大型复杂航空器结构有限元建模方法研究

研究了大型复杂航空器结构的有限元建模方法,因为其结构分支多且具有一定的非对称性。首先分析了结构的受力和传力特点,对系统的四个舱段进行了必要的简化,然后选用合适的单元体分别建立了四个舱段的有限元模型,并选择节点合并的方法将其连接组成了全结构的有限元模型,最后计算了弹载结构在自由状态下的固有特性。通过计算结果与实验结果的相关性分析,证明了有限元模型的有效性。在建模过程中的结构简化、整体连接以及单元选取等方法为其他大型复杂结构体的建模提供依据。     

真空炉炉门混合建模方法研究与检验

针对大型真空炉炉门组件建模困难,计算资源消耗大等问题,采用混合建模方法进行了有限元模型简化,基于多点约束(MPC)法建立真空炉炉门体-壳组合模型,并与全实体模型计算结果及实验测试值进行对比分析。结果表明,采用体-壳单元混合建模在真空炉炉门应力分布规律求解上与实体模型结果及实验测试值基本一致,有着较高的计算精度,可为大型复杂真空炉设备仿真分析等工程问题提供可行的参考方案。     

大型组合管式反应塔的应力分析(一)--有限元应力分析模型

对结构和受载都非常复杂的某大型组合管式反应塔建立了有限元模型。采用壳单元对组合管式反应塔进行网格划分 ,既降低了建模难度 ,又减少了有限元模型的节点数 ,提高了计算速度。分析了组合管式反应塔所承受的各种载荷。采用Lanczos算法对组合管式反应塔进行模态分析 ,得到其固有频率 ,从而可以计算反应塔对风载荷和地震载荷的动态响应     

龙门架钢结构有限元分析及其技术处理

利用大型通用有限元分析软件ANSYS对龙门架钢结构进行强度分析。利用梁单元和实体单元各自的优点,通过二次建模互补进行结构有限元分析。利用梁单元快速发现大型龙门架结构中的薄弱环节;利用实体单元进一步得到危险部位的更准确解,以达到最佳的分析效果。     

大型组管式反应塔的应力分析（一）——有限元应力分析模型

对结构和受载都非常复杂的某大型组合管式反应塔建立了有限元模型。采用壳单元对组合管式反应塔进行网格划分，既降低了建模难度，又减少了有限元模型的节点数，提高了计算速度。分析了组合管式反应塔所承受的各种载荷。采用Lanczos算法对组合管式反应塔进行模态分析，得到其固有频率，从而可以计算反应塔对风栽荷和地震载荷的动态响应。     

多约束状态下重载机械式主轴有限元建模及模态分析

重载机械式主轴是重型数控(Computer numerical control,CNC)机床摆角铣头的关键功能部件,具有大功率、大扭矩特点,用于加工大型复杂曲面零件。其有限元建模及模态分析的准确性是主轴进一步动力学分析的基础。基于Timoshenko梁理论建立重载机械式主轴的运动方程,采用有限元法得到主轴的矩阵形式的动力学方程;在有限元软件中分别以实体单元和梁单元对主轴进行有限元建模,对轴承以Combin14弹簧单元建模,并以自由模态和实际工况约束条件下进行重载机械式主轴的模态分析;根据轴承型号计算轴承的径向刚度,作为重载主轴模态分析中弹簧单元的刚度参数;进行主轴锤击模态试验,验证重载机械式主轴多约束状态下模态分析建模及仿真结果的正确性。研究表明,把主轴考虑为Timoshenko梁单元和Beam188梁单元进行主轴有限元建模和模态分析时,结果更为准确,弹簧约束梁方式更符合实际情况。研究结果为重载机械主轴系统的进一步优化设计和精度控制提供依据。     

风力发电机组变桨轴承建模方法的研究

变桨轴承是风力发电机组的重要组成部分,由于结构和工况的复杂性,多采用有限元仿真分析的方法进行设计和研究,建立合理有效的有限元模型是有限元分析的基础和关键。以赫兹接触理论为基础,利用Hypermesh和ANSYS进行分别建立1.5MW风机内齿型双排四点接触球轴承的实体单元模型和弹簧单元模型,通过有限元仿真分析,对两种模型进行分析评估,得到风力发电机组内齿型双排四点接触球变桨轴承的两种建模方法,此研究工作为风电机组及大型轴承的设计提供理论依据和参考。     

金属膨胀节的有限元建模方法与应用

膨胀节是大型管道系统设计的重要组成构件,采用弹簧单元来研究膨胀节的建模方法,并通过大型有限元软件Ansys的应用完成对电站空冷岛复杂排汽管道系统建模与变形的实例分析,验证了膨胀节建模方法与有限元模拟的合理性与有效性,计算结果对此类结构的分析设计具有重要的参考价值.     

基于有限元技术的塔式起重机建模分析

基于有限元技术,利用有限元分析软件ANSYS对某塔式起重机进行有限元建模分析,对建模中的结构简化、单元选择、边界条件处理等进行了探讨和分析.并在此基础上对塔式起重机进行有限元求解分析,将分析结果与该塔机现场试验结果进行比较,验证了模型的可行性.     

一种新型铰接空间连杆有限元单元及其在空间闭环机构中的应用

有限元法已广泛应用于结构的应变,应力及动力学分析,而利用有限元进行刚体机构的运动分析的研究较少.基于最小势能原理,推导出一种新型两端铰接间有限元连杆单元的梯度矢量、刚度矩阵和Hessian矩阵.并对关节轴线平行和共面这两种特殊几何关系下的单元模犁进行研究,给出计算公式和方法.在大型可展机构中,大量存在着结构相同的重复机构和闭环运动链.而基于有限元的运动学方法可以在不进行运动链分解的前提下,实现空间闭环机构的运动学分析.利用该方法对三种典型的空间闭环机构进行运动学仿真.其计算结果表明,应用该单元对空间闭环机构进行运动学分析,建模简单,计算正确,在大型可展机构中有很好的应用前景.     

Interpretation of coal gasification modeling in commercial process analysis simulation codes

The purpose of this study is to recognize modeling methods for coal combustion and gasification in commercial process analysis codes. Many users have appreciated the reliability of commercial process analysis simulation codes; however, it is necessary to understand the physical meaning and limitations of the modeling results. Modeling of coal gasification phenomena has been embodied in commercial process analysis simulators such as Aspen. Commercial code deals with modeling of the gasification system with a number of reactor blocks supported by the specific code, not as a coal gasifier. However, the primary purpose of using process analysis simulation code is to interpret the whole plant cycle rather than an individual unit such as a gasifier. Equilibrium models of a coal gasifier are generally adopted in the commercial codes, where the method of Gibbs free energy minimization of chemical species is applied at the given temperature and pressure. The equilibrium model of the coal gasifier, RGibbs, in commercial codes provides users with helpful information, such as exit syngas temperature, composition, flow rate, performance of coal gasifier model, etc. with various input and operating conditions. This simulation code is being used to generate simple and fast response of results. Limitations and uncertainties are interpreted in the view of the gasification process, chemical reaction, char reactivity, and reactor geometry. In addition, case studies are introduced with examples. Finally, a way to improve the coal gasifier model is indicated, and a kinetically modified model considering reaction rate is proposed.     

客车车骨架有限元建模技术及结果分析

对于客车身骨架类的框架结构，用梁单元建模不仅具有建模简单、计算量小的优点，而且通过一些建模技术，精度能很好地满足工程要求。以某集团的CJ6121GCHK型客车车身骨架为例来阐述框架结构的梁单元建模技术及结果分析技术，通过一些模型简化措施，建立并简化了梁单元模型；采用短梁单元对其连接区域进行模拟，提高了框架结构梁单元的建模精度；通过不同典型工况下结构的强度、刚度性能较核，进行了结果分析，提出了对该客车车身骨架进行结构粗略修改的依据。     

机床的主轴单元（下）

通过回顾机床主轴发展历程,指出电主轴在高端数控机床的应用日益广泛。继而详尽地阐述了机床主轴单元的设计要点,包括轴承、润滑和冷却以及刀具接口等。接着对主轴的静动态和热性能分析以及建模仿真进行了全面介绍。最后指出主轴的工况监控、智能化和自适应控制是新一代电主轴的重要特征和未来发展趋势。     

一种基于OpenGL的渐开线齿轮三维几何模型构建方法

三维几何模型是齿轮有限元分析及齿轮机构虚拟仿真的基础,通常的CAD系统要通过编程才能实现齿轮三维模型的构建.为此提出一种基于开放性图形库(OpenGL)的齿轮三维模型直接构建方法.该方法定义了构建齿轮的基本单位即齿元,并利用图元构造齿轮齿元.通过对齿轮齿元进行顶点操作实现阵列功能,以及对齿元进行模型变换实现拉伸功能,来实现整个齿轮的三维模型构建.这一方法可通过指定顶点数量自由控制齿元建模精度,提高整个齿轮几何模型的精确度,较方便地满足齿轮CAE和虚拟仿真的要求.     

典型连接方式仿真建模方法研究

CAE仿真技术已广泛运用在各种大型构件的工程计算当中。仿真分析时最棘手的就是对连接处的合理建模,不同的建模方法仿真得到的结果往往差别较大。为探讨该问题,文中以焊接、螺栓连接、螺钉连接和铆钉连接4种典型连接方式为研究对象,先通过试验的方法获得模态实验数据,再采用不同的仿真建模方法建立有限元模型进行分析,获取仿真模态解。通过对比仿真结果与试验结果,寻求典型连接方式采用何种仿真建模方法进行分析具有较高的可信度。研究成果对提高实际工程仿真分析置信度有一定的指导意义。     

基于语义的组件化样机建模技术研究

提出了一种基于语义的组件化样机建模方法。基于仿真单元体建立仿真组件,组件间通过配置语义建立物理和行为上的连接关系,从而快速建立起联合仿真环境,并通过在该环境的仿真来分析辅助产品单元的设计。该方法提高了仿真模型的可重用性,简化了联合仿真环境的建模过程,有效地提高了产品单元的设计质量。     

曲柄摇杆机构运动分析与仿真

为了提高曲柄摇杆机构的设计水平和效率，以 MATLAB的动态仿真工具Simulink和 SimMechanics为平台，建立了曲柄摇杆机构运动分析的仿真模型，并具体阐明了该建模方法与仿真技术的实现过程。结果表明该仿真方法能方便、准确地得到机构的运动数据，能为机构的选型、优化设计提供参考依据，并对其他类似机构的建模与仿真提供一定的参考。     

新型螺旋轴流式混抽泵增压单元的结构设计

为满足高含气油藏及煤层气田开发的需要,自主设计了一种新型井下混抽泵增压单元,并讨论了主要设计参数的选取原则和范围,确定了增压单元的设计参数.该增压单元采用柱形轮毂、锥形轮缘的结构,具有结构简单紧凑、轴向力小、混抽效果好、适用范围广等优点.并利用CFD软件Fluent及其预处理软件Gambit,模拟了增压单元内的三维紊流场,给出了模拟和试验结果的外特性.     

空调箱数字化设计与选型软件平台技术开发

利用计算机设计选型取代传统高成本、低效率且费时的空调箱选型,以Visual Basic 6.0为编译环境,Auto CAD软件为图形输出平台,Microsoft Office软件为文件输出平台,开发了一款空调箱数字化分析与选型软件,通过自定义项目、自定义机组、设计机组功能段,对表冷器、加热器、热回收、加湿器等重要功能段进行建模,对空调箱进行系统全面的分析选型,并且能够输出Auto CAD图纸及选型机组信息的Excel/Word文件,大大降低空调箱设计成本及开发周期,提高整体设计效率及精度。     

Configuration Selection for Reconfigurable Manufacturing Systems by Means of Characteristic State Space

The configuration selection for reconfigurable manufacturing systems(RMS) have been tackled in a number of studies by using analytical or simulation models. The simulation models are usually based on fewer assumptions than the analytical models and therefore are more wildly used in modeling complex RMS. But in the absence of an efficient gradient analysis method of the objective function, it is time-consuming in solving large-scale problems by using a simulation model coupled with a meta-heuristics algorithm. In this paper, a new approach by means of characteristic state space is presented to improve the efficiency of the configuration selection for an RMS. First, a characteristic state equation is set up to represent the input and the output resources of each basic activity in an RMS. A production process model in terms of matrix equations is established by iterating the equations of basic activities according to the resource flows. This model introduces the production process into a characteristic state space for further analysis. Second, the properties of the characteristic state space are presented. On the basis of these properties, the configuration selection in an RMS is considered as a path-planning problem, and the gradient of the objective function is computed. Modified simulated annealing(SA) is also presented, in which neighborhood generation is guided by the gradient to accelerate convergence and reduce the run time of the optimization procedure. Finally, several case studies on the configuration selection for some actual reconfigurable assembly job-shops are presented and compared to the classical SA. The comparison shows relatively positive results. This study provides a more efficient configuration selection approach by using the gradient of the objective function and presents the relevant theories on which it is based.