基于刚体运动与弹性运动的机械系统动力学建模研究

讨论了具有刚体运动与柔性变形的机械系统的动力学建模,将刚体自由度与弹性变形自由度看作广义坐标,利用有限元法对具有刚性运动与弹性变形的机械系统的运动与变形进行了描述,得到了以刚体位移与弹性变形位移表示的单元的广义惯性力;从应力应变入手,得到了表示单元弹性变形与几何非线性变形的结构刚度矩阵与几何非线性刚度矩阵,使用Kane方程推导了弹性连杆机构的单元运动方程,这种建模方法,可以使用在任意结构的机械系统。     

大范围运动矩形板动力刚化分析

针对大范围运动下弹性矩形板，采用有限元技术和Lagrange方程建立了系统刚柔耦合一次近似动力学方程组．不同于传统动力学建模方法，本文采用两个弧长变量和一个笛卡尔坐标变量来描述板的变形，利用有限元方法离散，在动力学方程中得到了动力刚度项．数值仿真表明，在大范围运动下，传统的动力学模型不能正确的预示系统动力学行为；而本文动力学模型能够较好的预测系统的动力学行为，且比采用假设模态离散板变形的方法更为精确．     

新型光学动态靶标结构刚度有限元分析

为了更好的对光电经纬仪进行室内检测,提出了一种新型光学动态靶标,并对其优点和结构进行分析。基于材料力学原理建立靶标三维实体造型,以有限元分析软件NXNastran为辅助工具,对新型动态靶标的结构刚度进行分析,得出各个部件在靶标工作过程中的变形量,并计算靶标整体精度。结果表明,新型靶标结构形式合理、刚度良好,其俯仰角误差3.18″、方位角误差2.98″,能够初步满足光电经纬仪动态测角性能检测的需要。     

交流接触器电磁机构动态仿真分析

本文在研究电磁机构动态特性的有限元分析方法的基础上,应用ANSYS分析软件构建了交流接触器电磁机构的三维实体模型;对不同激励下,时间进程中各空间方位离散的点进行了静态分析,完成了该机构动态分析。     

用有限元法计算特征值问题的一种新的动态凝聚方法

有限元法是常用的建模方法,由于所建模型具有较大的自由度,通常需要进行降阶处理.一般来讲,模型前几阶特征值和特征向量可以较精确地得到,利用所得到的特征值和主振型分量(在特征向量中与所给定的主自由度对应的振型分量),本文提出了一种新的动态凝聚方法,该方法是通过迭代方式,利用所得到的特征值和主振型分量对Guyan降阶法所得到的降阶模型进行修正.与同类方法相比,本文方法具有较高的计算精度和很小的计算量,且迭代收敛的稳定性很好.最后本文给出了一个计算实例.     

动态模式的快速运动估计算法

针对H.264视频编码标准中运动估计的高计算复杂度,提出了一种动态模式的快速运动估计算法。该算法通过判断宏块的运动大小及运动方向选择相应的搜索模式;同时对标准中的中值预测进行了改进并提出了一种动态的参考块提前跳过策略。实验结果表明,该算法在保持良好的率失真性能的基础上,减少了运动估计时间,相对于快速全搜索算法FFS以及UMHexagonS算法,该算法分别减少了85.28%和35.29%的运动估计时间。     

Definition of the Slopes and the Finite Element Absolute Nodal Coordinate Formulation

In the finite element literature, beams and platesare not treated as isoparametric elements becausethe displacement gradients at the nodes are used todescribe infinitesimal rotations. Such alinearization of the slopes leads to incorrect rigidbody equations of motion when the beams and platesrotate as rigid bodies. A simple and efficient absolute nodal coordinate formulation, in which noinfinitesimal or finite rotations are used as nodalcoordinates, can be systematically developed andefficiently used in many large deformationapplications as well as in the analysis of curvedstructures. This formulation leads to a constantmass matrix, and as a consequence, an efficientprocedure can be used for solving for the nodalaccelerations. In the absolute nodal coordinateformulation, the displacement gradients at the nodesare determined in the undeformed referenceconfiguration using simple rigid body kinematics.The problems that arise from the linearization ofthe slopes and the use of the finite rotations asnodal coordinates are discussed in this paper.     

A general purpose adaptivity driver for FE software

This paper describes a tool that serves as an automatic mesh adaptivity driver program for general purpose finite element (FE) software packages. Many commercially available FE programs lack a feature to control the numerical solution's accuracy properly. Our tool implements a mesh adaptive method that, in conjunction with separate finite element software, allows one to fully automatically improve the quality of the numerical solution up to a user specified accuracy. We demonstrate the use of the package with selected computational examples performed with a commercial FE package, ANSYS, and with our FE program FEMEngine. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

返回舱着陆姿态和动力响应的DEM-FEM耦合分析

针对返回舱安全着陆问题,采用陆面颗粒离散元模型（discrete element model, DEM）与返回舱壳体有限元模型（finite element method, FEM）相耦合的方法,对返回舱回收着陆过程的动力特性进行数值分析,并与试验结果进行对比,验证计算结果的正确性。分析讨论垂直和倾斜2种着陆姿态的返回舱结构应力分布,从冲击能量的角度讨论陆面颗粒对其缓冲作用。对影响返回舱回弹响应的主要因素进行分析并提出相应的改进方法。结果认为：陆面颗粒是返回舱着陆冲击能量吸收的主体,且倾斜着陆时陆面颗粒吸能占比更加显著;当陆面颗粒之间的摩擦因数较小或返回舱质量较大时,返回舱着陆的回弹速度相对较小。     

A statistical atlas based approach to automated subject-specific FE modeling

Subject-specific modeling is increasingly important in biomechanics simulation. However, how to automatically create high-quality finite element (FE) mesh and how to automatically impose boundary condition are challenging.This paper presents a statistical atlas based approach for automatic meshing of subject-specific shapes. In our approach, shape variations among a shape population are explicitly modeled and the correspondence between a given subject-specific shape and the statistical atlas is sought within the “legal” shape variations. This approach involves three parts: (1) constructing a statistical atlas from a shape population, including the statistical shape model and the FE model of the mean shape; (2) establishing the correspondence between a given subject shape and the atlas; and (3) deforming the atlas to the subject shape based on the shape correspondence. Numerical results on 2D hands, 3D femur bones and 3D aorta demonstrate the effectiveness of the proposed approach.     

动态海缆机械性能有限元分析

为探究动态海缆在剧烈交变环境载荷下的疲劳寿命,基于环境载荷响应,开展动态海缆系统的整体分析。基于有限元方法,研究海水中悬浮的动态海缆在服役过程中承受的极端载荷,分析破断力和侧压力工况,提取关键部位的应力、应变分布并进行校核。研究结果可为动态海缆材料选型、结构优化以及疲劳分析和测试提供理论依据。     

A breast modeler based on analysis of breast scans

The advent of 3D scanning technology has allowed effective measurement and analysis of breast size and shape, attracting interests by plastic surgeons, brassier designers, etc. Much work remains, however, before 3D scanning systems can be successfully used in automated analysis and synthesis of the breast—filtering noise, filling holes, and, in case a statistical analysis is desired, finding correspondence among each scan data. Moreover, analysis of a sagged breast is difficult to obtain, due to occlusions. In this paper, we address the problems and specific issues of using 3D scan data for the analysis and synthesis of breast models. The goal of our work is to build a breast modeler which can help both surgeons and garment designers in analyzing breast volume and surface measurements. Given enough samples of scanned breasts, our modeler can generate highly realistic breast shape, with some expected and consistent variability. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于动力学联合仿真的清筛机耙齿磨损分析

针对在道砟清筛机工作时挖掘链耙齿受到较强的冲击和严重的摩擦导致挖掘链失效的问题,基于动力学联合仿真思想,运用SIMPACK和LS-DYNA对耙齿磨损进行预测,提出一种基于Archard模型与有限元仿真相结合的耙齿磨损的分析方法。对单次循环挖掘过程中单个耙齿的应力曲线进行积分得到耙齿的磨损深度,为研究和改进耙齿性能提供依据。     

基于改进动态集成选择算法的乳腺肿块辅助诊断模型

动态集成选择算法中,待测样本的能力区域由固定样本组成,这会影响分类器选择,因此提出一种基于动态能力区域策略的DES-DCR-CIER算法。首先采用异构分类器生成基分类器池,解决同构集成分类器差异性较小和异构集成分类器数目较少的问题;然后采用相互自适应K近邻算法、逼近样本集距离中心和剔除类别边缘样本三个步骤得到待测样本的动态能力区域,基于整体互补性指数选择一组互补性强的分类器;最后通过ER规则对分类器组进行合成。在安徽合肥某三甲医院的八位超声科医生乳腺肿块诊断数据集和美国威斯康辛州乳腺癌诊断公开数据集上的实验表明,基于DES-DCR-CIER算法的诊断模型精度更优。     

基坑开挖对邻近建筑物影响的数值模拟

基坑开挖引起的近邻建筑物沉降变形是多种因素耦合作用的结果,现有的计算理论很难考虑这种多因素的耦合作用。针对这一问题,采用大型工程软件ADINA对锚杆支护形式下基坑开挖引起的近邻建筑物沉降问题进行了数值模拟分析,得出了一些基本结论:建筑物的沉降在宽度方向变化显著,在长度和高度方向变化不明显;建筑物的水平位移在高度方向变化显著,在长度和宽度方向变化不明显,基础埋得越深对沉降的影响越小,在开挖到基础标高之前,建筑物沉降不大,当开挖到标高以后,沉降发展很快,因此在实际施工时,基础标高以上可以加快开挖速度,标高以下需要放慢开挖速度。对于结构设计而言,应该在基础以下进行加固处理,以减小由基底附加应力产生的较大沉降。     

挠性加速度计石英摆片的微运动仿真分析

加速度计石英摆片的微运动仿真分析可以获取帮助提高石英挠性加速度计生产质量的技术手段和途径。从加速度计石英摆片的物理模型入手,用有限元方法对摆式加速度计的关键部件石英摆片进行静力计算与模态分析,直观地显示了石英摆片结构的应力场与形变场,获得了各阶自然频率和阵型。结果表明：采用有限元分析的方法能够辅助提高加速计的性能。     

固定式减摇鳍执行机构的模态及动态响应分析

采用有限元法对小型高速船使用的固定式减摇鳍执行机构进行模态分析和瞬态动力响应分析,对减摇鳍执行机构的结构动力性能进行全面分析.结果可为同类减摇鳍执行机构的结构设计提供参考.     

针穿刺软组织变形有限元仿真

为了提高机器人辅助针穿刺精度,提出一种对软组织变形分析的准静态有限元法.该方法基于针受力下软组织变形机理,将软组织变形的连续动态过程分解成离散的准静态过程;采用重叠单元法在ANSYS中建立了软组织变形的二维和三维准静态有限元模型,并进行了仿真实验.最后通过实验结果验证了该方法的有效性和可行性.     

OpenGL在可视化有限元图形结果处理系统开发中的应用

利用OpenGL图形标准良好的3D图像生成功能，针对燕山大学开发的钢管张力减径过程专用有限元仿真系统，开发了可视化图形后处理系统，以等值云图的形式显示钢管在有限元模拟过程中的变形和受力情况，大大提高了有限元程序的可用性和计算结果的可读性。