HL-2M内置环形低温泵阀箱初步设计

通过介绍HL-2M内置环形低温泵的运行模式,且依据其运行模式,开展了阀箱的结构设计。从降低热负荷的角度对阀箱结构进行了详细的阐述,并应用ANSYS有限元分析软件进行了阀箱应力及温度场分析。计算结果表明:阀箱箱体能承受0.1MPa外压的强度要求;箱体外壳最高温约297.8K,冷屏最高温度82.93K,满足温度设计要求。对于热负荷的降低具有较好的作用,也能减少液氮的消耗量。     

高速碰撞下圆柱壳自由梁的穿孔特性

利用二级轻气炮加载,进行了球状2A12铝弹丸垂直撞击圆柱壳自由梁实验。并进行了弹丸速度、圆柱壳直径和壁厚等因素对穿孔直径影响的数值模拟,数值模拟结果和实验结果基本吻合。通过量纲分析和数值模拟结合,推导了穿孔直径与相关影响参数的经验关系式。研究结果表明:当圆柱壳直径和厚度不变时,高速撞击产生的穿孔直径在径向和轴向都随着弹丸速度增大而增大;当弹丸速度和圆柱壳厚度不变时,高速撞击产生的穿孔直径随着圆柱壳自由梁直径的增大而减小;当弹丸速度和圆柱壳直径不变时,穿孔直径随着圆柱壳厚度的增大而减小。     

爆炸荷载下网壳结构的动力响应及泄爆措施

以有限元软件ANSYS/LS-DYNA为平台,建立了40m 跨度K8型单层球面网壳在中心TNT 爆 炸荷载作用下的精细化有限元数值分析模型。在网壳结构各组成部分的单元选取、钢材本构关系与参数确 定、网格尺寸选择与划分方式、结构对称性应用等方面进行了探索,保证了有限元动力分析的精度与可行性。 通过比较网壳结构的塑性应变及其发展程度、杆件应变与位移等结果获得了不同网壳矢跨比、炸点距离以及 屋面板厚度下的结构爆炸响应规律;以屋面板作为网壳结构的泄爆方式,研究了屋面板开洞率、开洞数量及洞 口分布、洞口位置对结构响应的影响。总结了中心爆炸荷载作用下大跨度单层网壳结构的动力响应结果、最 佳的屋面板泄爆布置方案,为网壳结构的合理抗爆及防御设计提供了理论依据。     

超导变压器绕组环流及漏磁场计算

高温超导变压器的漏磁场降低绕组中的临界电流并增加交流损耗;超导材料的零电阻特性使得绕组限制环流的能力极低.因此,在设计超导变压器时,进行磁场分析和环流计算显得尤其重要.本文采用场-路结合的方法,即在用ANSYS求得反映变压器各支路之间电磁耦合的电感矩阵的基础上列出电路方程,计算了变压器低压绕组5种不同形式的各支路电流分布,并进而分析了磁场.同时提出了减小环流和改善磁场分布的一些措施.     

多孔材料孔隙尺寸对渗透系数影响的数值模拟

采用有限元方法数值模拟了多孔材料的孔隙尺寸与等效渗透系数之间的非线性关系.有限元模型中的固体骨架和孔隙根据孔隙率的大小随机生成,模型中的材料参数和单元属性用ANSYS中的APDL参数化语言赋值.根据有限元随机模拟断面的流量分布和稳态渗流问题的达西定律,计算在不同孔隙尺寸的等效渗透系数,研究等效渗透系数与孔隙尺寸之间的关系.计算结果表明,在孔隙率不变的情况下,等效渗透系数与孔隙尺寸的平方成正比,该结论与经验公式相一致.而孔隙尺寸不变的条件下,随着孔隙率的增加等效渗透系数近似呈线性增加.     

水下应用的电容式微机械超声换能器阵列设计

为提高用于水下成像的电容式微机械超声换能器的指向性,文中用ANSYS力电耦合分析法设计了工作频率为400 k Hz的收发一体传感器的结构参数并完成了实验验证。同时研究了阵列设计方法,分析了电容式微机械超声换能器阵列各参数对指向性的影响,完成了从微小敏感单元到阵列的设计,实现了阵列指向性的优化设计。该阵列为16阵元的线阵,阵元间距为1.925 mm,阵元宽度为1.82 mm。进行了水下指向性测试,实验表明该线阵的-3 dB主瓣宽度为5?,最大旁瓣级为-13.5 dB,对称性好。该设计是实现较远距离的探测,提高成像分辨率的前提。     

聚合物电致发光二极管热特性研究

采用ANSYS有限元分析软件中热分析结构单元,对聚合物电致发光二极管(PLED)在光强为1000cd/m2时的热特性进行模拟,获得其温度场、热流分布及温度梯度的分布图,从仿真结果知PLED器件的最高温度为45.968℃,处于PFO-BT发光层,最低温度为45.95℃,处于石英玻璃基底末端.计算得出聚合物发光器件总热阻为1305℃/W,聚合物发光层至石英玻璃基底末端热阻为1℃/W.通过改变PLED器件输入功率、基底材料以及基底厚度3个参数,分别模拟得出其对PLED器件热特性的影响,仿真结果表明器件最高温度TH与输入功率P显现良好的线性关系;不同基底材料对器件温度影响小,负极端为器件主要散热通径;当基底厚度不断增加时,PLED器件最高温度随着增加,而最低温度不断减少,器件总热阻基本不变,发光层至石英基底末端热阻线性增大.     

局部有限元模型边界条件的直接传递方法

提出一种将整体分析得到的节点力或节点位移直接传递到精细化局部有限元模型的方法,即部分混合单元法。沿精细化局部有限元模型周边建立一组过渡单元,该组过渡单元采用与整体模型一致的单元类型和模拟方式,其外侧边界上的节点与整体模型节点的相对坐标对应,内侧边界与精细化局部有限元模型采用基于面约束的方式连接。在外侧边界上根据节点坐标对应施加整体分析获得的节点力或节点位移,过渡单元就可直接将边界条件传递到精细化局部有限元模型。通过贵州红水河特大桥钢-混结合段的精细化有限元分析,验证了本文方法的实用性和有效性。     

电容式微超声波换能器的设计与电容值测试*

本文设计的微电容超声波换能器(CMUT)是由电容阵列组成的超声波传感器,主要是利用电容的改变来实现能量的转换。是基于硅硅键合技术的MEMS电容式超声传感器,制作的传感器误差小,并且工艺流程简单且能进行量产。在利用E4990A阻抗分析仪对传感器进行C—V测试分析而得出其电容的实际值与理论值的误差仅为1.6%。并且利用该仪器测试传感器电容在工作电压下随频率的变化,得出其在工作电压下,频率为400K的时候电容值为617.67PF,为对传感器进行理论计算提供了重要支撑,并且为后续转换电路的设计提供了数据支撑。     

缺口件表象疲劳极限的定量化分析

测定了淬火、高温回火35CrMo钢光滑试样和三种缺口试样的三点弯曲疲劳极限,并利用ANSYS有限元软件计算了缺口试样加载时缺口截面上的应力分布.用“疲劳源形成的微细观过程理论”对试验结果进行了分析,认为,疲劳源的形成虽然发生在个别薄弱晶粒内部,是其中位错往返运动及交互作用的结果,但还必须满足一定的形变协调条件和概率条件,因而必须形成由相当多晶粒组成的“细观屈服区”.对试验结果的分析表明,如取“细观屈服区”临界尺寸(xW)等于11个奥氏体晶粒平均直径,则计算得到的缺口试样的表象疲劳极限,与实测值相比,其综合误差最小.据此计算的三种缺口试样的表象疲劳极限,其误差都小于5％.该xW可认为是材料的特征参量.