Study of Torsional Impact Problem of Orthotropic Hollow Cylinder

IntroductionMany forms of torsional impactcan take placein a lot of engineering fields such as machinedrilling,geologic exploration drilling and struc-tural bolt fastening process.At present,the stud-ies for elastodynamic problems of structure sub-jected to impactloads are mostly focused on the ra-dial shock[1～6] .So far,the theoretical solution forhollow cylinder subjected to torsional impactis sel-dom found.Ref.[7]gave a theoretical solution ofhollow cylinder under torsional impact by makin…     

正交各向异性弹性层／压电半空间结构中Love波的传播特性

研究了层状半空间介质中Love波的传播特性,其中表面层为正交各向异性纯弹性材料,而半空间为横观各向同性压电材料。推导了显函形式的频散方程,并结合数值算例分析了压电材料的性能和正交各向异性的程度对传播速度的影响。     

开口加劲肋正交异性钢桥面铺装力学分析

以开口加劲肋正交异性钢桥面铺装体系作为研究对象,建立了包括桥面板和铺装的整体三维有限元分析模型,研究了荷载作用下铺装层的力学特性.分析表明,横向拉应力是开口加劲肋正交异性钢桥面铺装设计的一个重要控制指标;开口加劲肋正交异性钢桥面铺装层间剪应力较大,在铺装结构设计时应注意选择具有较强抗剪强度的粘结材料;开口加劲肋正交异性钢桥面铺装对车辆荷载的应力应变响应具有很强的局部效应.     

Hoff理论下正交各向异性夹层板的基本方程

本文在Hoff型理论意义下推导了表层为正交各向异性薄板,夹心为正交各向异性的蜂窝夹层板的基本方程。并推广应用了胡海昌简化方程法,使得方程得以解偶。文章提供了分解刚度法在解正交各向异性板时如何解决D_f=∞时的W~*,ψ_x~*,ψ_y~*的解法。     

多物理域耦合求解的轮毂电机温度场

为研究温度变化对电动汽车用轮毂电机的工作性能和使用寿命的影响，采用场路耦合法将轮毂电机有限元模型与外电路联合求解，建立了包含轮毂电机本体、外部驱动控制电路的联合仿真模型，充分考虑了外部激励中时间谐波电流对磁场的影响. 然后，将计算得到的绕组铜耗、定子铁芯损耗、永磁体涡流损耗以及杂散损耗等作为热源，采用磁热耦合法将其耦合到各部件进行瞬态温度场研究，综合考虑了电机工作过程中其损耗分布在时间和空间位置上的瞬态变化特性，热源损耗与温度场实时精确耦合. 详细研究了负载运行时轮毂电机各部件温度随时间的变化情况，以及温度的空间分布特性. 多物理域耦合法实现了电磁场与外电路的直接耦合，电磁场与温度场的顺序耦合. 最后，对轮毂电机进行台架试验. 研究结果表明:仿真计算结果与试验结果在额定工况下温度的最大误差为4.96%，峰值工况下最大误差为10.55%.      

时空有限元方法的高效计算

为提高时空有限元方法求解二维瞬态不可压缩的Navier-Stokes方程的计算效率并降低对计算机内存的需求,用行格式存储法存储大型稀疏矩阵,用Newton-Raphson迭代法求解非线性代数方程组,用无填充不完全分解预处理方法以及重启型GMRES方法求解子迭代步的线性方程组.为验证该方法的可行性,对Reynolds数为100的圆柱绕流问题进行数值模拟.采用行格式存储法的存储空间仅为等带宽存储法的3.68%.     

压电陶瓷非线性断裂的有限元分析

提出了一个简单的包含有极化反转及电饱和影响的压电材料的本构模型。在此基础上实施了非线性有限元分析,并以局部Ｊ积分作为断裂准则,导出了作用电场与断裂载荷的关系曲线,其趋势与Ｐａｒｋ和Ｓｕｎ的实验观察现象相一致。     

Fracture Mechanics for a Mode Ⅲ Crack in a Piezoelectromagnetic Material

Analytical solutions for a Griffith crack inside an infinite piezoelectromagnetic medium under combined mechanical-electrical-magnetic loadings are formulated using integral transform method. The singular stress, electric and magnetic fields in the piezoelectromagnetic material are obtained by the theory of linear piezoelectromagneticity. Fourier transforms are used to reduce the mixed boundary value problems of the crack, which is assumed to be permeable, to dual integral equations. The solution of the dual integral equations is then expressed analytically. Expressions for strains, stresses, electric fields, electric displacements, magnetic fields and magnetic inductions in the vicinity of the crack tip are derived. Field intensity factors and energy release rate for piezoelectromagnetic material are obtained. The stresses, electric displacements and magnetic inductions at the crack tip show the traditional square root singularities; and the electric field intensity factor (EFIF) and the magnetic field intensity factor (MFIF) are always zero.     

基于高斯定理的共焦双曲柱面极板间静电场问题的研究

在广义正交曲线坐标系的形式即共焦双曲柱坐标系下,运用高斯定理来计算出共焦双曲柱面极板间的电场强度及其电势和电容等,图文并茂,方法直观.选择合适的广义正交曲线坐标系的具体坐标形式,通过电势梯度公式和静电场高斯定理以及高等数学知识,可以精确分析研究截面为特殊形状的带电体(面)产生的静电场问题,为处理该类问题提供一种新的研究方法.     

考虑瞬态温度场的水平井水力冲砂临界排量

针对目前油气田水平井水力冲砂施工难度大、难以辨识合理的冲砂排量的问题.基于水平井地层-井筒瞬时温度场模型,提出水平井环空临界流速计算模型,考虑瞬时温度场对冲砂液黏度的影响.通过有限体积法求解瞬时温度场,结合冲砂液温度-黏度方程,求取了水平井全井段全过程环空临界流速,在此基础上建立了临界排量计算新方法.通过对4种常用冲砂液进行实例分析表明:与不考虑温度情况相比,考虑温度时全过程最大环空临界流速分别增大了9.20%、17.26%、9.85%和7.64%,临界排量分别增大了8.33%、18.18%、10.00%和11.11%,说明了水平井水力冲砂排量计算考虑温度影响的必要性.      

动车组踏面凹型磨耗对车辆稳定性的影响

针对某型高速动车组在运行过程中出现构架横向报警的问题,建立考虑踏面凹型磨耗的动车组动力学模型. 通过仿真分析和现场试验相结合的方法,研究不同运行里程凹型磨耗踏面与钢轨的轮轨关系以及凹磨踏面对车辆稳定性的影响. 研究结果表明:镟修踏面与钢轨匹配时轮轨接触点呈现均匀分布,凹型磨耗踏面轮轨接触点主要分布在凹磨区域两侧;随着轮对横移接触点发生跳跃,产生假轮缘效应,引起剧烈的轮轨横向冲击;随着凹磨加剧车辆稳定性逐渐降低,当车辆高速运行过程中,凹磨踏面对应构架蛇行带来横向振动频率与构架自身的固有振动频率接近,容易发生横向耦合振动,使得横向加速度超过限制值;踏面凹磨是造成构架横向报警重要原因,通过轮对镟修能够有效抑制构架报警情况发生.      

自传感主动式减振控制

本文介绍一种用单块压电材料同时实现传惑和执行功能的方法。其本质在于利用数字信号处理器(Digital Signal Processor简称DSP)测量出执行器的应变作用。本文从压电材料的机电状态方程和电路理论方面对此方法进行了阐述。 本文同时介绍一种在周期性振波动情况下,寻找反振波的最佳相位和放大系数的方法。 在自由传感执行器,钢条,DSP等组成的试验系统中,可将钢条的振动幅值减小10分贝。     

Fracture Mechanics for a Mode Ⅲ Crack in a Piezoelectromagnetic Material

Analytical solutions for a Griffith crack inside an infinite piezoelectromagnetic medium under combined mechanical-electrical-magnetic loadings are formulated using integral transform method. The singular stress, elec tric and magnetic fields in the piezoelectromagnetic material are obtained by the theory of linear piezoelectromagneticity. Fourier transforms are used to reduce the mixed boundary value problems of the crack, which is as sumed to be permeable, to dual integral equations. The solution of the dual integral equations is then expressed analytically. Expressions for strains, stresses, electric fields, electric displacements, magnetic fields and magnetic inductions in the vicinity of the crack tip are derived. Field intensity factors and energy release rate for piezoelectromagnetic material are obtained. The stresses, electric displacements and magnetic inductions at the crack tip show the traditional square root singularities; and the electric field intensity factor （EFIF） and the magnetic field intensity factor （MFIF） are always zero.     

Calculation of Transient Stress Field During Laser Transformation Hardening Process

IntroductionHighpowerCOzlaserssdsetransformationhardeningtechniquehasbeensuccessfullyusedinindusnyforWYears.BecausethetemPeratUrefleldislocalizedinmaterialdurllglasertransfonnationhMngProcess,highthermstrCsswillgenerateinmatgrialduringlasertfansformationhardeningProcess.Therisalsohighresidualstressinmaterial,bothintCnsionandcomPression['-'].ComPressresidualstressishelptoincreasethefatigueldrimeofthelasertreatedmaterial,butthetensilestresswillshortenthefatiguelifetmeofthelasertreatedmator…     

基于热点应力法的正交异性钢桥面板疲劳验算

为了解决正交异性钢桥面板的疲劳开裂问题,提出将热点应力法应用于其疲劳验算.该方法采用ANSYS子模型模块,通过国际焊接协会的线性外推方法,计算获得验算部位的热点应力.基于热点应力法给出正交异性钢桥面板的疲劳验算流程,对验算涉及的问题结合甬江桥实例进行了探讨.研究结果表明:与名义应力法相比,热点应力法可以反应正交异性钢桥面板疲劳开裂的实质;利用热点应力法对甬江桥正交异性钢桥面板加劲肋与横隔板连接部位的加劲肋进行疲劳验算,得出该构造细节的疲劳寿命为73 a.      

利用有限元对6200柴油机功率提升前后缸盖强度的对比分析

建立了6200柴油机缸盖的实体模型和有限元模型，利用发动机热力仿真软件、CFD软件与有限元软件的交叉计算为气缸盖的强度计算提供了温度场和传热系数分布等边界条件。在此基础上，对柴油机功率提升前后气缸盖在预紧工况、热-机械耦合作用及爆发-热-机械耦合作用下承受的最大拉应力情况进行了计算分析，确定了各影响因素在缸盖上产生最大拉应力的主要位置。对气缸盖的疲劳强度安全系数进行了计算分析，为生产部门进行柴油机功率的提升提供了理论参考。1000h的可靠性实验证明了计算结果的合理性。     

无限长圆柱非稳态导热平均温度坐标位置求解

无限长圆柱非稳态导热的计算除了传统的集总参数法和Heisler图解法以外,还有作者提出的拓展的集总参数法.应用这一方法可推导出0〈Bi〈∞范围内圆柱体无量纲平均温度随时间变化的表达式.无限长圆柱体进行非稳态导热时,各点的温度不同,且随时间变化,计算推导出整个圆柱体平均温度所对应的坐标点.在工程计算时,完全可以用该坐标位置的瞬时温度作为整个圆柱体的平均温度,提出了一个全新的求圆柱体平均温度的方法.     

四边简支压电层合厚板的一阶理论解析解

基于一阶剪切变形板壳理论和压电理论,推导了压电层合板结构的基本方程。对四边简支的压电层合板在四边接地、上下表面受外加电压及无外加电压作用时进行了解析求解,求得了电势和位移的表达式,给出了压电层和基体的挠度及电势分布图。     

考虑船舶封存与压港的电煤船舶调度优化模型

针对中国电煤水运系统的实际特点, 综合考虑了船舶封存与港口拥堵(压港)因素, 建立了混合整数规划优化模型, 对电煤船舶调度方案进行优化; 基于运输需求的硬时间窗、卸货港船舶排队等待时间与水路-铁路运输协同三因素之间的互动关系, 以运输系统总成本最小为目标, 协同优化水、铁电煤运输的货运分担率、水路运输任务指派和相应的船舶调度与封存/启用方案; 基于改进列生成算法, 提出了一种可精确求解实际规模电煤船舶调度问题的列生成算法, 利用Gurobi求解列生成的主模型, 使用动态规划标号法求解列生成的子模型; 利用中国南部某火力发电集团的实际数据, 对提出的算法进行了算例分析。计算结果表明: 在中等规模的算例中, 使用提出的改进算法获得最优解仅需73.61 s, 相比于使用基于运输任务运量排序的启发式求解方法(PHA), 求解效率提高了18.1%;在较大规模的算例中, 使用提出算法的计算时间仅为222.02 s, 同比PHA, 计算效率提高了19.1%;通过求解一个实际的调度问题可以发现, 利用提出的优化模型和算法能有效缩短船舶在卸货港的等待时长与船舶处于启用状态的时长, 使运输总成本下降17.13%, 实现了电煤稳定运输, 提升了企业运营效率, 降低了运营成本。      

均匀火焰包围下液化气容器的瞬态应力场分析

针对均匀火焰包围下的球型液化气容器的热响应问题,运用传热学理论和有限元方法计算并分析了均匀火焰包围下的球型液化气容器的瞬态热应力、机械应力和总应力.结果表明对于均匀火焰包围下的球形液化气容器,容器的最大当量热应力远大于最大当量机械应力,最大当量应力位置出现在最高液面附近,液面的波动是产生较高应力的根本原因.应对与液面接触的壁面区域进行重点防护.