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关键词： 微槽砂轮   熔石英   激光强化工艺   电镀工艺   磨削性能  

摘要： 电镀超硬磨料砂轮由于其具有耐磨损、导热系数高、加工效率高和加工精度高等优点,常用于磨削加工石英玻璃、工程陶瓷、单晶硅等硬脆难加工材料。但是由于传统电镀砂轮的镀层/基体结合性能差,导致磨粒容易过早脱落,甚至镀层剥落;传统结构化砂轮通常在成品砂轮上直接进行结构化处理,容易导致磨料损伤,加工形状和尺寸特征很难保持一致。为了提高镀层与基体的结合强度,避免在砂轮工作面上直接结构化引起的超硬磨料损伤等问题,本研究制备了一种激光离散强化基体有序微槽结构电镀超硬砂轮,并开展了磨削实验。主要研究内容如下:(1)研究了激光离散强化对45钢基体/镀层界面结合状态的影响规律。结果表明:激光离散强化工艺使基体表面形成了原始基体区、过渡区和激光强化区的周期性分布结构。原始基体区与镀层的交界处存在大量裂缝,结合状态差;过渡区与镀层的界面结合状态有所改善;激光强化区与镀层界面结合紧密,没有发现裂缝,结合状态最好。(2)探究了激光离散强化有序微槽结构电镀砂轮制备工艺。结果表明:慢走丝线切割机的电极丝直径为Φ0.1 mm,超精密放电回路和走丝速度慢,提高了微槽的形状精度并降低了表面粗糙度;开槽过程中,轮毂浸泡在工作液中,减轻了微槽的热损伤。(3)制备了激光离散强化基体电镀超硬砂轮,开展了磨削对比实验。实验结果表明:微槽结构使得砂轮与工件的有效接触弧长减小、有效磨粒数减少;微槽结构改善了磨削区工作状态:增大磨削液的有效流量,改善砂轮和工件润滑冷却条件。湿磨后的石英表面形貌质量达到较好。

关键词： 离散实体单元法   大变形   弹塑性分析   断裂   结构倒塌   单层网格结构  

摘要： 基于连续介质力学的传统数值计算方法在处理结构强非线性问题时会出现网格畸变严重、单元消失和位移场不连续等问题而导致求解收敛困难,且受限于变形协调条件和位移连续条件的计算方法在处理复杂力学问题时通常需要人工干预和修正,局限性明显。基于此,本文采用新型数值计算方法——离散实体单元法,对结构的几何大变形、材料非线性、裂纹扩展、结构倒塌等强非线性问题进行模拟研究,验证本文方法在处理连续体结构破坏问题上的有效性及相较于传统方法的优越性,为结构分析提供了新的思路及算法工具。本文首先给出了适用于求解三维空间结构力学问题的离散实体单元法完整计算框架,探讨了计算模型中球元数量、阻尼、计算时步等参数的合理取值;基于Grasshopper的可视化编程优势开发了离散实体单元法的前处理模块,成功实现了几何输入、球元划分及前处理文件输出等操作;采用Fortran语言开发计算程序,将求解模块分成主程序及弹性计算、弹塑性计算和断裂计算三个子程序,计算时根据具体需求情况来灵活调用相应的子程序,从而提升求解效率;通过具体算例对本文开发的计算程序进行验证,并探讨球元尺寸对模型计算精度的影响。基于算法的特点和基本原理,建立离散实体单元力控制法和位移控制法用于杆系结构的非线性大变形计算,得到了两种控制方法各自的适用范围。对于弹塑性问题的求解,通过Mises屈服条件引入以球元间接触力表示的屈服方程,并给出增量形式的离散实体单元法弹塑性接触本构方程和加卸载判别准则。采用自编程序对若干经典算例进行模拟分析,追踪网壳结构由局部杆件失稳至整体失稳及多次失稳的完整变形过程,验证了本文方法能有效描述结构复杂后屈曲行为,为连续体结构的非线性问题分析提供了简单、高效的算法工具。将断裂力学的基本原理与离散实体单元法相结合,通过打断球元间的连接弹簧来实现裂纹扩展,确定了用于判断裂纹的发生以及开展情况的应变能释放率准则,给出求解断裂问题的弹簧软化模型。开发离散实体单元法断裂计算模块,对受拉扭荷载作用的矩形梁断裂过程进行模拟分析,通过与文献结果的对比验证了本文开发的断裂计算子程序的正确性,可以应用于构件断裂及结构倒塌破坏等强非线性问题的处理。最后,将断裂计算程序应用至单层网格结构的倒塌数值模拟研究中,建立离散实体单元法的单层网格结构计算模型,对单层网格结构由局部杆件断裂至结构整体倒塌破坏的过程进行模拟,分析材料性能、加载方式及矢跨比对结构倒塌性能的影响,计算结果进一步验证了离散实体单元法在处理连续体结构断裂、倒塌等强非线性问题上的可行性和独特优势,为求解结构复杂力学行为提供了新的技术手段,具有一定指导意义及科研价值。

关键词： 古建筑木结构   扩展离散单元法   易损性分析   倒塌过程  

摘要： 为研究中国传统殿堂式木结构古建筑在地震作用下破坏的概率以及不同参数对结构抗震性能的影响,基于按照宋代《营造法式》制作的单层单开间殿堂式木结构模型,建立了考虑榫卯半刚性连接及斗栱减震性能的三维非线性扩展离散元模型,将计算动力特性和动力响应与单向水平地震激励下的振动台试验进行了对比,并对结构的倒塌过程进行了模拟。结果表明:计算所得的结构模型自振频率与白噪声激励下试验模型误差仅为6.34%;柱头测点的相对位移时程曲线与试验实测数据基本吻合,峰值大小也基本一致;柱架和斗栱层的最大层间位移角计算值接近实测值;离散元模拟倒塌过程与试验结果相一致,表明该扩展离散单元分析方法较准确、可信;考虑了木材材性、榫卯节点刚度和斗栱刚度的影响,对以上三种影响参数分别进行折减,并建立了相应的离散元模型,通过结构动力分析得到折减模型的地震易损性曲线并与未折减模型的地震易损性曲线进行了对比,研究了不同影响参数的折减对结构倒塌概率的影响。

关键词： 乳腺癌   化疗   左心房   应变   离散度  

摘要： 目的:应用超声心动图评估化疗药物对乳腺癌患者左心房结构、机械功能和机械离散度(LAMD)的影响。方法:收集91例接受蒽环类和(或)曲妥珠单抗治疗的乳腺癌患者,根据化疗时间分为四组:化疗前24 h内组(T0组,n=91)、化疗后3个月组(T1组,n=81)、化疗后6个月组(T2组,n=76)、化疗后12个月组(T3组,n=35)。获取左心房最大容积指数、最小容积指数和收缩前容积指数,计算左心房的主动射血分数、被动射血分数和总射血分数。二维斑点追踪超声心动图测量左心房储备期、导管期和收缩期的应变、峰值应变率,LAMD定义为以心电图R-R间期校正的储备期应变达峰时间标准差。结果:化疗6个月后,LAMD明显增加[(4.3±1.2)%vs.(5.5±1.9)%,P<0.05],左心房储备期应变和峰值应变率[(30.2±5.4)%vs.(26.6±5.2)%,(1.3±0.2)/s vs.(1.1±0.2)/s]、左心房导管期应变和峰值应变率绝对值[(15.7±5.3)%vs.(12.4±4.1)%,(-1.3±0.5)/s vs.(-1.1±0.4)/s]均出现不同程度的降低(P均<0.05),而左心房收缩期应变、峰值应变率绝对值[(14.5±2.4)%vs.(12.9±2.9)%,(-1.8±0.3)/s vs.(-1.6±0.3)/s]在12个月后显著降低(P均<0.05),左心房容积指数及相关的功能参数则未见明显改变。相关性分析显示,相应时间点的左心房储备期应变和导管期应变均与LAMD呈负相关,而与二尖瓣环侧壁组织舒张早期多普勒速度(Em)呈正相关。结论:乳腺癌患者化疗后LAMD显著增加且持续存在,同时伴有左心房机械功能受损,提示患者未来新发心房颤动的风险增加。

关键词： 中子输运   屏蔽计算   离散纵标法   空间离散   指数短特征线  

摘要： 空间离散格式选取和空间网格划分对于离散纵标法求解粒子输运问题的计算精度至关重要。短特征线离散格式根据粒子出射、入射贡献关系分割计算网格,可有效消除因空间离散失真导致的非物理振荡问题。指数短特征线基于指数分布假设适合求解深穿透、强衰减的屏蔽问题,已有研究中变量代换处理过程存在几何运算冗余、非线性求解成本高等问题,影响计算效率和实际应用前景。本文基于三维结构网格提出新的指数短特征线离散格式,改变分割变换方案避免了单元投影映射过程,应用并调整指数矩算法、优化指数因子求解等处理改善计算效率。通过4个简单几何固定源问题定性定量比较分析了若干离散格式的计算精度与效率,指数短特征线方法粗网格精度远优于其他方法,出色的粗网格精度可补偿其较高的单网格计算成本,恰当的网格划分可发挥离散方法的计算效率。

关键词： 半自磨机   矿浆提升器   磨损   结构优化   离散元  

摘要： 由于常用的直形矿浆提升器磨损不均匀,其中和内圈矿浆提升器肋板相连的外圈提升器磨损最严重,导致提升器因局部失效而整体报废。为了提高矿浆提升器的使用寿命,采用Rocky DEM软件对提升器中的矿物分布情况及其磨损情况进行分析,并对其结构进行优化。优化后的效果十分明显,外圈矿浆提升器在现场已经使用了2年多,磨损量很小,从模拟分析结果来看,优化后的寿命可达到优化前的8~10倍,由此证明采用的离散元模拟分析方法是可靠的。

关键词： 离散元法   分段螺旋   搅龙   混合   数值模拟  

摘要： 为探索分段螺旋式全混合日粮搅拌机不同搅龙结构形式影响下的装置混合性能,以混合均匀度和转矩为指标,利用离散元法对分段螺旋叶片轴向对称排布和中心对称排布的两种搅龙混合过程进行了数值模拟研究。结果表明,分段螺旋式全混合日粮搅拌机的混合过程中,前期主要是剪切混合和扩散混合,后期主要是对流混合,轴向对称搅龙使物料汇聚在中部,中心对称搅龙可以使物料进行整体轴向平移;两种搅龙混合效率基本一致,但中心对称搅龙相较于轴向对称搅龙转矩峰值降低37.94%,转矩平均值降低41.38%,四分位距减小76.89%。对结果进行分析可以看出采用中心对称结构可以显著降低工作峰值转矩,降低作业能耗,提升装置运行平稳性。

关键词： 离散纵向数据   Cholesky分解   均值-相关系数回归模型   蒙特卡罗期望最大化算法  

摘要： 对一类响应变量为离散型的平衡或非平衡纵向数据,提出了均值-相关系数联合回归模型框架,并且使用Cholesky分解方法对模型的相关结构进行参数化,使其具有良好的统计解释性.为了解决似然推断中高维积分计算的难题,提出了一种高效的蒙特卡罗期望最大化(MCEM)算法,并证明了参数估计的渐近性质.模拟实验和实际数据分析表明提出的方法是高度有效的.

关键词： 离散元   砌体   模拟  

摘要： 离散元法是专门用来解决不连续介质问题的数值模拟方法,主要应用于岩土及地基工程。在既有建筑改造领域,由于砌体结构建筑的主要材质为砖和砂浆的结合体,在构造上有典型的非连续性特征,因此本文以隧道窑结构为例,尝试创新使用离散元法对砌体结构进行建模分析,并据此提供一种可行的计算模拟思路及方法。