静电引信问题有限元分析中的建模方法

为了使用现有的商业有限元分析软件包分析静电引信问题所涉及的静电场 ,提出了一种按比例缩小目标和边界的建模方法 .模型的边界根据静电引信探测器的最大探测距离确定 ,目标模型通过将泊松方程的各项乘以缩比因子而得到 .经过软件计算得出仿真结果后 ,目标的真实值可由上述建模过程的逆过程重建 .通过有限元仿真分析 ,仿真结果与理论计算结果误差很小 ,非常接近 .本文所述的边界确定方法和缩比方法可用于飞机、导弹等非规则静电目标建模 .它使在通用PC机上的静电引信问题有限元分析成为可能 ,并且大大减小了计算和存储代价     

基于神经网络的虚拟手术实时仿真

为了在PC机上实现可用于手术培训和手术规划的虚拟手术环境进行生物组织建模与仿真研究.虚拟手术目前面临的主要难题是建模的准确性和仿真的实时性问题.首先建立了生物组织运动的力学平衡等式并且建立了几种典型模拟生物组织的材料模型,利用有限元分析的方法,对高度非线性的生物力学方程进行求解,为了实现实时仿真的要求,通过神经网络技术学习有限元分析结果再集成到整个系统中.文中给出了该方法在正骨手术仿真中的应用.结果证明,基于该方法建立的仿真系统既体现了生物组织的材料特性又满足了实时仿真的要求.     

月壤静力学特性的离散元模拟

以典型月壤的物理力学性质为参照标准,采用颗粒流程序PFC3D对月壤静力学特性进行了离散元模拟研究。通过离散元模拟三轴试验反复调整颗粒细观参数,建立了月壤离散元接触力学模型;描述了月面探测车辆行驶下的月壤承压特性模型与剪切特性模型;从月面探测车辆的行驶观点出发,模拟压板试验,得出了载荷-沉降关系;通过模拟履带板试验得出了剪切应力-位移关系。最后,计算出了月壤的变形模量K为1635 kN/mn+2、变形指数n为1.22,剪切变形模量k为1.35 cm。结果表明,模拟试验值与模型预测趋势一致。     

月壤静力学特性的离散元模拟

以典型月壤的物理力学性质为参照标准,采用颗粒流程序PFC3D对月壤静力学特性进行了离散元模拟研究。通过离散元模拟三轴试验反复调整颗粒细观参数,建立了月壤离散元接触力学模型;描述了月面探测车辆行驶下的月壤承压特性模型与剪切特性模型;从月面探测车辆的行驶观点出发,模拟压板试验,得出了载荷-沉降关系;通过模拟履带板试验得出了剪切应力-位移关系。最后,计算出了月壤的变形模量K为1635kN／m^n＋2、变形指数n为1．22,剪切变形模量k为1．35cm。结果表明,模拟试验值与模型预测趋势一致。     

基于异构宏模型的Z轴微加速度计系统级建模与快速仿真

针对含复杂结构的MEMS器件,提出基于异构宏模型的系统级建模方法,即将MEMS系统分解为多个简单部件和复杂部件的组合,采用解析法建立简单部件的宏模型,而采用数值法建立复杂部件的宏模型,通过这些宏模型按器件的原始拓扑互连实现整个MEMS的系统级建模与仿真.以z轴微加速度计为例,对其中形状规则的平板质量块和平板电容器,采用解析法建立宏模型;而对于形状复杂的折叠梁,采用数值法建立宏模型,完成z轴微加速度计的系统级建模,并在Saber中进行系统级的时域、频域及pull-in仿真.将仿真结果与有限元分析结果及实验结果进行了比较,其时域仿真时间小于2 min,频率、pull-in电压相对误差小于2%,表明该方法能够快速有效地实现复杂结构MEMS器件的系统级建模与仿真.     

耦合结合面特性的重型数控龙门机床的建模

针对重型数控龙门机床中存在的大型结合面,提出了一种结合面建模的新方法.该方法基于有限元理论,对结构件和结合面分别进行建模.在结构件建模中将连续体有限元离散,在2个结构件结合面处划分足够密集且一一对应的单元和节点;在结合面建模中,采用2节点12自由度的单元对2个结构件结合面一一对应的节点进行连接,建立了2个子结构结合面处节点间拉伸、压缩与扭转关系的结合部空间单元模型,完成了结合部建模和子结构模型耦合.利用该方法并基于HYPERMESH和ANSYS软件实现了耦合结合面特性的某重型数控龙门机床的建模和分析.与忽略结合面特性的机床模型进行仿真分析和实验测试数据对比,验证了耦合结合面特性建模方法的有效性,解决了耦合结合面特性的龙门机床建模问题.     

着陆器足垫冲击模拟月壤的数值分析

针对竖向着陆冲击过程,开展大量的模拟月壤室内单元体试验,探讨模拟月壤材料参数的确定方法和取值范围.将着陆器按月地相似比尺简化为冲击筒体,建立着陆器足垫垂直冲击模拟月壤三维动力有限元模型,模拟分析在冲击荷载作用下的足垫轴力、速度和位移的实时动力响应,与室内模型试验结果进行对比,验证了该模型的合理性. 计算表明：场地塑性区域呈形状变化的椭球,影响主要分布在2.0～3.0倍最大足垫直径深度范围内,撞击变形呈盆底形,速度响应滞后于轴力,位移响应滞后于速度.     

基于电磁场特性分析软件的静电传感器电极仿真方法

针对目前国内静电探测电极设计时用得较多的有限元计算仿真方法过程烦琐、仿真结果过于抽象、设计的电极不适宜与弹体共形安装的问题,提出了基于电磁场分析软件的静电探测电极仿真方法.该方法利用载入Maxwell软件作为仿真环境,依据电极设计理论在Maxwell软件运行环境下建立探测系统数学模型,输入优化仿真环境系统参数.该方法能...     

构建颅骨上颌骨及牙列的三维有限元模型

探讨了建立颅骨上颌骨及牙列三维有限元模型的高度数字化方法,为分析上颌骨的生物力学性质提供一个标准数学模型.选择一具颅骨标本作为建模素材,运用螺旋CT扫描技术及三维影像技术完成初步重建,并在此基础上利用Abaqus软件建立上颌骨及牙列的三维有限元模型.通过仿真分析获得了形态细致逼真的上颌骨及牙列三维重建生物力学模型.该模型具有较好的力学相似性和几何相似性,为临床上探索上颌骨及牙列的生物力学机制提供了研究手段.     

基于ABAQUS的汽车方向盘模态仿真与试验分析

针对某款汽车方向盘进行模态试验,得到第一阶固有振动频率小于厂家的要求值.根据模态试验状态使用有限元分析软件ABAQUS建立仿真模型,运用Standard隐式求解器进行求解.通过比较、分析两种结果验证仿真模型的建立是否准确,对方向盘结构做出更改和优化并进行有限元模态分析,模态满足企业要求.建模仿真过程极大提高了设计和开发的效率,降低了研发成本,提高了经济效益.     

Preparation and characterization of a specialized lunar regolith simulant for use in lunar low gravity simulation

Lunar in-situ resource utilization (ISRU) has been put on the agenda by many countries. Due to the special material nature and low gravity environment, the lunar regolith demonstrates significantly different behavior from terrestrial geomaterials. However, the systematic understanding of its geotechnical behavior is now seriously restricted by the scarcity of lunar regolith and the difficulty in simulating lunar gravity. A new lunar regolith simulant, termed as China University of Mining and Technology Number One (CUMT-1), has been developed to recover properties of the lunar regolith and simulate the lunar gravity by adopting the recently advanced geotechnical magnetic-similitude-gravity model testing (GMMT) method. The CUMT-1 simulant was prepared by reproducing the in-situ formation and fragmentation of the lunar matrix, which plays a key role in the irregular particle morphology. The mineralogical compositions, particle morphology and gradation, specific gravity, bulk density, void ratio, shear strength, and compressibility were determined. After quantifying the magnetization and magnetic-similitude-gravity characteristics, an application of the cone penetration resistance under low gravity was further given. The obtained results are compared to the values known for lunar regolith samples and other simulants, which demonstrates promising characteristics for use in geotechnical engineering-based and scientific-based applications, especially considering the influence of lunar gravity.     

基于某轿车翻滚碰撞有限元模型的建立

以某轿车为例对车辆翻滚碰撞仿真研究中整车及平台车的有限元模型的建立进行叙述,重点介绍了整车的车身、动力总成、轮胎及悬架等各主要部位的建模方法及各零部件之间的联接方式,对建立好的整车有限元模型的整车质量、质心位置、外廓尺寸等进行检查,证明了所建立模型的准确性;按照法规的要求建立车辆翻滚碰撞中平台车有限元模型,最后将建立好的整车模型与平台车模型进行组装,并定义初始条件,为进一步仿真计算提供基础。     

A new method of complicated folded fabric modeling

In order to resolve the complicated folded fabric modeling problem and establish the high quality finite element model for fabric working simulation in aviation or aerospace area,the Fluid Structure In...     

基于人工神经网络的凸轮轴铸造过程数值模拟优化研究

在实测铸铁凸轮轴铸造温度场的基础上，研究了人工神经网络技术在铸造数值模拟优化中的应用。首先采用三维有限元方法模拟了凸轮轴充型凝固过程的温度分布。在温度场实测方案中，设计了7个热电偶测温点。通过实测数据与模拟数据的比较，确定有限元模拟的最大相对误差为4．54％，CPU时间为3200s。人工神经网络采用了基于自适应学习率一动量项的误差反向传播梯度下降算法，并以温度场实测数据及有限元模拟数据为样本，进行了充型凝固数值模拟的优化。神经网络优化处理后模拟的最大相对误差为1．98％，CPU时间为670s，从而在模拟精度和效率上均优于传统有限元法。在铸造过程模拟中引入神经网络优化具有良好的可行性。     

TC11钛合金高温塑性本构方程研究

有限元数值模拟技术的重大发展使得其在锻造加工研究领域中得到了越来越广泛的应用。本文通过实验,研究了TC11钛合金在高温条件下的塑性本构方程,本构方程是描述材料的基本信息和有限元模拟中不可缺少的数学模型,它反映了流动应力与应变、应变速率以及温度之间的依赖关系。为了建立本构方程,必须测量一定温度、应变速率范围内的流动应力值,这通常是由压缩试验来完成的。有限元模拟结果的有效性首先取决于本构方程的精确程度,所以,如何获取精确的本构方程成为锻造成形过程计算机模拟技术中的首要问题     

微机械气流式全方位姿态传感器的建模及计算

为了提高传感器的性能,利用ANSYS软件给出了微机械气流式全方位水平姿态传感器的三维有限元建模方法并进行了计算。结果表明：①利用敏感元件结构的对称性,采用先建立一个半模型的方法,可以在建模和观察计算结果时带来方便;②在流体梯度大的地方,网格划分得较密一些,这样有助于节约计算时间和提高计算精度。与以往的二维建模相比较,三维建模得到的计算结果更加全面和准确,为今后传感器性能的研究提供了可靠的依据。     

第95百分位人体头部有限元模型的构建及分析

为了获得人体头部的损伤机理,构建了研究所需的有限元计算模型,研究了人体头部生物力学响应.通过第95百分位中国人头部的CT扫描图像提取相关头部结构,利用三维医学建模软件和逆向工程软件进行几何模型的重构,借助有限元前处理软件构建具有较高生物仿真度的人体头部有限元模型.最后,使用有限元分析软件对模型进行仿真计算,仿真数据合理解释了头部损伤机理.     

基于ANSYS的渐开线直齿圆柱齿轮仿真分析

利用有限元软件ANSYS的建模功能,建立渐开线标准直齿圆柱齿轮的二维和三维有限元模型,在此基础上对静载荷作用下齿轮的齿根应力和齿轮变形进行有限元分析,比较二维模型和三维模型的模拟结果,并与传统的齿轮强度计算方法作比较,指出传统计算方法的不足,为齿轮优化设计提供1种新的设计方法和理论依据。     

基于刚柔耦合模型的月球车振动特性仿真

为了分析月球车在月表环境下的振动特性,将其作为一个刚柔耦合多体系统,基于三维实体造型和多体动力学分析软件建立了刚柔耦合动力学模型。根据美国国家航空航天局的研究,建立了月球表面位移功率谱数学模型,结合谐波叠加法获得了月表不平度。以六轮月球车样机JLUIV-6为研究对象,通过典型越障工况试验验证了所建模型的可靠性。以月面不平度作为振动激励对所建立的动力学模型进行了仿真,分析了月球车车体的振动响应及振动加速度幅频特性。结果表明,月球车在0.8～1.8Hz处存在明显的共振区域,为月球车系统设计及优化提供了依据。     

基于ANSYS的汽车制动盘温度场仿真分析

以热分析理论为基础,使用有限元软件ANSYS建立乘用车普遍使用的通风式制动盘模型。在此基础上,模拟分析了紧急制动和持续制动工况下制动盘的瞬态温度场分布,得到了制动盘外部及其内部散热筋板的温度场、温度变化分布以及内外温度梯度的变化,为制动器的设计提供了较好的理论基础,也为判断制动器是否失效提供了依据。