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在机翼设计过程中,将等效有限元模型(EFEM)方法应用于考虑静力学和动力学要求的机翼结构优化.提出了"三步走"的结构优化策略,将一个多变量的复杂优化问题转换为一系列少变量的简单优化问题,对某支线客机的复合材料机翼进行了优化设计.首先以位移、静强度和颤振速度作为约束条件对机翼复合材料铺层比例进行优化;然后以静强度和结构稳定性作为约束,以最小化结构质量和结构效率作为优化目标,对各翼肋之间的加强壁板进行优化设计;最后再以位移和颤振速度为约束,对机翼结构总体刚度进行优化设计.结果表明:EFEM方法具有快速建模和计算量少的优点,采用"三步走"优化策略具有更高的效率,适用于初步机翼结构优化设计.

关键词: 机翼 , 等效方法 , 稳定性 , 颤振 , 复合材料 , 结构优化 , 优化策略

不同荷载作用下各向异性度对树脂基正交各向异性圆孔板孔边应力分布的影响

李成 , 铁瑛 , 赵华东

高分子材料科学与工程

含孔结构在机械结构、装备中随处可见。针对含圆孔的树脂基复合材料板,采用解析法对几种常见荷载对孔边应力场的影响进行分析。对两个主方向的杨氏模量的变化对孔边应力的影响进行仿真分析,并对在不同荷载作用下,各向异性度对孔边应力场的影响进行比较。通过计算可知,随着杨氏模量的增大,孔边应力也增大,且随杨氏模量E1增大所引起的孔边应力增加的幅度要大于由E2增大所引起的孔边应力增加的幅度。在弯矩作用下,材料的各向异性性质对孔边应力场影响的程度相对于拉、压载荷受力状态要大一些。

关键词: 含孔结构 , 复合材料 , 各向异性度 , 应力分布 , 结构优化

八流大方坯连铸中间包结构优化的物理和数值模拟

刘敏 , 温翰 , 张琪 , 唐宏伟 , 李源 , 陈敏

材料与冶金学报

结合某钢厂八流大方坯连铸中间包生产现状,基于物理模拟与数值模拟方法,对中间包内钢水流动特性及温度场进行了研究.物理模拟结果表明:原中间包因各流水口距长水口冲击点距离不等,导致各流响应时间及停留时间差别增大,各流钢水温差扩大,死区体积分率偏高,影响了铸坯质量和生产顺行.此外,原中间包稳流器因内腔体积小,注流过程中存在包壁冲刷严重等问题.采用优化控流方式后,死区体积比率由优化前的37.5％减小至19.0％,各流响应时间标准差由58降至15,各流停留时间标准差由185降至68,流动一致性得到显著改善.同时,中间包内最大温差降低至4K,各水口间最大温差降至1K,包内温度分布更趋均匀.此外,扩大稳流器内腔容积减小了对包壁的冲刷.

关键词: 八流大方坯中间包 , 结构优化 , 物理模拟 , 数值模拟

双辊薄带连铸分配器的模拟

阮飞 , 张捷宇 , 吴广新 , 刘智宇 , 马婕 , 殷天

连铸

采用FLUENT软件模拟研究将两支传统连铸用浸入式水口应用于薄带连铸布流系统中,通过设计正交试验分析了分配器侧孔面积比(S)、侧孔倾角(a)、两分配器间距(L)对布流器布流均匀性及液面波动的影响.结果表明,分配器侧孔倾角对布流影响是显著的,分配器侧孔面积比及两分配器间距对布流影响不显著.分配器侧孔倾角为0°、两分配器间距为800 mm、分配器侧孔面积比1.1为最优分配器结构参数.

关键词: 双辊薄带连铸 , 分配器 , 结构优化 , 数值模拟

深亚微米SOAN MOSFETs的高温应用分析与结构优化

杨媛 , 高勇 , 巩鹏亮 , 刘静

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2008.05.004

在300-600K温度范围内分析并模拟了栅长为100nm的SOI(Silicon On Insulator)和SOAN(Silicon On Aluminum Nitride)MOSFETs的输出特性和有源区温度分布,得出了SOAN器件更适合高温应用的结论;针对高温应用环境,对SOAN器件结构参数及工艺参数进行优化,得出了各个参数的优化值,并使用优化后参数仿真CMOS反相器的瞬态特性,结果显示在环境温度为300K和500K时,SOAN CMOS门极延迟分别为19ps、25.5ps;而SOI CMOS的门极延迟在相同的温度下分别为28.5ps、35.5ps.

关键词: 高温 , SOAN , SOI , 结构优化

用Fluent软件优化喷粉室结构、模拟流场状态

金海陆 , 杨玉敏 , 王占永 , 仲岩

材料保护

静电粉末系统喷涂室的设计全凭经验进行,繁杂且不确定因素较多.利用ANSYS软件自带的AP-DL参数化语言将喷粉室的模型参数化；根据ANSYS软件和Fluent软件的接口技术实现了对参数化模型的读入；根据实际工况对仿真模型施加适当的边界条件,实现了对喷粉室内部流场状态的模拟.通过模拟结果可不断调整喷粉室结构的参数,进而实现喷粉室结构的优化设计.

关键词: 喷粉室 , 结构优化 , 参数化 , ANSYS软件 , Fluent软件 , 流场模拟

80 t两流板坯连铸中间包挡墙结构优化研究

田永华 , 包燕平 , 李怡宏 , 申小维 , 王敏 , 唐德池

钢铁钒钛 doi:10.7513/j.issn.1004-7638.2013.02.013

根据国内某钢厂两流板坯连铸80 t中间包现场工艺及结构,在分析了其控流装置下的中包流场的基础上,研究了双层湍流抑制器下,挡墙位置和高度对中间包内流体流动特性的影响.结果表明:双层湍流抑制器下,挡坝距长水口2 000 mm,高400 mm时中包流场最合理,且抑湍器和坝组合控流装置结构简单,避免了钢水对堰等其他中包控流装置冲刷而污染钢水影响铸坯洁净度.对比优化前后的包内流体流动特性,平均停留时间由292 s提高到380 s,死区比例由37.3％降低至18.5％,活塞区与死区比值由0.35增大至0.65,有利于钢液温度和成分的均匀,增大了夹杂物上浮去除的几率,有助于提高铸坯洁净度.

关键词: 板坯连铸 , 中间包 , 结构优化 , 钢液流动特性 , 洁净度

小方坯连铸6流中间包结构优化水模型研究

李晓柄 , 崔怀周 , 陈伟庆 , 陆巧彤 , 曹长发

上海金属 doi:10.3969/j.issn.1001-7208.2010.05.011

针对小方坯连铸6流中间包,采用模型与原型1∶3的相似比,建立水模拟系统,对原型中间包内钢液的流场分布进行评估,并研究了不同多孔挡墙及湍流器对中间包内钢液流动特性的影响.结果表明,使用湍流器能显著降低钢液的湍流强度,减少对浇注区液面的冲刷.湍流器与改进多孔挡墙(Q)组合效果最佳,可以有效地改善中间包内流场分布,促进夹杂物上浮,提高钢水的洁净度.

关键词: 连铸 , 中间包 , 水模型 , 结构优化

基于FLUENT的重整加热炉集合管防腐蚀结构优化

陈志静 , 郭福平

腐蚀与防护 doi:10.11973/fsyfh-201508017

针对催化重整装置加热炉集合管盲端的腐蚀现象,运用腐蚀理论对其进行了机理研究.结果表明,在操作工况下,出口集合管盲端法兰内侧发生高温硫腐蚀,富氢环境使腐蚀产物疏松多孔,在高流速流体冲刷下发生冲刷腐蚀.采用FLUENT软件对集合管流场特性进行了模拟分析,结果表明,出口集合管盲端法兰内壁面右下侧形成了漩涡流,连续不断冲刷壁面;漩涡强度随介质处理量的增加而增大,当处理量为168 t/h时,涡量值为240 s-1,切向速度达到16 m/s.模拟计算结果与实际集合管的检测结果吻合较好.同时,对平盖进行了防漩涡结构优化设计,在相同工况下进行数值模拟,结果表明,优化的平盖结构具有较好的防冲刷腐蚀作用.

关键词: 集合管 , 腐蚀机理 , 漩涡 , FLUENT , 结构优化