊点应力和关键位置耦合效率的焊点形态参数大小排序分别为:焊点体积>焊点高度>焊盘直径,焊点高度>焊盘直径>焊点体积;置信度90%下,焊点高度、焊点体积对微尺度焊点应力的影响具有显著性,焊点高度对关键位置耦合效率的影响具有显著性;双目标优化后,微尺度焊点应力降低了43.5%,耦合效率提升了6.17%。 再次,建立CIWOA-BP神经网络实现了微尺度焊点应力和关键位置耦合效率的预测。结果表明:在4种输出值的预测中,CIWOA-BP神经网络的预测最大相对误差分别为3.444%、0.851%、8.057%及2.212%,均比标准BP神经网络更好,表明了CIWOA-BP神经网络的预测结果更准确。 最后,制作了相应的实验样件,进行了光互连模块弯扭复合加载和弯振复合加载实验。实验结果表明:在两种复合载荷下,光互连模块测试点1和测试点2的相对误差均不大于15%,验证了有限元仿真结果的准确性。

关键词： TBM刀盘   静力学分析   应力强度因子  

摘要： 以某实际工程刀盘为例,利用ANSYS Workbench对TBM刀盘结构在典型工况下进行静力学分析,得到3处薄弱位置,在刀盘薄弱位置引入预制裂纹,后改变裂纹形状比,得到不同位置裂纹随形状比改变时应力强度因子的分布变化。结果表明,正滚刀刀座处主要裂纹是开裂式且主要往深度方向扩展,边滚刀刀座处第一种裂纹类型应力强度因子呈现负值,而后两种裂纹数值都在6 MPa·mm 1/2以下,说明裂纹扩展不是该处的主要失效形式。该研究可为刀盘设计过程中裂纹扩展和寿命预测领域提供参考,对延长刀盘寿命,减少工程中的经济损失有重要意义。

关键词： T梁桥   空中爆炸   接触爆炸   内爆炸   钢筋混凝土   毁伤效应  

摘要： 目的研究不同打击模式下钢筋混凝土预应力T梁桥的毁伤效应,为钢筋混凝土预应力T梁桥的毁伤评估及打击决策提供参考。方法通过数值仿真研究某弹药装药空中爆炸、接触爆炸和内爆炸3种打击模式下,钢筋混凝土预应力T梁桥的毁伤效应。结果不同打击模式下钢筋混凝土预应力T梁桥的毁伤模式差异较大:空中爆炸和接触爆炸桥梁主要发生桥面破孔及塑性变形;内爆炸桥梁除桥面发生层裂破碎外,T梁腹板及横隔梁也发生外凸变形、混凝土崩塌破坏等。结论半密闭空间内爆炸T梁桥的毁伤效果要优于桥面接触爆炸和空中爆炸。

关键词： 冲击载荷   冲击脉冲   可靠性   帕斯瓦尔定理   应力-强度干涉模型  

摘要： 提出了一种基于能量法计算冲击载荷条件下结构可靠度的新方法。利用该方法,首先分析假设冲击载荷信号的波形形式,给出冲击载荷信号的时域表达式,在能量守恒的基础上,由帕斯瓦尔定理计算冲击载荷作用在结构上的能量大小,计算冲击载荷使结构产生应力的表达式,基于应力强度干涉模型推导出冲击载荷条件下的结构可靠度模型,并通过具体算例对所建模型的有效性进行验证和分析。结果表明,该模型能有效计算结构的可靠度,对冲击载荷作用下的机械结构可靠性分析具有一定的指导意义。

关键词： 卷破波浪   雷诺平均Navier-Stokes方程   湍流模型   破碎波浪载荷   海洋平台  

摘要： 本文利用开源计算流体力学软件OpenFOAM,数值模拟极限海浪环境下卷破波浪和非破碎波浪对海洋平台立柱的影响,目的是对比分析立柱在上述两种波浪类型下的波浪载荷及结构应力的变化情况。基于雷诺平均Navier-Stokes方程结合k-ωSST湍流模型对流体质点运动方程进行求解。通过数值结果发现,在相同设计波浪参数输入下,作用在海洋平台立柱上的卷破波浪载荷远远高于非破碎波浪载荷。立柱各个结构在非破碎波浪载荷作用下的最大应力值均小于材料的屈服极限。然而,在卷破波浪载荷作用下,部分结构受到的最大应力超过了材料的屈服极限,不满足结构安全要求。因此,在海洋结构物安全设计中需要考虑卷破波浪载荷对结构强度的影响,以确保结构具有足够的安全裕度。

关键词： 瓦斯爆炸冲击   地应力   动静载荷   巷道壁面   损伤  

摘要： 为了解决瓦斯爆炸事故中的深部高地应力巷道壁面破坏问题,采用LS-Dyna软件,建立巷道壁面动力响应损伤数学模型和物理分析模型,分析瓦斯爆炸冲击-地应力动静载荷作用下的巷道壁面位移、应力和损伤特征,并研究瓦斯爆炸冲击-不同地应力(水平地应力和垂直地应力)动静载荷下巷道壁面的响应和损伤特性。结果表明:高地应力造成了壁面的初始损伤变形,隅角处的应力集中和初始损伤最大,但是其在瓦斯爆炸过程中,动力响应小于顶板处;在瓦斯爆炸冲击-地应力动静载荷作用下,巷道各个部位的损伤应变随着地应力升高而增加,其中隅角处的损伤度受影响最大且损伤最为严重,其次为顶板位置;地应力升高会使壁面初始损伤变形更为严重,但是明显削弱了爆炸冲击波在围岩中的传播。

关键词： 复合材料筒状结构   层间应力   解析模型   各向异性   热应力   热膨胀变形  

摘要： 多层复合材料筒状结构的残余应力可造成内部分层、结构失稳等,有必要结合理论和实验等研究其内部应力形成机制。基于各向异性线弹性本构和平面应力假设,建立了温度载荷作用下多层复合材料筒状结构内部应力的预测模型,并通过有限元仿真和热膨胀变形测试对模型有效性进行了校核和验证。结果表明:筒状结构环向的热膨胀变形从内层到外层逐渐增大,其中内层附近环向热膨胀系数低于面内热膨胀系数、外层附近环向热膨胀系数则高于面内热膨胀系数。在此基础上,结合模型理论分析揭示了层间应力对多层复合材料筒状结构的热膨胀变形行为的影响机制。在筒状结构形式下,温度加载引起的层间应力由一个涉及热膨胀系数和弹性参数的热力耦合项决定;由于多层复合材料面内与面外热膨胀系数存在差异,该应力耦合项不为0,从而在温度加载下形成了层间应力并影响了环向膨胀变形行为。基于上述认识,提出了调控多层复合材料筒状结构层间应力的有效措施。本文对揭示多层复合材料筒状结构的层间开裂物理机制、优化其热力匹配设计等具有重要意义。

关键词： 悬挂式驱动部   花键联接   挠度变形  

摘要： 花键联接的悬挂式驱动部相对于联轴器联接的落地式驱动部,所占空间小,不需要打地基,与传动机架一体设计。在相同工作状态下,对于花键联接、单键联接、联轴器联接3种方式,从发生故障的频率、使用精度及使用效果方面来看,花键联接性价比相对较高。但花键联接也存在一定的问题,由于在工作过程中滚筒轴会产生挠度变形,在花键联接处发生交变载荷,从而导致滚筒轴和花键的受力状态发生改变,造成滚筒轴和花键之间磨损加剧。因此需要将滚筒轴与花键联接的部位进行一定的优化改进,以此来减轻由滚筒轴挠度变形引起的磨损。

关键词： 平盖   有限元分析   开孔接管  

摘要： 对某分离器气体出口管口平盖开孔接管结构承受内压和管口载荷进行了有限元应力分析,该管口结构不但包括直管,还包括弯头,在直管上还有排气开孔接管。分析结果表明最大应力出现在支管与主管连接处,强度校核时不应忽略小直径支管。

关键词： 有限元法   钻杆螺纹   双顶结构   复合载荷   应力分析  

摘要： 基于有限元分析法建立了钻杆接头模型,对比分析了钻杆双顶结构和无双顶结构的钻杆接头在上扣扭矩、轴向载荷、弯曲扭矩复合载荷作用下螺纹接触面的受力状态和应力分布情况。结果表明:复合载荷作用下2种结构接头受拉面螺纹应力大于受压面螺纹,双顶结构螺纹应力小于无双顶结构;无双顶结构的受压面螺纹应力分布呈现两头大、中间小的不均匀状态,双顶结构螺纹应力分布较为稳定。