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关键词： 电梯制动器   热-固耦合   温度场   应力场   制动效能  

摘要： 制动器是控制电梯启动停止、保障电梯安全的第一道防线,其工作原理为制动闸瓦和制动轮间摩擦,将电梯的机械能转换为热能,从而制停超速运行的轿厢。但是,紧急制动过程中产生的摩擦热会导致制动器温度升高,降低闸瓦和制动轮之间的摩擦系数,同时导致制动轮表面出现磨损和热裂纹,严重威胁电梯运行寿命和安全性。针对这一问题,文中采用Abaqus有限元软件中建立电梯制动器的简化分析模型,以满载情况下0.5 m/s和1 m/s速度条件下紧急制动工况为研究对象,采用软件中的热-固耦合模块研究电梯制动过程中闸瓦和制动轮的温度变化情况和应力分布特点。研究结果表明:制动轮盘表面与制动闸瓦接触表面温度最高1.0 m/s工况下最高温度达到201℃,热应力最高达到98 MPa。电梯初始速度1.0 m/s工况下温度上升速度稍快于电梯初始速度为0.5 m/s工况温升速度,为电梯制动器的设计和分析提供了参考。

关键词： 桡骨远端骨折   内固定   斜T形锁定板   蝶形锁定板   万向锁定板   位移   应力   有限元分析  

摘要： 背景:桡骨远端C1型骨折属于关节内不稳定型骨折,治疗上存在较大的难度。目前对桡骨远端骨折不同内固定接骨板的临床研究较少,缺乏多种内固定接骨板的生物力学对比研究,在内固定接骨板的选用上仍存在争议。目的:通过有限元分析法比较不同内固定接骨板在桡骨远端C1型骨折治疗中的生物力学特性。方法:使用一名健康女性志愿者的桡骨模型,顺序导入Mimics 21.0、Geomagic Wrap 2017、Solid Works 2021等软件进行处理,制作桡骨远端C1型骨折模型。根据厂家提供的接骨板数据,分别建立桡骨远端掌侧斜T形锁定板、桡骨远端掌侧蝶形锁定板、桡骨远端掌侧万向锁定板和螺钉的三维模型,并且和骨折模型进行装配,在ANSYS 19.0中赋予材料属性,设定各接触面相互作用关系并定义载荷及边界条件,模拟其腕关节压缩、背弯、掌屈和扭转等4种载荷工况,比较其生物力学性能。结果与结论:①3组内固定模型在4种载荷工况下,内固定模型整体位移主要集中在桡骨远端关节面上;模型在背弯、掌屈和扭转载荷工况下的最大位移是轴向载荷下位移的2-6倍,表明轴向载荷工况下内固定系统最稳定;②内固定上的应力远大于骨折块上的应力,内固定物应力主要集中于接骨板在骨折断端附近区域,其中万向锁定板和蝶形锁定板应力分布较为均匀,斜T形锁定板应力集中现象最为明显;③在压缩和扭转载荷下,骨折块的应力主要集中在螺钉孔周围,掌屈和背伸载荷下则是从桡骨远端向近端逐步扩展;在同样的载荷工况下,斜T形锁定板固定状态下骨折块应力最大,万向锁定板固定系统骨折块所受应力峰值最低,蝶形锁定板与万向锁定板固定状态下的骨折块峰值应力仅仅相差0.2-6.0 MPa;④相比于斜T形锁定板和蝶形锁定板,万向锁定板在桡骨远端C1型骨折内固定中应力分布更均匀,固定模型关节面位移更小、稳定性更佳。

关键词： 滑坡   埋地管道   应力分析   有限元模拟  

摘要： 滑坡地质灾害对埋地管道的安全运行构成严重威胁,可能引发天然气管道变形、应力集中甚至断裂,导致严重的环境和经济损失。通过数值模拟与理论分析相结合的方法,研究了滑坡作用下埋地管道的应力分布。基于滑坡体的力学特性与管道-土体相互作用机制,建立了滑坡-管道耦合力学模型,采用有限元分析方法,分析了在滑坡作用下管道应力响应。结果表明,滑坡作用对管道的应力分布具有显著影响,特别是在管道穿越滑坡段中部易产生高应力区。

关键词： 锥管   风荷载   应力   挠度   叠加法  

摘要： 硬结构自立式锥管振子的抗风力学安全性和稳定性评估,主要通过分析风荷作用下的根部应力和顶端挠度来完成。针对根部应力分析,本文通过构建风载荷分布函数,推导了弯矩和应力传递方程;针对挠度计算,因锥管随高度的增加,所受风荷与截面同时发生变化,变截面与变载荷的组合,直接求解挠度响应十分复杂,本文根据叠加法原理,将变载荷拆分为均布载荷和三角载荷,分别求解并推导了最大挠度计算公式,再根据弹性变形时总刚度不变原理,推导了实心锥体挠度、空心锥体挠度与锥管挠度三者之间的关系,通过计算实心锥体、空心锥体在组合载荷下的最大挠度,计算出锥管的最大挠度。最后,以某工程垂直对数周期天线为例,对锥管式振子进行了抗风力学性能分析计算,用本文推导的公式计算了根部最大应力和顶端最大挠度,评估了锥管振子结构的安全性和稳定性,理论计算数据与通用有限元软件计算结果进行了对比与验证,结果表明,本文所提方法理论清晰,计算精度满足工程快速校核与安全评估需求。

关键词： 工程认证   工程力学   教学改革  

摘要： “工程力学”作为一门理论性和逻辑性强的专业基础课程,在教学中存在教学内容多而课时偏少、教学方法单一、教学模式单调、工程实践联系少和考核方式单一等问题。本文结合工程认证的标准,针对“工程力学”课程教学中存在的问题,提出以下教学改革建议和对策:改进教学方法,创新教学模式,优化教学内容,推进工程实践教学,完善考核方式,加强学生过程性考核和评价,强化教师工程背景积累,邀请行业企业专家进课堂,校企共建课程教学团队。通过上述的改革和完善,以期提高“工程力学”课程教学质量,促进高素质应用型工科人才的培养。

关键词： 应力场   绝对应力场模型   川滇地区   青藏高原东南缘   龙门山断裂带  

摘要： 川滇地区应力场是中国地震科学实验场的重要内容之一,但目前还没有建立该地区完整应力张量的模型.本研究搜集了川滇地区基于地震震源机制的相对应力场反演结果、公开发表的地应力测量数据以及区域应力场数值模拟结果,根据来源不同的应力数据特点,提出了以分布较广、结果较为可靠的相对应力场为基础,结合从原地测量和数值模拟结果中提取的应力绝对值信息构建包含完整张量应力场模型的新方法,建立了川滇地区地壳三维应力场初步模型SYRSMo1.0.模型覆盖了川滇地区的大部,包含2.5~15 km深度范围的中上地壳.通过分析断层面上的应力状态与地震和构造活动特征之间的联系,对部分断裂带释放应力可能的主要方式进行了分析讨论.具有最大剪应力的鲜水河断裂带中段,在强烈的地壳缩短应变的基础上,还可能通过邻区频繁的地震活动以及显著的断层左旋走滑得到应力释放;而整体处于低正应力和高剪应力状态的小江断裂带中南段,则可能主要以断层整体的左旋走滑方式释放积累的应力;红河断裂应力状态与小江断裂相似,但近年来活动性较弱,可能的原因是川滇块体西南边界的构造应力由多条与其近平行或斜列展布的断裂共同承担;安宁河断裂的正应力和剪应力都较高,则木河断裂的正应力和剪应力则都较低,这两条断裂在地震活动性和地壳形变方面都相对较弱.龙门山断裂带西南端到东北端最大主压应力逐渐减小,反映了松潘−甘孜地块与四川盆地之间的构造挤压作用向东北方逐渐减弱的趋势;而龙门山断裂带中段应力量值的突变则可能反映了分支断层对于两侧应力量值差异的调节作用,也造成了中段复杂的应力环境;在龙门山断裂带东北段,越往东北剪应力的倾向分量逐渐减小而走向分量逐渐增大,与2008年汶川MW7.9地震从震中附近以逆冲为主到东北端变为以右旋走滑为主的破裂模式相一致,可能反映了背景应力场对于地震破裂过程的影响.

关键词： 垂直提升开启桥   钢箱梁   应力   Abaqus  

摘要： 某垂直提升开启桥主梁采用钢箱梁,两端桥塔内设置4组8个吊点钢丝绳,通过卷扬机实现主梁升降。为了明确在多种荷载组合作用下主梁和吊点处受力性能,采用Abaqus有限元软件建立全桥精细化有限元模型,分析恒载、恒载+活载、上锁定状态以及提升状态等4种工况下主梁和吊点处受力状态,为桥梁的设计施工提供分析依据。结果表明:在恒载作用下,主梁在跨中挠度为-25.7 cm,主梁应力最大为133 MPa,主梁应力分布比较合理;在恒载+活载作用下,主梁最大应力为149 MPa;上锁定状态时钢箱梁在吊点横梁下底板与钢箱梁下缘的连接处存在最大应力135 MPa,同时锁定支座反力最大为361 kN,支座压缩变形为0.8 mm;提升状态下吊点横梁最大应力为265 MPa;全桥受力满足规范要求。

关键词： 轴向拉压杆   位移   应力   应变   MATLAB  

摘要： 文中提出引用一种基于MATLAB软件的数值积分发来解决轴向拉压杆静力学问题。首先将轴向拉压杆分成若干个部分,再在轴向拉压杆上根据负载、剪力、弯矩、杆的微分方程来得到用载荷的集度来表示的微分方程,最后将该方程转换为一组具有4个可变函数的线性常微分方程组。利用MATLAB软件求解该方程组,得到剪力、弯矩、转角、挠度,并绘制内力图和变形图。通过多组计算示例验证方法的可行。

关键词： 船板钢   有限元模拟   温度场   应力场  

摘要： 船板钢的大线能量焊接技术是推动海洋工程发展的关键技术。准确预测不同焊接参数下的温度、应力变化,对焊接工艺的制定和优化有重要的指导意义。本文基于ABAQUS有限元软件,建立了三维有限元焊接模型,对EH36船板钢单丝300 kJ/cm大线能量焊接过程中的温度场和应力场进行了计算。结果表明,随着焊接速度提高,热影响区温度降低,焊缝和热影响区缩小;残余应力的数值随焊接速度变化不大,但分布有明显不同。The high heat input welding technology for ship plate steel is a key technology driving the development of marine engineering. Accurately predicting the temperature and stress changes under different welding parameters is of great guiding significance for the formulation and optimization of welding processes. In this paper, based on the ABAQUS finite element software, a three-dimensional finite element welding model was established to calculate the temperature field and stress field during the single-wire high heat input welding process (300 kJ/cm) of EH36 ship plate steel. The results show that as the welding speed increases, the temperature in the heat-affected zone decreases, and the weld and heat-affected zone shrink. The value of the residual stress does not change much with the welding speed, but the distribution is significantly different.

关键词： 椎弓根强化   骨质疏松性椎体骨折   椎体成形   应力   有限元模型   骨水泥  

摘要： 背景:椎弓根内骨水泥灌注联合椎体成形已被用于治疗Kummell病和椎弓根溶骨性转移瘤等疾病,但该手术方式对相邻椎体及椎间盘的影响尚不明确。目的:应用三维有限元模型探讨经皮椎体成形联合椎弓根强化术治疗重度骨质疏松性椎体骨折对邻近节段椎体以及椎间盘相关生物力学的影响。方法:选择1位已完成经皮椎体成形联合椎弓根强化术的重度骨质疏松性椎体骨折(L1)女性患者,并提取其术前及术后的CT文件,研究范围为T_(12)-L_(2)(包括伤椎、邻近椎体和椎间盘)。通过Mimics、SolidWorks和Geomagic等软件分别建立了术前、术后三维脊柱功能单元的有限元模型。在T_(12)上终板垂直方向加载500 N力矩和10 N·m旋转力矩,模拟前屈、后伸、侧屈和旋转等运动方位,分析手术前后相邻节段椎体终板和椎间盘的应力变化情况。结果与结论:①成功建立了术前和术后脊柱功能单元的三维有限元模型;②通过计算得出,在模拟载荷下,术后T_(12)下终板应力分布更均匀且最大应力值减小,与术前相比无显著差异(P>0.05);术后L_(2)上终板应力分布更均匀且最大应力与术前无显著差异(P>0.05);同样,术后T_(12)/L_(1)、L_(1)/L_(2)椎间盘应力分布也更均匀且最大应力值均显著减小(P<0.05);③因此,经皮椎体成形联合椎弓根强化能够有效改善术后相邻椎体终板和椎间盘的应力分布,并能够减小应力,最终降低术后再骨折风险以及显著延缓椎间盘退变。