曲轴应力场有限元计算单元类型和尺寸对计算精度和规模的影响

从理论出发分析了有限元求解误差、规模的影响因素.针对曲轴应力场计算探讨了单元尺寸、形状、阶次的选择对计算精度及规模的影响,可为类似结构应力计算时单元类型及尺寸的选择提供参考.     

基于流固耦合的国-Ⅴ柴油机缸盖稳态传热研究

建立了某国-Ⅴ柴油机缸盖、缸垫和机体整机有限元模型,采用流固耦合方法对模型进行了温度场分析。首先通过专业软件AVL-Fire对缸内工作过程和冷却水套进行三维数值分析,取得燃烧传热边界和冷却水套传热边界;然后将计算得到的传热边界映射至整机表面网格,利用有限元软件对整机模型进行求解。模拟结果表明:缸盖最高温度为236.9℃,低于该强化机型缸盖材料的极限温度,各缸火力面的温度分布差异在3℃范围内,同时结合边界条件的试验验证,表明缸盖的热负荷满足设计要求。     

某重型燃气轮机临界转速计算方法研究

提出了适用于拉杆形式重型燃气轮机组转子动力学计算的一维模型简化方法。基于ANSYS的梁单元,建立了某重型燃气轮机转子的一维有限元模型,模型中考虑了接触效应对转子刚度的影响,并对该转子轴承系统临界转速进行了计算分析。还采用了二维广义轴对称单元模型进行了相关计算,作为对一维简化方法的验证。最后,进行了重型燃机整机现场振动数据采集,取得了临界转速的实验值,有限元计算结果与实验值吻合程度良好。     

基于有效惯量的带长叶栅轴系扭振模态分析方法

首先介绍了有效质量的概念,然后根据其物理意义推导了有效惯量的计算公式,最后结合有限元技术总结了一种利用长叶栅有效惯量计算轴系扭振频率的方法。该方法既可用于分支系统模型进行扭振模态计算,比传统分支系统扭振分析的精度更高;也可应用于简化轴系有限元模型,在保留精度的前提下,比全尺寸非线性有限元模型消耗更少的时间和资源。     

基于等几何分析的三维风力机叶片数值仿真研究北大核心CSCD

针对风力机叶片在有限元分析中网格识别精度低、求解精度差和效率低的问题,文章提出了风力机叶片的等几何分析(IGA)方法,将模型的设计和分析采用同一基函数,从根本上消除模型设计与分析间的误差,避免了复杂的网格划分过程。首先构建了适合IGA的风力机叶片NURBS模型;然后推导三维静力学IGA相关计算公式,实现三维复杂风力机叶片的IGA。为验证该方法的正确性与优越性,一方面通过简单算例的精确解对比验证,另一方面将计算结果与商业软件进行对比。结果表明:IGA与简单算例精确解的误差为0.22%,与商业软件的最大误差为5.1%;当IGA的节点数为600时,计算时间为43 s,其计算结果与商业软件中节点数为2300时,计算时间为151 s的计算结果基本一致。证明了在保证较高计算精度的条件下,风力机叶片的IGA较有限元求解节省了大量的节点,提高了求解的效率。     

内燃机燃烧室瞬态导热有限元计算网格剖分规则研究

对周期性瞬态导热的半无限大级数解进行了理论分析,结合有限元算法,证实了周期性瞬态导热的温度波动深度和有限元网格尺度都具有相似性,据此提出了保证周期性瞬态导热问题有限元求解精度的网格剖分规则,并应用该规则对发动机燃烧室壁进行了实例计算。     

一种分析四级离心泵转子系统模态的计算方法

为了提高集中质量解析法求解叶轮质量平衡和偏心时悬臂式四级离心泵转子系统模态的精度,分别采用简化的集中质量数学模型和ANSYS对质量平衡的转子系统固有频率进行求解,通过分析2种计算方法结果的差异,提出了融合轴系质量和模态刚度修正系数的优化数学模型.采用新模型对平衡和有偏心时转子系统的固有频率进行了求解,并将有偏心时的计算...     

基于三相GIS电场分布的模型简化研究

高压电场计算采用有限元法,针对有限元仿真精度与效率的矛盾,提出一种适用于电场有限元分析的模型简化原则。基于Infolytica软件建立145k V GIS三相母线模型,并分别以三相分支母线与盆式绝缘子为仿真目标,分析雷电冲击电压下模型的电场强度分布情况。以三相分支母线为仿真目标,三相分支母线位于简化模型的中心位置,简化模型与原模型的电场强度分布情况一致。以盆式绝缘子为仿真目标,盆式绝缘子位于简化模型的边缘位置,简化模型与原模型的电场强度分布差异较大。两种仿真结果对比表明,在有限元电场模型简化过程中,应把要分析的区域基本上处于中心位置,避免两边电场突变影响仿真精度。     

拉线杆塔内力和变形简化计算方法

提出一种拉线杆塔内力分析和变形计算的简化方法．并用有限元程序ANSYS进行了验算,结果表明该方法方便可行,并且具有较高的精度,可以满足工程需求。     

改进的SSOR-PCG快速求解法在高面板堆石坝求解效率和节约内存中的实践

针对大型高面板堆石坝有限元计算中常用的直接法存在存储空间大、计算时间长的问题,根据刚度矩阵稀疏性特点,采用对称逐步超松弛预处理共轭梯度法(SSOR-PCG法)的改进算法求解线性方程组,并提出了与该算法相适应的有限元刚度矩阵压缩存储的新方法,以典型面板堆石坝为例,将快速求解法和一维半带宽直接法在计算精度、内存占用、计算耗时三方面进行了比较分析。结果表明,快速求解法具有精度高、速度快、占用内存少的优点,可应用于大规模土石坝有限元分析中。     

大型轴承非线性行为模拟及应用

有限元计算中采用link10单元组模拟大型轴承的滚子，正确地考虑了轴承的非线性行为及其对其他部件的影响，简化了计算模型并大大缩短了计算时间，使风力发电机组主要部件的强度分析变得快捷和精确。     

基于Excel宏的径流式水电站水能计算简易模型

针对目前径流式水电站水能计算方法存在的不足,基于水文学和水能计算的相关原理,运用Excel软件的函数图表与统计分析功能对计算各要素做相应处理,并对计算指标作合理修正,整体过程依托Excel宏操作,加入折减系数模块化后建立计算简易模型,并以引沁河口水电站为例进行计算。结果表明,该简易模型不仅提高了水能计算效率,且精度较高。     

吸气过滤器应力有限元分析及优化设计

针对某吸气过滤器各部件结构的应力仿真计算和强度分析问题,根据有限元理论和方法建立了有限元计算模型,采用ANSYS Workbench进行应力计算,得到了各部件的变形云图和应力分布云图。在应力分析的基础上,根据材料力学的相关理论和压力容器的相关标准对模型进行应力评定和强度分析,应力计算结果显示,有两个部件不能满足强度要求。对两个问题部件进行结构优化,优化后的所有部件结构均能满足强度要求,为吸气过滤器材料成本的降低提供了一种有效的方法。     

基于参数化建模的转子有限元剖分

分析汽轮机转子的结构特点,将汽轮机转子结构参数化,提出了汽轮机转子参数化建模的方法,提高了转子原始几何模型的输入效率和准确性。利用有限元网格生成的Delaunay三角化方法,得到了汽轮机转了二维有限元计算模型,生成的有限元网格大小均匀,疏密过渡平滑,没有奇异单元,从而保证了转子温度场和热应力有限元分析计算的精度。     

面向摩擦学设计的凸轮挺柱三维接触应力分析

针对凸轮挺柱之间接触应力的传统理论计算方法简化过多的问题，在考虑凸轮摩擦学设计要求的基础上，对凸轮挺柱三维接触应力计算模型的建立进行了研究，并应用ANSYS软件对典型凸轮挺柱进行了接触应力计算分析，其结果不仅为凸轮挺柱机构的摩擦学设计提供了依据，也可用于常规设计中接触应力的校核。     

Reduced-Order Models for the Calculation of Thermal Transients of Heat Conduction/Convection FE Models

On-line calculation of temperature and thermal stresses at critical locations of structural components is currently performed in nuclear and aeronautical applications in order to assess fatigue damage accumulation and residual life. Since it is not possible to use full-scale finite element models because of the large calculation times, ad-hoc simplified algorithms are developed and employed. Thermal stresses commonly arise because of temperature gradients within the component due to heat exchange between the solid and the surrounding fluid. Commonly on-line monitoring methods are based on the assumption that time histories of the temperatures of the fluids around the component are known (e.g., measured) and are used as the inputs for the calculation of temperature and thermal stress at the critical locations of the component. If the temperatures of the surrounding fluid can not be measured, they must be numerically computed integrating an FE model of the fluid in the thermal FE model of the component; as a result, the size of the coupled thermal model is further increased. In the present work, a methodology is developed to reduce the size of thermal models including not only the FE model of the component but also the coupled fluid model. In detail, Guyan reduction and component mode synthesis are applied to a coupled thermal FE model, in order to reduce the size of the problem and to make it suitable for on-line calculations. The appropriate mathematical formulation for the reduction of the fluid FE model has been developed. Two reduction methods are proposed and are applied to the axial symmetric FE model of a turbine disk pointing out their capabilities and limitations for on-line temperature calculation.     

轴颈油膜压力简化加载方式探讨

对曲轴连杆轴颈油膜压力的简化加载公式重新进行了推导,指出了以前加载公式的不足之处,给出了新的简化加载公式。通过简化的单拐曲轴的有限元计算验证了新加载公式的正确性,并分析了旧的简化加载公式给曲轴强度计算带来的不利影响。     

活塞裙部廓形的计算机辅助分析

在分析活塞裙部廓形的基础上,建立了其横向廓形的通用数学模型,并采用最小二乘法求解其廓形参数,使求解过程大大简化。此外,对椭圆－偏心圆规律的廓形,提出了改变拟合点数寻求最佳型线参数的方法。提出的方法不仅适用于标准椭圆型线及其１阶、２阶近似型线,而且对椭圆－偏心（正）圆等组合廓形参数的求解同样有效,克服了现有方法的缺陷,具有很好的通用性。实例计算表明,本文方法的通用性和精度均较好,具有较好的工程实用价值     

水电工程数值模型快速查错方法研究

针对土木工程领域的地质模型构建了基于六面体连续数值模型的快速查错方法。该方法首先进行六面体有限分割,得节点及单元索引信息,再将每个单元拆分为6个空间面元结构,分为公用面元与独享面元两类,利用单元的节点坐标、网格拓扑关系进行自检索,将可能存在错误的独享面元输出至AutoCAD中进行可视化显示。案例分析表明:该方法效率高,可使模型中的错误一次性显现,然后对照错误出现位置在模型中进行一次性修改,达到省时省力的目的。研究的方法是连续数值模拟前处理的有效补充,可避免因几何联结不当引起的计算结果失真。     

风冷骨料料层气流阻力研究

针对多粒径不规则骨料料层中复杂空隙的气流阻力问题,采用简化固定床流动模型,利用孔隙流 （管道流）理论推导了单位长度料层气流阻力计算公式,并基于实测数据修正计算公式。结果表明,计 算结果与前人实验研究数据相吻合,为类似工程应用提供了理论分析和准确计算的依据。