北京市自然科学基金(3143025)
- 作品数：12 被引量：80H指数：7
- 相关作者：龙凯贾娇毛晓娥傅晓锦谢园奇更多>>
- 相关机构：华北电力大学北京航空航天大学长沙理工大学更多>>
- 发文基金：北京市自然科学基金国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金更多>>
- 相关领域：动力工程及工程热物理理学一般工业技术交通运输工程更多>>
- 大型水平轴风力机塔筒顶部焊缝强度研究被引量：2
- 2015年
- 为实现某大型水平轴风力机塔筒顶部焊缝的抗极限与疲劳强度设计,建立塔筒顶部的有限元模型。模型充分考虑螺栓预紧力、轴承刚度、部件间接触等非线性因素,考察了极限工况下焊缝的结构强度。基于非线性有限元模型,施加不同幅值大小、方向的弯矩,采用线性插值方法获取焊缝的时序应力值。通过雨流计数计算得到焊缝的累积损伤,并确定最大累计损伤部位。考察不同壁厚下焊缝的极限与疲劳强度,并给出结构优化方案。结果证明了所提出方法的可行性和有效性。
- 龙凯毛晓娥刘雨菁
- 关键词：风力发电机塔筒焊缝
- 基于ICM法的传热结构周期性拓扑优化设计被引量：9
- 2015年
- 为了获得复合材料稳态导热性优化微结构构型,基于独立连续映射法,建立了周期性结构拓扑优化模型。在优化模型中,以重量最小化为目标、散热弱度为约束。采用一阶泰勒展开近似表达散热弱度约束函数。基于偏微分方程实施的图像过滤方法消除了棋盘格现象和网格依赖性问题。为了满足周期性约束,设计区域划分为若干相同大小的子区域,散热弱度贡献系数被重新分配。对比分析循环周期数、不同约束载荷工况下的拓扑优化构型。数值算例结果验证提出方法可以有效实现热传导下的复合材料微结构优化设计。
- 龙凯贾娇
- 关键词：拓扑优化导热性
- 考虑密度梯度的敏度过滤方法被引量：19
- 2014年
- 敏度过滤是变密度拓扑优化方法中消除数值不稳定性问题最普遍的方法之一,但易引起模糊边界的优化结果.为了抑制灰度单元,提出一种简易的考虑密度梯度的敏度过滤方法.在原有敏度过滤中增加密度梯度权函数项,使得当密度梯度大于设定阈值时权函数取值较小,修正了敏度过滤中的距离权函数值,可自动判别并弱化了优化边界的过滤平均效果;将该方法与固体各向同性惩罚微结构模型结合,根据不同拓扑优化问题类型,基于优化准则或移动近似算法优化求解.采用经典算例对文中方法的优化效果进行考察,结果表明,该方法的拓扑优化结果无棋盘格现象和网格依赖性,具有清晰的优化边界,优化效率高且易于实施.
- 龙凯傅晓锦
- 关键词：拓扑优化
- 考虑泊松效应的材料/结构一体化设计方法被引量：5
- 2017年
- 为实现含有不同泊松比组分复合材料的优化设计,并考虑宏观结构及复杂的边界条件,提出了考虑泊松效应的材料/结构一体化设计方法,其显著特征在于不同组分材料中引入了泊松比插值,假设宏观结构由周期性排列的复合材料组成,复合材料含两种各向同性且泊松比不同的组分材料,以静态问题中柔顺度最小化或动态问题中特征值最大化为目标以及宏微观体积比为约束建立了拓扑优化模型。采用均匀化理论预测了复合材料等效性能,推导了目标函数对宏微观密度变量的敏度表达式。分别采用密度过滤和敏度过滤来消除宏微观拓扑优化中的不稳定性现象。采用优化准则法分别更新宏观、微观密度变量,考察了微观体积比和组分材料泊松比参数对优化结果的影响。三维数值算例结果表明所提出的一体化方法具有可行性和优越性。
- 龙凯谷先广韩丹
- 关键词：拓扑优化负泊松比泊松效应
- 多工况及动态连续体结构拓扑优化中的工程约束技术被引量：7
- 2015年
- 在对经典算例研究的基础上,引入一种工程约束技术来改善多工况和动态连续体结构拓扑优化结果的合理性,该方法是在半径过滤法的基础上增加工程约束条件.数值结果表明,利用工程约束控制技术能很好地解决拓扑优化中结果的合理性及可设计性问题,拓扑优化下的结构材料分布具有明显的一致性特征.
- 朱剑峰龙凯陈潇凯林逸施国标
- 关键词：多工况拓扑优化
- 大型水平轴风力机塔筒焊缝强度分析被引量：7
- 2014年
- 为实现某大型水平轴风力机塔筒截面焊缝强度设计,介绍了DIN18800-4应力计算的工程算法,针对2.0 MW直驱型风力机塔筒某一截面进行极限强度校核。根据疲劳载荷分类,提出等效疲劳损伤和时序疲劳损伤两种不同计算方法。推导了等效疲劳载荷、等效疲劳应力与等效疲劳损伤的计算公式。针对某一截面对等效疲劳损伤和时序疲劳损伤进行分析计算和结果对比,给出两者等价性条件与适用条件。结果表明,被校核的截面焊缝满足强度设计要求。提出的方法在大型水平轴风力机塔筒截面焊缝极限强度与疲劳强度分析上具有可行性和有效性。
- 龙凯毛晓娥
- 关键词：焊缝
- 大型水平轴风力机塔筒门洞的强度研究被引量：9
- 2014年
- 为了实现某大型水平轴风力机塔筒底部门洞的抗极限与疲劳强度设计,基于热点应力法,建立塔筒门洞的有限元模型,并应用疲劳分析软件,分析计算得到门洞焊趾处的极限与疲劳强度。在此基础上,考察门洞结构参数如门框宽度、门框长度、塔筒壁厚对焊趾疲劳损伤的影响,并给出相应的结构优化方案。结果表明,所提出的方法在大型水平轴风力机塔筒门洞设计上具有可行性和有效性。
- 龙凯谢园奇龚大副
- 关键词：门洞门框极限载荷疲劳载荷
- 直驱型风力发电机的主轴强度研究被引量：5
- 2015年
- 为了实现某大型水平轴直驱型风电发电机的主轴强度设计,提出基于有限元软件和疲劳软件相结合分析的主轴设计方法。建立发电机的有限元模型,分析计算了14种极限工况下主轴的极限强度。根据GL2010认证规范,推导得到发电机主轴的S-N曲线。基于疲劳分析软件,获得了主轴的疲劳累计损伤分布结果,考察了表面粗糙度对主轴疲劳强度的影响程度。分析校核结果表明,发电机主轴结构满足结构强度设计要求。
- 张春友苏培亮毛晓娥龙凯
- 关键词：发电机主轴有限元法
- 稳态热传导下基于多相材料的一体化设计被引量：1
- 2016年
- 提出一种基于多相多孔材料的一体化模型。模型以结构散热弱度最小为目标,以结构体积比与材料微结构质量为约束。引入独立的宏观设计变量和微观相设计变量,通过单元相密度建立两类变量间的联系;基于对等混合材料插值模型建立单元相密度与热传导系数间的惩罚关系;推导得到目标函数灵敏度表达式。求解偏微分方程实现单元散热弱度过滤,消除棋盘格及网格依赖性现象。通过二维数值算例讨论并分析了材料特性、热载荷、体积比约束以及质量约束对一体化优化结果的影响。数值实验结果表明,该建模方法在多相材料/结构一体化稳态热传导优化设计中具有可行性和有效性。
- 贾娇龙凯程伟
- 关键词：拓扑优化
- 基于Schmidt-Neuper算法塔筒螺栓疲劳强度研究被引量：15
- 2014年
- 为实现某大型水平轴风力机塔筒法兰螺栓的抗疲劳设计,提出基于Schmidt-Neuper模型的疲劳强度校核方法。由单扇面法兰系统刚度分配比例,建立螺栓内力与外界拉力的非线性关系。通过载荷线性插值得到螺栓时序应力,由雨流计数和累积损伤计算得到整圈螺栓疲劳累积损伤分布,并进一步找到最大累计损伤位置。在此基础上,计算并分析螺栓预紧力、螺栓数量与法兰厚度对最大累计损伤的影响。结果表明,所提出的方法和流程在塔筒螺栓疲劳强度分析与校核上具有可行性和有效性。
- 龙凯贾娇肖介平
- 关键词：风力机法兰螺栓预紧力
