能量法

摘要： 在深水无隔水管钻井系统中,海水段钻柱系统受到外部海洋载荷、顶部转盘扭矩以及底部钻头-地层作用力的影响,极易发生纵-横-扭三个方向的振动,导致钻柱发生强度降低、磨损及疲劳失效。为了对深水无隔水管钻井钻柱三维振动响应进行研究,基于能量法、Hamilton变分、微元法和达朗贝尔原理,在考虑海流、钻井液流速和钻柱-井壁接触碰撞等因素的基础上,建立了无隔水管钻井钻柱的三维振动方程,并验证了其有效性,分析了雷诺数、速度比、波动钻压及钻柱转速等对钻柱振动的影响。研究结果表明:地层段钻柱的振动响应远没有海水段的大,并且横流向振动幅值也要小于顺流向振动幅值,但其振动频率却大于顺流向振动频率;适当增大速度比会减小海流对钻柱的激励作用,钻井液流速较高时会对钻柱振动产生较大影响;波动钻压幅值影响钻柱纵向振动的位移响应,但不影响纵向振动频率,现场钻柱可采用较小的波动钻压,以减小钻柱的纵向振动和扭转剪切应力,但应避开120和60 r/min的转速。所得结论可为无隔水管钻井钻柱的减振措施制定提供参考。

摘要： 研究目的:柔性棚洞是一种拦截边坡落石的被动防护结构,凭借施工方便、经济环保等特点广泛运用于落石灾害防护领域,但是目前没有规范指导柔性棚洞结构进行设计。本文基于能量法建立落石冲击柔性棚洞结构失效模型等三个模型,采用Sobol’全局灵敏度分析法得到柔性棚洞结构参数一阶、全局灵敏度,提出柔性棚洞结构优化设计思路。研究结论:(1)同一参数在不同计算模型中灵敏程度不同;(2)参数间相互作用明显,三个模型中所有参数全局灵敏度相较一阶灵敏度有不同程度增长;(3)柔性棚洞结构失效模型中,较小幅度的调整高灵敏度参数(通行界限和钢丝绳等效横截面积)可使结构满足设计要求同时用钢量增加最少;(4)本研究成果可用于柔性棚洞结构优化设计,使结构设计更具经济性。

摘要： 在材料力学教材中,常采用能量法进行冲击应力分析。在教学过程中发现,学生对该理论的适用范围不够清晰,忽略或不能够准确理解基本假设在该问题中的重要性。本文以杆件承受轴向撞击为例,利用弹性动力学理论和有限元方法,给出了杆件受到冲击载荷时的实际动力学响应过程,对比了不同质量比撞击情况下材料力学能量法与弹性动力学理论和有限元方法预测结果的差别,并阐明了导致该差别的主要原因,帮助学生了解利用能量法分析冲击应力问题时基本假设的重要性,对学生建立合理简化的力学模型解决工程问题有一定教学意义。

摘要： 目前的弹簧刚度解析表达式主要适应于工程上的密圈弹簧,但由于该解析表达式没有考虑弹簧钢丝的倾斜度对弹簧刚度的影响,对于大倾斜度弹簧用该解析表达式求解弹簧刚度与有限元仿真结果相比误差较大。根据能量法给出含倾斜度效应的弹簧刚度表达式,该结果不仅适应于求解大螺旋角弹簧刚度,也能退化到密圈弹簧弹簧刚度的求解,并且所得结果与有限元仿真结果相符,误差不超过0.21%,从而为大倾斜度圆柱弹簧刚度设计提供理论依据。

摘要： 双定子单转子轴向磁通永磁电机中固有的齿槽转矩会对电机的振动和噪声产生不利影响,影响系统的控制精度。为削弱电机的齿槽转矩,提出一种双定子错位型结构来削弱该电机的齿槽转矩,在不改变定转子自身结构的前提下,将两个原本正对的定子盘错位一定的角度,使两定子盘各自产生的齿槽转矩互相抵消,进而削弱齿槽转矩。根据能量法的思想,对两定子盘错位后的齿槽转矩进行了解析分析,推导了错位角与齿槽转矩之间的数学表达式,通过有限元方法验证了分析的正确性,结论表明,定子错位可以显著削弱电机的齿槽转矩与转矩脉动。

摘要： 本文基于高阶剪切理论研究了含软质芯材的复合材料格栅夹层板屈曲特性及其影响因素。首先,利用正交各向异性均匀化方法推导含软质芯材格栅的等效弹性参数。接着,基于高阶剪切位移场假设和能量法,推导复合材料格栅夹层板的屈曲控制方程,得到简支复合材料格栅夹层板单轴压缩屈曲荷载的理论解。最后,通过算例讨论典型复合材料格栅夹层板的跨厚比、表面层与总厚度比、格栅厚度、格栅间距和格栅复合材料铺层角度等参数对其性能的影响。

摘要： 在设计浮置基础减振系统时,需要确定减振系统的力学参数、减振器个数及其布置形式等。虽然以有限元方法建立的实体模型比解析模型更准确,但在没有初始设计的情况下建立有限元模型所耗费的工作量过大,解析模型可以更快的获得较好的初始参数,为浮置基础减振系统的优化设计提供依据。文中基于能量法并结合Lagrange运动方程提出了由弹性构件支撑的浮置基础减振系统动力学解析模型,利用运动方程的特征分析方程推导了系统的实模态频率及复模态频率,并将所提出的模型和模态求解方法应用于量子芯片实验室的电子束曝光机浮置基础减振系统分析。对所提出的解析模型和SAP2000有限元模型进行了比较分析,结果显示文中提出的解析模型求解结果与有限元模型计算结果相对误差小于6%。解析模型的实模态计算浮置基础模态频率比复模态计算的结果更接近有限元模型的计算结果。

摘要： 为研究动荷载作用下不同细粒含量粉土试样孔压发展模式,通过室内动三轴试验,基于传统分析法和能量分析法研究黏粒含量和粉粒含量对孔压发展模式的影响.结果表明:黏粒含量9%是粉土孔压累积规律发生改变的转折点,当黏粒含量小于该值时,孔压时程曲线呈现“增长-趋稳”规律;而黏粒含量高于该值时,孔压累积呈“增长-变缓-增长-趋稳”变化规律.黏粒含量或者粉粒含量越小,孔压时程曲线越陡峭,动应力-应变滞回圈分布越疏,孔压累积速度越快.通过非线性回归分析,建立了考虑细粒含量粉土孔压发展计算公式以及孔压-累积损耗能量归一化公式.

摘要： 为进一步了解不同边界条件下双向板的极限承载力计算方法,该文在已有研究的基础上针对四种不同边界双向板进行了研究。基于塑性铰线理论板块平衡法和能量法,给出了火灾作用下三边简支一边固支、三边固支一边简支、两长边固支两短边简支、两长边简支两短边固支四种不同边界钢筋混凝土双向板极限承载力的计算公式。该公式考虑了大挠度下的薄膜效应影响,计算结果与试验结果有较高的一致性,两种方法计算结果存在2%左右的偏差。在整合其他边界双向板计算公式的基础上,提出了火灾下各种边界双向板极限承载力计算的通用公式,能为工程设计和下一步研究提供参考。

摘要： 基于极限平衡理论建立一种钢与混凝土组合框架结构罕遇地震作用时简化分析方法。通过理论分析和试验现象,确定组合框架破坏机制;基于极限平衡原理,根据结构在地震作用下达到极限状态时变形和内力分布规律,分别计算框架顶部侧移等于H/50、H/40和极限荷载对应侧移值时组合框架抗震强度,计算结果与国内外十九榀组合框架低周反复荷载试验结果吻合较好,说明此计算方法可有效地预测组合框架结构在罕遇地震下的抗震强度;提出通过对组合框架变形能力和抗震强度同时进行控制,以使结构满足罕遇地震下抗震要求的简化方法。

摘要： 能量法认为单调拉伸破坏和循环破坏所需能量都是材料本身的性质因此具有相同的值,基于此假设可以建立起能量法疲劳寿命预测模型.本文在能量法的基础之上,提出了基于Ramberg-Osgood模型的单调和循环应力应变关系的能量法寿命预测模型,并且考虑了平均应力对能量法的影响,进而提出了基于能量法考虑平均应力影响的疲劳寿命预测模型.基于Ramberg-Osgood模型的单轴拉压疲劳预测模型和基于能量法考虑平均应力影响的疲劳寿命预测模型中的拟合参数具有明确的物理意义并且可以方便地从材料手册中获得,因此具有很好的实用价值.并用新提出的寿命预测模型对aluminum6061-T6在70MPa和138MPa两种平均应力水平下的拉压疲劳寿命进行预测,并且取得了较为理想的精度.

摘要： 能量法认为单调拉伸破坏和循环破坏所需能量都是材料本身的性质因此具有相同的值,基于此假设可以建立起能量法疲劳寿命预测模型.本文在能量法的基础之上,基于Ramberg-Osgood模型,建立了一种新的寿命预测模型.采用Ramberg-Osgood模型的单调和循环应力应变关系的拟合参数具有明确的物理意义并且可以方便地从材料手册中获得,因此具有很好的实用价值.本文对aluminum6061-T6材料,通过大量文献获得相关材料的单调拉伸和疲劳试验数据,并在能量法的基本假设基础上应用新的疲劳寿命预测模型进行预测,并且取得了较为理想的精度.

摘要： 基于能量法,对17-4PH形的钢材在屈服点附近进行疲劳特性研究.通过与传统的SN,E-N法对比,对疲劳寿命预测的方法进行改进,简化基于能量法疲劳寿命预测法.同时对整个疲劳寿命区间,给出应变能密度随着循环加载次数的关系,给出临界疲劳寿命的阀值更加合理的估计.并且对17-4PH钢在临界总应变能和拉伸总应变能的合理比值做出合理解释.并且通过与试验值对比,得到基于能量法的含有待定参数的疲劳寿命预测公式.

摘要： 随着复合材料疲劳问题研究的深入,不同的研究者采用各种不同的角度对复合材料疲劳问题进行了大量研究.如何从己知的疲劳外载荷工况来准确预测复合材料疲劳寿命成为人们关注的焦点.本文在疲劳能量法的基础上,构建了能量法预测复合材料疲劳寿命的物理模型,建立了能量平衡方程并给出疲劳过程中各种形式能量解析表达式,将应力比引入累积塑性应变能,给出了一种预测不同应力比下的复合材料S-Ⅳ曲线方法.最后通过实验验证,证实了本方法的预测精度。

摘要： 矩形钢管混凝土在桥梁、海洋平台中主要用作受压构件.构件截面尺寸相对较大,易出现管壁局部屈曲,钢管对核心混凝土的约束效应不明显等问题.在管壁设置纵向加劲肋可改善矩形钢管混凝土构件的受力性能,但影响机理尚不明确.论文建立设纵肋矩形钢管混凝土轴压柱的屈曲分析模型,将问题转化为求解均布荷载作用下加载边和非加载板均为固支边界的设纵肋薄板的屈曲荷载,采用能量法推导出构件临界屈曲荷载及屈曲系数的解析表达式.揭示了不同加劲肋数量下临界屈曲系数受加劲肋的截面尺寸、材料性能的影响规律.

摘要： 简要介绍了一台低压箔绕的干式双分裂变压器在用能量法进行短路阻抗的仿真过程中出现的仿真值与实测值存在较大误差的情况.通过查找原因并重新调整模型后,仿真结果与实测值吻合,证明了对仿真误差分析的合理性.通过对该实例的分析和总结,可为同行技术人员在研究相似情况下的变压器电磁仿真提供借鉴.

摘要： 提出了瞬态地震输入能的概念,并利用随机振动理论,对平稳随机地震作用下,单自由度线性体系地震输入能量的统计特征及其影响因素进行了研究.从频域上推导了平稳反应阶段,单自由度线性体系瞬态地震输入能均值、方差和地震总输入能均值的理论公式,与时程分析法计算得到的能量反应的统计值进行了比较分析,初步验证了理论公式的准确性.研究表明,平稳随机地震作用下其瞬态地震输入能的均值和方差是与时间无关的常数,它们仅与地震动的频谱特性和结构的动力特性相关.同时瞬态地震输入能的均值谱和方差谱的研究结果表明,结构的阻尼比越大,其瞬态地震输入能均值谱和方差谱的峰值越小;自振周期相同时,瞬态地震输入能的方差随着阻尼比的减小而增大.

摘要： 阻尼是振动测试及振动控制中的重要参数,弄清楚阻尼参数之间的关系及阻尼测试方法具有重要的意义.本文从阻尼的基本性质出发,首先探讨了描述阻尼的各个参数及其之间的关系,并通过列表方式简明清晰地表示出来.在阻尼测试方法上,本文给出了四种主要的测试方法,并给出了详细推导.阻尼测试方法主要有自由振动法、模态法、能量法和负刚度法.本文所给出的阻尼测试方法各有利弊,因此在实际使用时需根据实际情况予以选择.

摘要： 现代发动机要求其具有高增压比、轻重量以及低耗油率,这些使得发动机叶片气动工作负荷增加、刚性减弱,因此流体诱导的叶片振动问题日益增多,而颤振则是其中一种破坏性极强的自激振动方式.发动机紧凑性的要求又使得转静叶排之间距离较小,干涉作用更加明显.然而在以往的转子叶片颤振计算中对叶排间干涉作用的考虑往往不够深入.所以采用能量法计算了分别考虑上、下游叶排干涉作用下,不同轴向间距时转子叶片的气动阻尼,评估其颤振特性.结果表明考虑上下游叶片之后转子叶片的气动阻尼与单转子的计算结果有很大差距,上游叶片对转子叶片颤振特性会促进转子叶片稳定性而下游叶片则会使其失稳.

摘要： 本文以昆明物理研究所的SC100H线性斯特林制冷机为研究对象,对该制冷机采用的动磁式线性振荡电机磁路进行了研究.建立了电机理论模型,对模型进行了结构简化以便于分析计算,利用等效磁路法绘出电机等效电路图,并利用机电能量转换原理,得到电机推力与线圈匝数、绕组电流、永磁体结构性能和电机定转子结构尺寸及相对位置等的关系表达式,从而为电机结构参数和运行参数的设计优化提供了理论依据.

摘要： 本发明提供的是一种基于法布里珀罗腔干涉测量脉冲激光能量传感器及脉冲光能量测量方法。首先，可调谐激光光源发出波长线性变化的信号光通过单模光纤接入到干涉腔中，从单模光纤发出的光被镀有银的铝制薄片反射并与入射信号光发生干涉，干涉光信号通过单模光纤导入到光谱仪中进行信号检测；其次，被检测的脉冲激光通过光纤准值镜耦合到单模光纤中，脉冲激光从光纤尖端射出时会产生力学效应，铝片在脉冲冲击力作用下发生形变而压缩干涉腔的长度；最后通过光谱仪得到的干涉吸收峰与初始条件下的峰值位置进行对比分析，确定被检测脉冲激光的能量。本测量装置具有制备工艺简单、结构尺寸小、稳定性好、测量精度高等优点。

摘要： 本发明提供了一种基于有限元法和功率输入法的统计能量分析参数获取方法，根据结构的几何模型建立其有限元模型，施加边界条件，对结构有限元模型进行模态分析，得到系统的模态、子系统的刚度矩阵和质量矩阵，通过功率流模型获得子系统的振动能量和系统的输入功率，利用功率输入法计算得到统计能量分析参数。本发明结合了有限元法和功率输入法获取结构的统计能量分析参数，使用有限元法得到计算的刚度矩阵、质量矩阵、模态振型和固有频率，通过功率流模型计算得到输入功率和振动能量，将其代入功率输入法计算得到统计能量分析参数。本方法可以针对结构间强耦合的问题开展统计能量分析，解决了现有统计能量分析中关于结构间弱耦合假设的局限性，并可推广至复杂结构。

摘要： 本申请属于能量系统设计领域，特别涉及一种基于阔值法的复杂时变能量系统能量配置方法，包括如下步骤：建立系统运行的能量载荷谱；获取负载低谷值以及尖峰值；预设额定功率P

摘要： 本发明提供的是一种基于法布里珀罗腔干涉测量脉冲激光能量传感器及脉冲光能量测量方法。首先，可调谐激光光源发出波长线性变化的信号光通过单模光纤接入到干涉腔中，从单模光纤发出的光被镀有银的铝制薄片反射并与入射信号光发生干涉，干涉光信号通过单模光纤导入到光谱仪中进行信号检测；其次，被检测的脉冲激光通过光纤准值镜耦合到单模光纤中，脉冲激光从光纤尖端射出时会产生力学效应，铝片在脉冲冲击力作用下发生形变而压缩干涉腔的长度；最后通过光谱仪得到的干涉吸收峰与初始条件下的峰值位置进行对比分析，确定被检测脉冲激光的能量。本测量装置具有制备工艺简单、结构尺寸小、稳定性好、测量精度高等优点。

摘要： 车辆首供能量、回收能量、互补供给与车速、动力条件自动协调法是车辆制造领域可使车辆在人为给定能量消耗量时，自动根据车辆重量、及路况确定速度，车速已到最低，给定能量产生的功率达不到车辆行驶所需功率时，自动由储存的回收能量补充；人为给定速度时自动根据车辆重量、路况决定能量供给量，能量供给量为零时车速仍大于给定速度，则自动启动制动系统回收储存能量；自动根据路况确定能量决定速度或速度决定能量供给的自动协调方法。

摘要： 本发明提供了一种基于有限元法和功率输入法的统计能量分析参数获取方法，根据结构的几何模型建立其有限元模型，施加边界条件，对结构有限元模型进行模态分析，得到系统的模态、子系统的刚度矩阵和质量矩阵，通过功率流模型获得子系统的振动能量和系统的输入功率，利用功率输入法计算得到统计能量分析参数。本发明结合了有限元法和功率输入法获取结构的统计能量分析参数，使用有限元法得到计算的刚度矩阵、质量矩阵、模态振型和固有频率，通过功率流模型计算得到输入功率和振动能量，将其代入功率输入法计算得到统计能量分析参数。本方法可以针对结构间强耦合的问题开展统计能量分析，解决了现有统计能量分析中关于结构间弱耦合假设的局限性，并可推广至复杂结构。

摘要： 本发明公开了一种器械是否在视野内、是否被遮挡的判断法及能量显示方法，其中，器械是否在视野内的判断法包括以下步骤：1a.获取主手及器械的三维模型，根据设备参数对三维模型进行同步处理；2a.通过三维场景中内窥镜的视野范围，对器械腕部的点做是否在视野范围内的判断，若是，则器械在视野内，若否，则器械不在视野内。本发明可准确、快捷地向操作者提供器械是否在视野内、是否被遮挡的信息及能量器械的能量是否被激活，并作出提示，使内窥镜手术更为安全，效率更高。

摘要： 本发明提供了一种基于功率流法与统计能量法的结构中频振动计算方法，首先分别建立结构的功率流模型和统计能量模型。对功率流模型进行有限元粗网格划分并形成相应的质量和刚度矩阵，基于功率流理论建立结构功率流平衡方程，在非相关激励载荷下形成结构能量影响系数矩阵。依据统计能量模型，建立结构耦合损耗因子矩阵，用能量影响系数矩阵非对角线元素替换耦合损耗因子，形成修正后的统计能量耦合损耗因子矩阵。最后根据修正后的耦合损耗因子矩阵，建立结构新的统计能量平衡方程，利用统计能量法计算结构中频振动响应。本发明不需要精细的网格，计算所需资源少，计算速度快，能够克服统计能量法子结构间弱耦合的假设，成本低。

摘要： 本发明提供了一种基于功率流法与统计能量法的结构中频振动计算方法，首先分别建立结构的功率流模型和统计能量模型。对功率流模型进行有限元粗网格划分并形成相应的质量和刚度矩阵，基于功率流理论建立结构功率流平衡方程，在非相关激励载荷下形成结构能量影响系数矩阵。依据统计能量模型，建立结构耦合损耗因子矩阵，用能量影响系数矩阵非对角线元素替换耦合损耗因子，形成修正后的统计能量耦合损耗因子矩阵。最后根据修正后的耦合损耗因子矩阵，建立结构新的统计能量平衡方程，利用统计能量法计算结构中频振动响应。本发明不需要精细的网格，计算所需资源少，计算速度快，能够克服统计能量法子结构间弱耦合的假设，成本低。

摘要： 本发明涉及隧道工程技术领域，尤其涉及基于能量法的非煤地层隧道岩石突出安全厚度处理方法，该系统包括S1、对掘进的隧道进行基本假设限定；S2、根据能量守恒原理建立气体压力与岩体最小防突厚度的关系式；S3、根据能量法计算实际案例中的突出前气体压力大小；S4、通过FLAC3D软件验证计算结果的正确性。本发明解决了现有技术中无法有效实现对非煤地层的气体与岩石突出进行计算的问题。