金属基复合材料多尺度计算方法研究进展

多尺度计算方法是系统深入研究金属基复合材料宏微观力学性能联系的重要计算方法。重点分析并总结了常用的两种金属基复合材料多尺度计算方法,即解析计算方法和有限元计算方法,论述了两种方法各自的优缺点。并详细说明各种多尺度计算方法的适用范围和优缺点,指出金属基复合材料多尺度计算方法的发展趋势。     

基于地理信息系统的最短路径搜索算法研究

网络优化技术的核心内容就是如何进行最短路径搜索的计算。一般来说,对最短路径搜索的计算方法有静态模型计算方法和加入了时间变量概念形成的动态模型计算方法。基于地理信息系统的静态模型计算方法要假设道路权值是确定的,而一旦限制通行或者在一些场合加入时间或者效能的要求以后,这种计算方法就不能够继续使用了。这时,就需要使用突破了静态计算方法局限、更加灵活、更加准确的基于地理信息系统的动态计算方法来进行计算了。     

Floquet-Bloch理论在频散曲线计算中的应用

实现了一种基于波有限元方法计算无限大平面波导中弹性波频散曲线的方法。该方法在有限尺度计算单元两边添加Floquet-Bloch周期性边界条件来近似模拟无限大弹性平面波导,利用有限元Comsol Multiphysics软件计算波导中弹性波频散曲线,并讨论了有限尺度单元长宽之比与计算频段的关系。计算结果与谱方法计算结果对比,吻合很好,验证了方法的有效性。该方法回避了复杂特殊函数计算以及超越方程求解的困难,具有建模和计算简单的优点,并可推广至其它复杂弹性波导频散曲线的计算。     

大型浮体水弹性作用的频域分析

对大型浮体水弹性响应的频域计算方法做了综述和介绍。分别介绍了干模态法、湿模态法和直接计算方法,对于干模态法的五种结构弹性模态函数做了介绍,研究了五种模态函数下计算结果的收敛速度。对于水动力分析方法的计算量和存储量做了分析,介绍了降低计算量和存储量的一些新计算方法,实现了一种柱坐标下的多极子展开高阶边界元方法,积分方程中的固角系数和柯西主值积分均采用直接方法计算,应用该方法计算了波浪与大型弹性浮体的相互作用问题,计算结果与实验值得到很好的吻合。     

变截面梁预应力计算的积分算子法

将积分算子法用于变截面梁预应力问题的计算,提出了一种新型计算方法。该方法将多段变截面梁作为一个计算单元处理,直接计算多段预应力索等效节点力和单元内力,包含了变截面梁刚度分布对等效节点荷载的影响,包含了变截面剪切变形影响。该方法克服此前方法的缺陷,为变截面梁预应力的计算提供了一种精确计算方法。     

爆破荷载作用下隧道围岩裂隙范围计算方法研究

爆破荷载下隧道围岩产生的裂隙为岩溶发育和地下水运动创造了良好的条件。为了研究爆破荷载作用下隧道围岩的损伤裂隙范围,在考虑中主应力和环向拉应力的影响下,分别基于统一强度准则和摩尔库伦强度准则得到了两种粉碎区的计算方法,并且计算了破裂Ⅰ区和破裂Ⅱ区的范围。最后开展了现场试验和探测,按本文计算方法计算了现场隧道粉碎区和裂隙区范围,计算结果与现场试验结果进行了对比和验证,得到了以下结论：(1)本文基于统一强度理论的粉碎区范围计算方法考虑了塑性损伤,适用于隧道粉碎区范围的计算,理论计算结果与现场粉碎区实测结果较为吻合,该方法可用于超欠挖控制严格的隧道爆破参数设计;(2)本文基于摩尔库伦强度准则的粉碎区范围计算方法不考虑塑性损伤,相比已有的基于摩尔库伦强度准则的计算方法考虑了环向拉应力,计算单元体更符合实际受力情况,本文粉碎区的两种计算方法主要区别在于是否包含塑性损伤的范围,两种计算方法在实际运用时,应根据不同的工程要求来选择;(3)现场试验结果表明,基于统一强度理论的破裂区范围的计算方法,其计算结果与现场实测结果较为接近,该方法可以用来计算和评估远场振动效应作用下隧道围岩的裂隙范围。     

拉弯荷载下钢管杆塔内外法兰设计计算方法

针对内外法兰在拉弯荷载下的力学行为及承载力计算方法进行研究。基于平截面假定推导了半解析计算方法,并将该方法的计算结果与非线性有限元分析结果进行了比较验证。通过研究旋转轴、中性轴和承载力随轴向拉力变化,揭示了其在拉弯荷载下的受力特征。最后对一系列内外法兰的承载力进行计算和分析,总结了拉弯荷载下的设计计算方法。研究表明,内外法兰的抗弯承载力随拉力的增加而减少。与有限元分析相比,半解析计算方法具有足够的计算精度,更高的计算效率。论文所提出的设计计算方法较传统刚性法兰承载力计算理论更为准确和可靠,为内外法兰设计计算提供了依据。     

基于分段悬链线理论的悬索分析矩阵迭代法

通过分析现有悬索计算的主要方法,在分段悬链线解析计算方法的基础上,结合求解非线性方程组的牛顿迭代法,提出了适用于悬索分析的矩阵迭代方法.根据解析推导给出了悬索矩阵迭代法的切线刚度矩阵构造方法,分析了刚度矩阵的特点,针对特定的工程问题列出了悬索找形的迭代计算流程.该方法计算量小,效率高,计算精度能够满足实际工程需要.通过与其他文献的数值计算结果进行对比,验证了所研究方法的可靠性.该方法适用于悬索桥、货运索道等各类悬索结构的分析计算.     

基于计算流体动力学的内燃机排气消声器声学特性仿真

用计算流体动力学方法对消声器的声学特性进行了仿真计算,并将计算结果和有限元方法计算结果及实验测试结果进行了对比.结果表明,计算流体动力学方法在计算消声器声学特性时,能够考虑声场中流场耗散效应的影响,在对结构较为复杂的消声器进行仿真时具有有限元方法所不具备的优势.在此基础上进一步计算了流速对消声器声学特性的影响,计算结果表明,在流速影响下整个频率范围内消声量均有所降低,且消声频率向高频方向发展.     

量子化学方法在化学计算方面的应用

概括地介绍了3种基本的量子化学计算方法:从头算法,密度泛函方法,半经验算法;简要介绍了近年来新发展起来的组合方法、线性比例方法、遗传算法等计算方法;综述了各种量子化学计算方法在各个领域的应用;展望了量子化学计算的发展方向及其发展趋势.     

摆线液压马达内花键输出轴冷锻成形工艺与模具研究

目的 为了提高摆线液压马达内花键输出轴零件的加工效率及材料利用率、降低生产成本,提出一种冷精密成形的工艺与模具。方法 首先分析了摆线液压马达内花键输出轴的形状特点,初步制定了三工序冷挤压成形工艺:正挤细杆—反挤深孔—反挤花键孔,并通过数值模拟和实物实验对该成形工艺进行分析验证。在工艺实验中发现,采用线切割方法加工的第3序通体花键形状冲头,在与冲头套下端面交界处极易发生断裂。因此对花键冲头的结构和加工方法进行了调整,将冲头整体设计为圆柱台阶状,头部采用电火花加工方法加工一段花键形状,花键与圆柱部分采用锥角过渡。结果 实验结果显示,锻件成形工艺稳定,成形锻件精度较高,改进后的冲头寿命较高。结论 内花键输出轴成形工艺可行,改进的冲头结构降低了冲头产生应力集中的风险,提高了抵御偏载力的能力,成形工艺与模具满足了批量生产的考核。     

花键冷挤压用组合凹模内径收缩量的计算

为研究花键组合凹模压入预应力圈时内径的变化规律,实验研究了轴向压合量对凹模内径变化的影响规律.在理论分析的基础上,推导了组合凹模压合后凹模内径的计算公式,并通过实验进行了验证.研究表明:花键挤压用组合凹模压合时,大径比等直径的圆凹模内径收缩得慢,而小径则比等直径的圆凹模内径收缩得快.     

薄壁罐气压胀形参数优化研究

为提高金属薄壁罐气压胀形的成形质量,减少壁厚减薄严重及皱折破裂等成形缺陷,采用数值模拟的方法,分析了摩擦因数、模具圆角半径、坯料厚度、胀形压力对壁厚减薄率、最大应力值、轴向收缩的影响规律,试验验证与数值模拟结果吻合。研究结果对工艺优化和过程控制具有实用意义。     

空洞敏感型超塑材料充模胀形的有限元模拟

本文采用大变形刚粘塑性有限元模拟，研究了空洞敏感型超塑材料的充模胀形过程，模具为轴对称任意倾角锥形模。采用轴对称薄膜环单元，由修正的Ｌａｇｒａｎｇｅ法建立包含摩擦项的泛函并在此基础上形成有限元列式。通过对基体厚度耦合迭代和由修正的Ｇｕｒｓｏｎ方程导出的空洞长大模型来计算空洞发展。     

传动轴抗扭刚度的研究分析

本文根据电涡流比拟理论测试带键槽轴抗扭刚度和花键轴抗扭刚度的测试结果,分析比较了目前工程界沿用的几个 J_n 计算公式和实际应用精度,提出了它们抗扭刚度的经验公式,其精度在不超过实测值的5%范围内。     

Cold forging of sintered hollow polygonal disks with barreling

The forging of sintered metal-powder performs creates a lot of interest throughout the world as one of the most economic method of manufacturing techniques. This process becomes more popular due to its simplicity and flexibility. During compression of regular polygonal disk between a pair of flat dies both bulging and barreling occurs simultaneously. Theoretical analysis considering bulging and barreling together is highly complicated and in this article an upper bound solution has been constructed for determining the die pressures developed during the compression of hollow polygonal disks taken into account the barreling only. The results so obtained are discussed critically to illustrate the interacted of various process parameters involved and presented graphically.     

Load distribution in the axial direction in a spline coupling

A finite element model has been made of a spline coupling between a shaft and a sleeve. The stress concentration factor is calculated and compared to analytical calculations. An analytical model for the load distribution in the axial direction and the torque transfer between shaft and sleeve is presented and compared to finite element results. Methods to uniform the load distribution and thereby decrease the stress concentration factor are tested with the analytical model. The induction hardened shafts with splines are fatigue tested and the lives are presented. The residual stress on the shaft surface is measured. The analytical model shows that the best way uniform the load is to vary the thickness of the spline tooth in the axial direction. Different shapes and sizes of the tooth thickness variation are also investigated. It is probably possible to extend the fatigue life at least two times for this spline, by uniforming the load distribution.     

A simplified fretting test methodology for complex shaft couplings

A methodology is offered for the experimental simulation of fretting conditions in complex shaft couplings, using a simple representative specimen/test rig. The geometry and loading conditions of the representative specimen are designed to simulate the contact traction and slip at arbitrary positions along the length of engagement of the spline coupling, as predicted by detailed finite element modelling of the coupling. The representative specimen/test rig design is achieved via an iterative finite element process with feedback from preliminary measurements. The cyclic behaviour of the representative specimen correlates well with the results from a reduced scale aeroengine‐type spline coupling. The representative specimen approach can facilitate investigation of damage mechanisms in spline, and other, couplings, particularly fretting fatigue and wear within the contact regions, as well as plain fatigue due to tooth bending along the tooth fillet, thus offering an economical approach to the development and testing of spline couplings.     

Effects of Guiding Angle on Plastic Metal Flow and Defects in Extrusion of Aluminum Alloy

To reduce defects, such as the shrinkage cavity and the surface cracks caused by non-homogeneous metal flow in extrusion process, an extrusion method was proposed by using a die with the guiding angle. Numerical simulation and experiment were conducted to investigate the metal flow in this extrusion process. It is shown that the stress state at the bottom of the die is changed. The tendency to generate the dead zone is decreased by employing the guiding angle at the die entrance. The shrinkage cavity is reduced because the non-homogeneous metal flow at the final stage of extrusion is improved. The axial stress is decreased greatly so that the surface cracks caused by additional stress are avoided.     

基于2阶循环谱和SVM的汽车传动轴故障诊断

针对汽车传动轴故障振动信号的循环平稳特性和现实条件下难以获得大量故障样本的实际情况,提出一种2阶循环谱和支持向量机相结合的故障诊断方法。通过实车传动轴附加不同数量的平衡片来模拟不同程度的传动轴不平衡故障,然后采用2阶循环谱对传动轴的振动信号进行分析,通过扫描循环频率域的方法分离信号调制源提取传动轴转频半频处的循环频谱幅值。分析发现该循环谱幅值随着传动轴故障程度的增加明显增大,故将其作为支持向量机的输入特征向量,以判断传动轴故障。试验结果表明：该方法在小样本的情况下能精确的诊断传动轴故障。