新型节能道路工程候选材料赤泥

针对赤泥(Bauxite residue or Red mud, RM)的资源化利用问题,介绍了赤泥在生产与分类、化学和矿物组成、理化性质等方面的基本特性。将赤泥应用于道路工程可大量消耗赤泥废料,是目前解决赤泥处置问题的有效途径。结合境内外在赤泥作为道路材料方面的研究,总结了赤泥在路堤、路基、路面基层和面层中应用的研究进展。同时讨论了赤泥与其他无机矿物或工业固废之间的协同作用,发现赤泥作为路基材料比天然土壤可表现出更好的性能,且赤泥和其他固废材料混合使用性能优于赤泥单独使用性能。赤泥替代资源日益短缺的天然材料用于道路工程建设,具有显著的社会、经济和环境效益。但赤泥的高碱性和有害离子浸出特性依然是赤泥安全利用面临的巨大挑战,仍需进一步研究。     

基于耐撞性的前纵梁焊点模拟及其优化设计

建立了3种焊点有限元模型,并通过薄壁梁(代表前纵梁)落锤试验,验证其模拟精度。结果表明,Beam单元最适合碰撞过程中焊点的模拟。分析了焊点失效对耐撞性的影响,同时采用试验设计和响应面法,对薄壁梁的几何参数和焊点位置进行了优化。结果提高了耐撞性,减小了焊点失效的风险。实车试验证明了该方法的合理性。     

基于耐撞性的车身焊点动态失效研究及应用

基于车身耐撞性,对车身焊点热影响区的受力状态进行了分析,得到了基于许用剪应力和拉应力的焊点失效准则;基于失效准则对焊点进行了剪切及拉伸动静态试验,拟合得到了焊点的动态失效模型;将焊点动态失效模型带入子系统模型进行参数对标,将对标数据代入整车碰撞模型中,和试验相比得到了更加相似的焊点失效模式,提高了碰撞仿真的精准度。     

水下单壳体结构抗爆性能仿真分析

采用ALE流固耦合技术,以水下单壳结构和同等排水量水下双壳结构为仿真模型,讨论了双层壳体结构非耐压壳的2种处理方式对双壳结构抗爆性能的影响,比较了相同排水量的单壳结构模型与双壳结构模型的抗爆性能。结果表明,在同等冲击因子爆炸载荷作用下,与双层耦合方式相比,双壳结构的单层耦合方式预报得到的结果偏于危险,相同排水量的单壳结构模型迎爆面的径向挠度高于双壳结构模型径向挠度,而单壳结构的最大塑性应变却低于双壳结构,单壳结构模型迎爆面结构变形较为均匀,具有相对较好的抗破损性能。     

开关柜短路峰值耐受能力校核设计

开关柜在承受短路峰值电流工况下,铜排和柜体结构会受到巨大的电动力,可能引起结构变形或者断裂等失效情况.本文使用有限元法,首先对通电铜排进行磁场计算,得到带电铜排在短路电流激发的磁场中单位体积受到的电动力矢量,再将电动力矢量作为结构强度计算的输入,计算得到铜排和柜体结构在重力和电动力综合作用下的应力和变形,从而对该设备的抗短耐能力进行评估,发现其薄弱环节,对柜体结构设计提供指导.     

地铁车辆底架薄壁梁吸能结构耐撞性试验与仿真研究

针对城轨列车的结构形式,以典型地铁头车车体司机室安装接口为设计约束,设计一种底架薄壁梁司机室结构.首先对城轨列车底架吸能结构进行设计,并基于模型设计,研制实际司机室结构样机,并通过冲击试验对吸能结构进行了耐撞性研究,结构撞击平台力为1450 kN,吸收能量为550 kJ.随后建立有限元模型,对吸能结构进行数值仿真,最终对有限元与试验研究结果进行分析,结构在撞击力、吸能量、变形模式、压缩位移、褶皱形状及位置基本一致.研究结果表明:试验和仿真的误差范围控制在10％以内,验证了该有限元模型拥有较高的精度,可通过仿真手段代替试验研究,进一步探究各冲击工况下的动态响应.     

船舶液压设备双缸同步液压回路设计

针对科考船和工程船中双缸或多缸同步的液压设备普遍存在的同步纠偏能力弱、耐污染能力差、故障多发、维护成本高等问题,通过对导向刚度弱、高压大流量和固有频率较低的典型液压系统进行研究,改进电液回路的设计,并进行动力学仿真分析,获取电液回路动态特性优化控制策略.设计和仿真验证表明,采用该技术路线的同步回路,可克服比例伺服阀进行同步控制的不足,设备的技术性能更好的满足使用需求,实现了双缸同步的精准控制,提高船舶液压设备的可靠性、可用性和维护性,可为此类设备的设计和工程应用提供借鉴.     

钢板拉伸-弯曲式大行程吸能装置研究及优化

提出一种新型大缓冲行程吸能装置,该结构利用金属吸能板在冲击作用下产生重复弯曲-拉伸塑性变形吸收冲击动能,具有远大于其自有长度的变形行程.首先开展吸能结构样机落锤冲击试验,研究在冲击载荷下的力学特性.结果表明,吸能结构整个冲击过程稳定可控,初始峰值力为21.88 kN,稳定变形力为10 kN.随后建立有限元模型,经比较仿真结果与试验误差在10％范围内,充分证明了有限元模型的有效性.通过有限元仿真分析吸能装置的变形特性,以及钢板厚度和宽度,导轮半径和导轮数量对其吸能特性的影响.最终得出随着结构的板厚,板宽度,导轮数量的增加以及导轮半径的减小,装置的撞击力和吸能量均呈增加趋势.     

基于改进BESO算法的带隔板薄壁方管耐撞性拓扑优化

为了提高带隔板薄壁方管的耐撞性能,实现吸能管轻量化的设计目标,采用改进的双向渐进结构优化法(BESO)对吸能管进行拓扑优化.针对传统BESO算法不能满足带隔板吸能管压溃过程中管壁与隔板的作用不同而导致的优化目标不同的问题,提出多设计域优化目标分离法;针对优化过程中的模型信息储存问题,提出克隆体法.代码采用Python编写,与ABAQUS无缝对接.研究结果表明:拓扑优化后的结构比之原始结构,质量下降了27.98％,比吸能提高了30.89％,验证了所提算法的有效性和可靠性.     

高效产纤维素酶曲霉生物转化纤维素乙醇

为了提高纤维素乙醇的生产效率，对高效产纤维素酶曲霉W-10的产酶条件进行优化，利用其发酵所得的粗酶液对预处理后的水稻秸秆粉进行酶解，并用酿酒酵母通过同步糖化发酵（simultaneous saccharification and fermentation， SSF）工艺生物转化纤维素乙醇. 首先通过定时取样测定还原糖量，研究不同底物浓度、不同表面活性剂添加量、纤维二糖酶的协同作用等因素对酶解过程的影响. 然后利用所得优化后的酶解条件进行同步糖化实验，研究不同的发酵温度、发酵时间、初始pH值等影响因素对同步糖化发酵乙醇的影响. 结果表明，当底物浓度为80 g/L、表面活性剂吐温-80添加浓度为5 g/L、酶解体系外纤维二糖酶补加量为166.67 nkat/g时，粗酶液的酶解率最高；在35 ℃的培养温度、初始pH值为5的条件下发酵4 d时，发酵液中乙醇含量最高，乙醇得率可达0.43 g/g（底物干重）. 优化高效产纤维素酶曲霉W-10酶解水稻秸秆的反应条件，可促进纤维素乙醇生物转化技术的发展，有利于可再生的清洁能源生物乙醇的商业化生产和应用.