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关键词： 第一性原理   应力作用   铌酸钾钠   性能  

摘要： 基于密度泛函的第一性原理计算了各向同性应力下铌酸钾钠的电子结构和光学性质。结果表明:在各向同性应力作用下铌酸钾钠表现出正交相结构。当压应力从0 GPa增大到25 GPa时,晶格常数a、b、c都相应减小。拉应力从0~-25 GPa时,晶格常数a从3.96Å增大到6.14Å,b、c都经历先增大后减小的趋势。在0 GPa到25 GPa压应力下,铌酸钾钠带隙宽度从2.38 eV逐渐减小至2.06 eV。在0~-25 GPa拉应力作用下带隙宽度表现出跳跃性的趋势。施加拉应力时0 eV附近态密度有所增加,价带顶和导带底的电子轨道向费米能级靠近。随着压应力的增加,介电函数实部最大峰值略有减小,且出现了最大峰值向高能量方向移动的现象。拉应力作用下铌酸钾钠的静态介电常数从4.50减小到2.24。

关键词： 燃气轮机   过盈配合   载荷分布   间隙配合   刚度分析   有限元仿真   RomaxDesigner  

摘要： 为了探究轴承配合特性对其刚度及载荷分布的影响规律,针对某型燃气轮机高压转子前支承轴承刚度特性进行了理论与仿真计算。首先,综合考虑了配合方式、离心力、温度、载荷以及动压润滑油膜等因素,建立了考虑配合效应的轴承静态刚度计算模型,并初步分析了各因素对轴承载荷分布与刚度的影响机制;然后,根据实际的参数建立了轴承-转子-轴承座有限元模型,研究了不同配合方式对内外圈刚度的影响,同时,提出了“均匀度”概念表征载荷分布特性,并且研究了不同工况下轴承的赫兹、油膜及综合刚度的变化规律;最后,基于RomaxDesigner软件,使用有限元缩聚方法建立了包含鼠笼弹支结构的精细化模型,并利用Spin模块进行了动态接触分析;通过对比不同工况下RomaxDesigner仿真结果与理论计算、有限元分析结果,验证了计算模型的可靠性。研究结果表明:在20000 r/min工况下,当过盈量从0μm增至30μm时,内圈刚度提升了31.04%,同时改善了载荷分布均匀性;而间隙量从0μm增至30μm时,外圈刚度降低了18.63%,并且应力集中现象加剧;通过RomaxDesigner仿真与有限元分析对比验证,轴承刚度在不同载荷及转速下的最大误差仅为5.52%;在装配过程中应该使均匀度控制在0.501~0.515之间,即通过调整配合公差和预紧力使装配间隙量控制在20μm以内,以有效避免材料过早失效。该研究可为轴承初始配合的精确设计与计算提供理论依据和参考。

关键词： 钢筋混凝土   剪力   桁架模型   粘结应力   应变  

摘要： 软化桁架模型采用修改后的材料本构关系计算钢筋混凝土构件在剪力作用下的反应,本质上是一种等效单元法。这种方法不能直观反映内部真实应力且计算过程较复杂。该研究基于考虑粘结应力影响的桁架模型,采用未经修改的钢筋和混凝土的本构关系,提出了一种直接计算钢筋混凝土(RC)膜单元在剪力作用下反应的方法。基于考虑粘结应力的桁架模型计算出混凝土和钢筋中的最大应力;基于混凝土的本构关系计算出单元的主压应变;建立起钢筋的最大拉应力和单元的主拉应变之间的联系。和实验数据的对比显示,该方法可以较好的预测RC膜单元在剪力作用下的应变,并直接通过钢筋和混凝土的最大应力判断单元的破坏。此外,不同破坏形式的变形特点也可以从预测的应力-应变曲线上清晰反映出来。该方法物理意义明确、计算过程简单,可以应用于RC膜单元在剪力作用下反应的计算,使单元的破坏过程更容易理解。

关键词： 装配式建筑   模壳剪力墙   高层住宅  

摘要： 随着装配式建造模式的快速发展,模壳剪力墙在建筑行业中得到广泛应用。以海口市琼山区博雅片区城市更新项目为例,系统总结高层建筑模壳剪力墙体系的施工流程,验证该体系的可行性,为同类装配式工程提供参考。

关键词： 搅拌摩擦焊   摩擦扭矩   焊接温度场   封焊   7075铝合金  

摘要： 搅拌摩擦焊接过程中,摩擦扭矩和焊接温度场反映了母材的塑性变形状态。本工作对7075-T6铝合金无缝管环形焊缝进行封焊,采用主轴电机电压电流(Voltage and current of main shaft motor,VCMSM)法计算出不同摩擦转速、焊接速度和焊接顺序下搅拌摩擦焊过程中搅拌头与母材间的摩擦扭矩,并对焊缝温度进行采集。结果表明,摩擦扭矩在经历两次波动后逐渐趋于稳定并建立稳定摩擦的趋势,摩擦扭矩波动较小的工艺参数焊缝成形较好;焊接过程温度峰值主要受到工艺参数的影响,前进侧在管件内侧焊接温度峰值比前进侧在外侧更高。

关键词： 层合复合材料结构   疲劳剩余强度   冲击后疲劳   机器学习  

摘要： 玻璃纤维增强复合材料广泛应用于海上风机叶片,但对低速冲击极为敏感,易导致内部损伤并加速疲劳剩余强度退化.为高效预测含冲击损伤玻璃纤维增强复合材料的疲劳剩余强度,系统开展了落锤冲击、拉-拉疲劳及准静态拉伸试验,并提出了基于机器学习的预测方法.设计了6种铺层顺序和3种纤维体积分数的试样,基于试验建立了疲劳剩余强度数据集.推导了铺层顺序为[45°/-45°]_(2s)和[0°/90°]_(2s)的层合板的强度退化模型,结果表明铺层顺序与纤维含量对剩余强度演化具有显著影响.进一步地,构建了基于支持向量机、随机森林、反向传播神经网络和贝叶斯神经网络的4种机器学习预测模型.其中,针对小样本条件下易出现的过拟合问题,并兼顾工程应用中对不确定性量化和概率建模的需求,重点提出了一种基于贝叶斯神经网络的冲击后疲劳剩余强度预测方法.为使机器学习模型能够准确识别具有独立性和非连续性的参数,开展了特征工程:采用独热编码对铺层顺序进行有效表征,并对冲击能量等连续输入特征实施Z-score归一化处理.为准确评估含初始冲击损伤的玻璃纤维增强复合材料层合板的疲劳剩余强度,选取冲击能量、铺层顺序、玻璃纤维含量及疲劳应力水平作为机器学习模型的输入特征开展冲击后疲劳剩余强度预测.分析结果表明,所有机器学习模型的剩余强度预测误差总体控制在20%以内,其中贝叶斯神经网络模型在预测精度和稳定性方面表现最佳,平均决定系数R^(2)达到0.9565.

关键词： 强度折减法   有限元分析   边坡稳定性   临界安全系数  

摘要： 基于贵州省毕节市某水库堤坝的工程案例,本研究使用COMSOL Multiphysics 6.3有限元分析软件构建了渗流-应力耦合仿真模型,并应用强度折减法(SSR)分析堤坝边坡稳定性。借助于辨识饱和与非饱和土体的力学与水力属性,使用隐式梯度非局部塑性模型(长度尺度lint=0.1 m),仿真渗流作用对土体强度退化的影响规律,并得到堤坝的临界安全系数(FOS)。结果表明,孔隙压力分布与达西定律理论解误差小于1%,潜水面位置与渗流高度(4 m)一致;当FOS增至1.92时,塑性应变带贯通坝体中部,最大位移陡增至12.5 mm,模型因失稳不收敛,验证了临界状态的准确性。参照《碾压式土石坝设计规范》(SL 274—2020),所评估堤坝安全裕度达28%,符合规范要求。本研究为复杂水文地质条件下堤坝稳定性评价与加固策略优化提供了坚实的理论基础。

关键词： 分布式光伏   光伏并网   配电网   电压稳定  

摘要： 随着分布式光伏发电规模的不断扩大,其并网对配电网电压稳定性提出了更高要求。对此,基于光伏发电处理特性,分析了分布式光伏并网条件下配电网电压波动原因,包括逆变控制特性、线路阻抗及无功分布对电压稳定的影响,探讨了基于逆变器无功调节、分层电压控制及储能协同的电压稳定提高措施,提出优化无功控制策略与智能调度体系的技术路径,以提高配电网的电压支撑能力和动态稳定性能,为高比例光伏并网背景下的配电网安全运行提供工程参考。

关键词： 高位腰椎管狭窄症   脊柱内镜   椎管减压术   生物力学   有限元分析  

摘要： 背景:高位腰椎管狭窄症是一种复杂的脊柱退行性疾病,针对发生在高位腰椎(L1-L4)的狭窄,手术选择尤为复杂,现有微创手术各具优缺点,目前鲜有对于治疗高位腰椎管狭窄症不同手术方式生物力学对比及有限元分析的相关研究报道。目的:分析脊柱内镜下单侧入路双侧减压术、经椎间孔入路内镜下腰椎椎管减压术及交叉过顶减压术治疗高位腰椎管狭窄症的生物力学特点,评估3种手术方式在治疗高位腰椎管狭窄症中的可靠性与有效性,为临床决策提供生物力学证据支持。方法:选择1名健康男性志愿者的腰椎CT图像,借助Mimics、Geomagic、Solidworks和Ansys等软件构建正常L1-L5腰椎节段的有限元模型M0。选择具有代表高位腰椎特点的L2-L3节段,在此基础上分别建立脊柱内镜下单侧入路双侧减压手术模型M1,经椎间孔入路内镜下腰椎椎管减压手术模型M2及交叉过顶减压手术模型M3。使用软件模拟并评估各组模型在前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左旋转及右旋转6种工况下腰椎全节段的活动度变化以及椎间盘的Von Mises应力极值。结果与结论:①与模型M0相比,模型M1、M2、M3在6种工况下的活动度均增加,其中M1增加最为显著;②手术模型M1和M2在前屈、后伸及右旋转中的活动度增加尤为突出,其他工况的增加比例均不超过7%;③模型M1与M3相比,在后伸及左侧弯时整体关节活动度略有增加,其他方面无明显变化,且L1-L5腰椎节段未达失稳状态;④模型M1的椎间盘应力极值在前屈和后伸载荷条件下增加最为显著,而在左侧弯、右侧弯、左旋转及右旋转载荷下,增加的幅度都不超过5%;⑤结果提示脊柱内镜下单侧入路双侧减压技术在治疗高位腰椎管狭窄症时,由于小关节的偏矢状位解剖特点,完成减压操作会切除更多的小关节,这影响了腰椎整体节段的稳定性;椎间孔入路内镜下腰椎椎管减压技术适用于椎间孔区狭窄患者,对于中央型腹侧狭窄严重的患者,不能充分完成减压;而Cross-Overtop技术能够有效扩大中央椎管和侧隐窝的容积,优化减压效果,在治疗高位腰椎管狭窄症时具有独特的优势。

关键词： 高温合金GH4169   残余应力   铣削   表面完整性   疲劳寿命  

摘要： 高温合金GH4169是典型的难加工材料,铣削后零部件的表面完整性直接影响其疲劳性能。该文考虑铣削工况下的亚表层残余应力分布,综合铣削表面加工硬化、表面形貌等参数修正了其疲劳寿命预测模型中的影响项,并分析了各项表面完整性指标对疲劳寿命的影响比例。实验结果表明,该文提出的考虑表面完整性影响项的预测模型可以较为精确地预测GH4169的疲劳寿命。在该研究的铣削参数范围内,相较于表面形貌,亚表层残余应力和表面加工硬化对疲劳寿命的影响较大,并相互制约;铣削表面至最大残余压应力深度间的残余应力均值和表面残余应力表征的加工硬化可以共同反映疲劳寿命变化趋势。