摘要：压力载荷作用下的结构轻量化设计是工程中的常见问题,由于压力加载面的可设计性,现有以固定载荷为基础的拓扑优化技术不能很好地处理这类问题。直接采用CAD参数化样条或B样条曲线描述压力加载面,通过拓扑和形状变量的联合优化满足了工程实际对结构轻量化与边界的功能性与光滑性设计要求。同时,为了避免结构边界形状变化时有限元网格刷新引起的定义拓扑伪密度变量的困难,用所提出的背景网格和密度点技术实现了每一步单元密度设计迭代结果的自动传递,并采用网格变形技术实现了形状设计变量灵敏度分析。采用4个数值算例验证了方法的有效性,其中发动机承力框架的设计结果充分说明该方法在航空结构设计中的重要应用价值。

摘要：针对装药在密闭或准密闭舰船舱室内的爆炸实验,研究首次反射冲击波和准静态压力两种毁伤压力载荷测试方法。分析了舱室内装药爆炸形成的首次反射冲击波和准静态压力两种载荷的频率与幅值特性,阐明了采用不同频响传感器分别进行测量的必要性和合理性;提出了采用高频压电传感器测量首次反射冲击波和低频压阻传感器测量准静态压力的传感器选型方法;给出了专用工艺工装设计以及传感器布设方法,其中尼龙套筒工装可有效起到绝缘和衰减应力波的作用,其内腔传压管设计可有效消除爆炸产生的高频信号和光、热信号对压阻传感器的干扰,从而保证了测试精度。进行了模拟舱室内的装药爆炸实验,所得测试数据与经典公式计算结果一致性良好。研究结果表明:所提出的舱室内爆炸毁伤压力载荷并行测试方法以及工艺工装设计合理可行,能够在获取足够精度的反射冲击波数据基础上更加精确地获取准静态压力峰值及衰减规律;为了准确获取舱室内爆炸压力载荷数据,在合理预估待测信号幅值范围前提下,首次反射冲击波测试采样率应为兆赫兹量级,准静态压力测试采样率应为千赫兹量级;为了防止干扰信号对测试的影响,应采用尼龙套筒工装并采用过盈配合的安装方法。

摘要：为了提高光学窗口设计的可靠性与使用性能,对超音速飞行器进行了计算流体力学分析,得到27种飞行状态下光学窗口的气动压力载荷分布。通过有限元建模仿真,计算了窗口在各压力载荷状态下的应力和变形。通过分析变形对光学成像的影响可知,ZnS平板的两个变形面在光学上具有相互补偿的作用,因此,压力载荷下的变形对光学成像的影响可以忽略。为了使窗口设计满足使用强度要求,在最严酷的一种飞行状态下,分析了不同厚度ZnS窗口玻璃的变形和应力,当平板厚度为10mm时,能够在结构强度和质量之间达到设计的平衡。此分析结果对高速载体的光学窗口设计具有一定的指导作用。

摘要：随着列车速度的提升,空气动力学效应对车体压力载荷影响愈加严重,且列车隧道交会比单列车通过隧道时的空气动力学效应更加剧烈。为研究磁浮列车隧道交会时的车体压力载荷,采用一维可压缩非定常不等熵流动模型,在论证了研究方法正确性的基础上,分析了车体最大正负压值特征和车体压力最值(最大正负压值和最大压力峰峰值)分布特性,研究了隧道长度、列车速度和阻塞比对车体压力载荷的影响特性。研究结果表明:列车在通过隧道的过程中,车体所承受的最大负压值远大于最大正压值;只有当隧道长度超过一定值时,车体的最大正负压值出现在头尾车;头尾车的压力最值在隧道长度超过2 km以后保持定值,且不同速度下头尾车的最大正压值的定值基本重合,接近于“零”;隧道长度在一定范围内时,车体压力载荷与速度的二次方成正比;车体压力最值随阻塞比增大而增大。研究成果可为车体气动疲劳强度设计提供基础数据。

摘要：多相混输泵是一种综合了轴流泵和压缩机两种性能的新型增压设备,其动静叶轮之间存在的动静干涉作用,会降低混输泵的稳定性,造成振动。针对此问题,利用ANSYS CFX软件,基于SSTκ-ω湍流模型,当进口含气率为8%时,对多相混输泵在不同轴向间隙下进行定常数值模拟,重点分析在设计工况下轴向间隙对混输泵内部流动和静叶轮叶片压力载荷的影响。结果如下:在设计流量下,轴向间隙的增加可以使静叶轮内气相分布更均匀,减小静叶轮内湍动能较大的区域,而不同轴向间隙对动叶轮内气相和湍动能分布影响较小;在静叶轮叶片进口处,吸力面压力值随轴向间隙的增大而减小,且沿流线方向,存在轴向间隙时吸力面压力值变化较无轴向间隙时波动更大;此外,轴向间隙对叶片压力面压力值变化影响较小,且从轮毂到轮缘,压力面压力值变化受轴向间隙的影响逐渐减小。研究结果可为提高多相混输泵水力性能提供参考。

摘要：针对传统埋管注氮方式中采空区氮气分布不连续惰化效果差,管路资源浪费严重等重大缺陷,设计了非间隔式注氮防灭火工艺,可使注氮点与采煤工作面保持同步移动,实现了采空区中氮气的连续性分布,并且能回收注氮管材。采空区注氮管表面所受压力载荷大小计算方法的研究是成功实现非间隔式注氮防灭火工艺的基础。根据弹性力学中解平面问题与结构力学中两端固支梁结构的相关原理,分别推导并提出了采空区注氮管表面压力载荷的计算方法,分析了影响采空区注氮管表面压力载荷的因素。结合林南仓矿现场数值模拟结果,计算出综采工作面采空区注氮管表面的压力载荷。结果表明,两种计算方法所得的计算结果比较接近,在可接受的范围内,均是合理可行的。

摘要：采用锤击法对新研发的添加有粘弹阻尼材料的多层无加强U型减振降噪波纹管在水介质压力载荷作用下的阻尼变化情况进行了试验研究,在试验过程中设计了水介质压力载荷下波纹管动态试验专用设备,得出了粘弹阻尼与压力关系曲线,为阻尼技术在减振降噪波纹管设计中的应用提供依据。

摘要：列车由明线高速行驶突入隧道的瞬间,列车周围的空气流动空间骤然变小,车头前方的空气受到压缩压力急剧升高,形成初始压缩波,并以当地声速向隧道出口端传播。当列车尾部进入隧道时,由于列车尾部占据的空间得以释放,空气压力突然降低,形成膨胀波。压缩波与膨胀波传播到隧道端口被反射为具有相反性质的波,两者相互叠加,导致隧道内产生剧烈的压力波动。文章采用一维可压缩非定常不等熵流动模型和广义黎曼变量特征线方法对速度600 km/h单列磁浮列车通过隧道时压力波问题进行数值模拟研究,通过对隧道内压力变化形成原理的分析,揭示了隧道内气动载荷的变化特性,以及车体表面压力幅值和隧道长度、列车速度、阻塞比之间的变化规律。研究结果可为高速磁浮列车通过隧道时洞内和车体气动载荷设计提供数据参考。

摘要：为进一步提高核电厂的安全性,并满足法规对严重事故缓解措施的要求,消除事故过程中大量积聚在反应堆压力容器顶部的不可凝结气体对机组安全造成的重大威胁,我国自主研发的百万千瓦级压水式反应堆在压力容器顶部增设了排放阀门,在事故中通过此路径将大量积聚在反应堆顶部的不可凝结气体排出,这个系统即为高位排气系统。该文通过程序模拟,分析了高位排气系统在运行过程中可能经历的压力载荷。计算结果显示在所分析的工况中,高位排气系统可能经历的过程包括气体到气体、气体到液体的排放,但总体压力载荷冲击幅度不大,不会对系统造成额外风险。

摘要：探究了拓扑优化设计方法在水下耐压结构设计中的应用。与固定载荷作用下结构的优化设计相比,此类问题需要正确地确定压力作用面。在拓扑优化过程中,利用变密度法得到的中间结构拓扑实际上可以看成是灰度图。基于此,提出了基于图像分割技术的压力加载面搜索方法,并利用距离正规化水平集方法(DRLSE)检测图像边界。利用数值算例验证了方法的有效性,并研究了静水压力作用下结构的拓扑优化设计问题。在给定材料约束的前提下,研究了不同边界条件下耐压壳体的最小柔顺度及最优结构拓扑形式。优化结果说明了该方法在多球交接耐压壳结构形式优化设计及复杂边界条件下耐压结构新形式探索中的工程应用价值。