复杂系统仿真模型的分层确认

介绍一种解决复杂系统仿真可信性问题的模型确认方法.该方法首先将复杂系统划分成相对简单的子系统、基准系统、单元,得到一分层模型树;接下来对模型树中的模型进行排序并安排确认试验;然后利用信息差方法对拥有试验数据的子层模型进行单层确认;最后通过灵敏度分析将子层模型的确认结果传播到父层模型,最后得到全系统模型的确认结果.文中提出的方法适用于试验数据少、可分层的复杂系统.     

蜂窝结构等效电磁模型的比较与改进

蜂窝结构是吸波材料中广泛使用的一种结构,但其复杂的几何结构给其电磁特性分析与设计带来了一定的困难.采用强扰动理论和变分法的两种等效模型与实验结果进行对比,分析了两种模型中横向等效电磁参数的对称性与实验结果中的非对称性方面存在的显著差异,并通过引入代表蜂窝结构横向非对称性参数的方法对等效电磁模型进行了改进.数值仿真表明,在使用等效电磁模型来描述蜂窝结构时,变分模型要优于强扰动模型,而改进模型不仅使得两种等效电磁模型都能够反映出蜂窝结构横向电磁参数的非对称性,而且能够在一定程度上提高等效电磁模型的准确性.     

Lambda整定方法的频域分析及工程应用

Lambda是针对自衡对象有效的PID控制器工程整定方法。在频域上针对使用该整定方法的闭环控制系统进行分析,给出了相位裕度和幅值裕度的计算公式,并对λ选择进行了分析。当λ=τ相位裕度和幅值裕度分别达到61.4°和π,这两个参数都非常接近工程推荐的最佳裕度。当被控对象是高阶过程时,可以采用基于响应曲线的控制模型辨识工程方法获得控制模型的等效模型增益、等效时间常数和等效纯滞后时间,然后用Lambda整定公式进行PID整定。仿真结果展示了获得模型的过程和整定方法的有效性。     

模型驱动的复杂装备系统设计与仿真验证研究

复杂装备体系化、产品化的发展方向推动了MBSE在装备研制领域的应用发展。针对复杂装备功能高度复杂的设计难点,提出了一种模型驱动的复杂装备系统设计与仿真验证方法,阐述了从作战需求分析到产品实现的装备研制全流程的建模设计与仿真分析验证思路。同时,基于SysML仿真平台,结合装备作战过程典型案例,对装备系统模型进行仿真分析,实现了装备作战全过程的功能仿真,验证了模型逻辑的一致性、接口和输入输出流的准确性以及设计方法的可行性。结果证明,所提出的设计与仿真方法具有较高的工程实用价值,可极大地提高装备设计的完备性和效率。     

一种基于亮点模型的潜艇回波仿真方法

研究潜艇回波建模优化问题,为了建立精确的潜艇回波模型,并提高仿真的运算速度,提出了一种直观、快速的潜艇回波仿真方法,采用亮点模型,根据潜艇的形状,把潜艇回波等效为亮点回波的叠加,并用等效面积法来计算潜艇各亮点的遮挡,在上述基础上建立回波模型,采用梯形单频信号作为鱼雷的主动声信号,进行了潜艇目标回波的仿真,仿真结果与目标回波的基本理论相符.改进方法运算速度快,能够满足工程上模拟鱼雷主动探测的实时性要求,具有重要的应用价值.     

多体系统动力学仿真中的接触碰撞模型分析

为了明确多体系统动力学仿真时接触碰撞模型的选择依据,对恢复系数模型,IMPACT函数模型,迟滞阻尼模型三种模型进行了分析讨论,并指出了模型中各参数的物理意义.最后以小球与平面碰撞问题为例,通过理论推导与试验相结合的方法确定了模型的参数,在ADAMS软件中进行了仿真计算,得到了三种模型的计算结果.计算结果表明,恢复系数方法只能得到碰撞后的速度;IMPACT函数模型可以得到较好的仿真结果,但是参数确定困难;修正的迟滞阻尼模型可以解决恢复系数接近1的接触问题.     

电池盒的多工步冲压仿真

针对多工步冲压过程中材料的流动和应力 应变的分布规律相当复杂,用解析方法描述难度较大的问题,采用DYNAFORM对电池盒的6步深拉深冲压过程进行数值模拟仿真.仿真结果与试验结果的对比分析验证有限元仿真模型的正确性,说明数值仿真技术与试验相结合方法可以有效解决该问题.     

新型磁悬浮运动平台力学分析与控制

为了设计最佳控制参数对两级磁悬浮运动系统进行稳定可靠的悬浮控制,运用动力学时域和频域分析理论对系统进行分析.经理论推导将系统差动式结构电磁力模型等效为质量-弹簧-阻尼二阶系统.并运用ANSYS软件对等效模型进行刚度和瞬态响应分析,由仿真结果确定了系统最佳等效刚度和阻尼比,并以此为依据设计系统PID控制参数?在仿真分析指导下,经反复调试,实现了两级磁悬浮运动平台的稳定可靠悬浮.实验结果验证了理论研究和仿真分析的正确性.     

虚拟同步机逆变器等效方式及滤波电路影响分析

基于逆变器的虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)特性不但取决于控制策略,而且其等效方式及滤波电路对VSG动稳态行为与模型准确性的影响也是不可忽略的.本文重点对LCL滤波电路下不同等效方式的VSG特性进行了分析对比,并发现将包含LCL滤波电路整体的VSG逆变器完全等效为同步发电机(synchronous generators,SG)建立的模型存在误差,进而提出一种VSG逆变器准确建模的等效方法,通过该方法建立的模型在瞬态和稳态响应均可以与实际系统一致.仿真结果及其对比分析验证了所提方法的正确性和有效性.     

基于多学科协同的某锁机构系统故障仿真

为解决机电液耦合的复杂运动机构系统的故障仿真问题,提出一种基于多学科软件协同的故障仿真分析方法.通过软件接口建立机构系统基于多学科协同的仿真模型.将相关故障模式影响因素注入机构系统仿真模型,仿真分析其对系统参数的影响.某锁机构系统的上锁故障仿真分析表明,该方法对工程实际复杂运动机构系统有效可行.该故障仿真方法有助于提高机械产品可靠性,也可为复杂机械系统的故障机理分析、故障诊断和维修等提供数据支持。     

轮轨匹配优化及其可视化的研究与应用

针对目前工程上采用经验和试验方法确定轮轨外形匹配的问题,提出了轮轨接触的几何外形匹配优化及其可视化算法。算法用三次样条曲线拟合轮轨外形,差分法确定插值边界条件;采用二分法迭代求解轮对侧滚角解算出轮轨接触点位置,进而得到轮轨接触几何参数;利用MATLAB及Visual C++动态地将计算结果可视化。该算法实现了轮对等效锥度与横移量的定量分析,为轮轨匹配优化提供了新的方法,仿真结果表明,该算法具有较强的鲁棒性和通用性。     

平面联接固定结合部动力学模型的一种建模方法

机械结构结合部精确建模是对含结合部的机械结构进行动态分析和优化设计的关键问题之一。文章主要研究块体结构和平板由螺栓联接后构成的固定结合部的动力学建模问题。将结合部区域的刚度特性用结合部的材料机械特性参数等效表达,提出了虚拟接触材料的结合部刚度表达模型。通过模态实验和模型修正识别出不同结合面工况下虚拟接触材料的弹性模量,建立了含结合部动力特性的有限元模型。该模型可方便用于含结合部结构的有限元计算,经试验验证满足实际工程应用要求。     

组合结构等效阻尼比的确定及在有限元计算中的应用

针对组合结构动力响应计算中,一般根据工程经验确定结构阻尼比,往往导致结构动力响应计算结果偏小,不利于结构安全评估的问题,首先根据复阻尼理论与结构动力学方法,推导出组合结构的等效阻尼比计算公式;然后,以某体育场组合结构为工程背景,在有限元法基础上使用ANSYS软件建立该结构的有限元模型.根据计算出的自振特性以及利用ANSYS二次开发功能所形成的阻尼刚度矩阵,实现等效阻尼比的有限元法求解.计算结果表明,等效阻尼比能够正确反映组合结构的动力特性,从而可以科学地计算其动态响应.     

Computational service life estimation of contacting mechanical elements in regard to pitting

A computational model for determining the service life of contacting surfaces in regard to surface pitting is presented. The model considers the material fatigue process leading to pitting, i.e. the conditions required for the short fatigue crack propagation originating from the initial crack in a single material grain. In view of small crack lengths observed in surface pitting, the simulation takes into account the short crack growth theory. The stress field in the contact area and the required functional relationship between the stress intensity factor and the crack length are determined by the finite element method. An equivalent model of two contacting cylinders is used for numerical simulations of crack propagation in the contact area. On the basis of numerical results, and with consideration of some particular material parameters, the probable service life period of contacting surfaces is estimated for surface curvatures and loadings that are most commonly encountered in engineering practice.     

Stress recovery procedure for discontinuous deformation analysis

The discontinuous deformation analysis (DDA) has been widely applied for rock engineering problems due to its special features in modeling the discontinuous rock mass. A linear polynomial function is often used in the standard DDA to ease the complex contact determination between the blocks. This linear displacement function generates a constant stress field within a block, which cannot be effectively used to model the stress variation within a block and across the block interface, especially in the region with a large stress gradient. In this paper, a stress recovery procedure is proposed for those DDA blocks which are glued together. Such a procedure can improve the stress accuracy along the block interface, and can be used for more accurate contact determination. Two numerical examples are presented to study the stress accuracy of the proposed method, and the results show that the proposed stress recovery method provides a better accuracy than the direct DDA and the averaging method.     

复合材料层板结构疲劳失效数值仿真研究

研究疲劳载荷作用下复合材料层板结构的疲劳失效问题,由于复合材料损伤演化和破坏机理十分复杂,传统方法依赖大量的试验数据,不仅耗费大,而且适用性有限。为了提高复合材料在疲劳载荷下疲劳失效的准确预测,提出了一种改进的疲劳失效分析方法。得到一个与损伤相关联的刚度-强度关联退化模型,利用复合材料刚度退化的连续性将损伤等效累积,使之能够适用于复杂载荷下的疲劳失效分析。利用Ansys软件开发了相应的复合材料层板结构参数化疲劳分析程序,能够仿真不同几何参数下复合材料层板结构在疲劳载荷下的疲劳失效过程。通过不同类型的算例比较,结果令人满意,证明改进方法及相应程序的正确性,具有工程应用价值。     

Simulation of prestressed screw joints in complex structures

This paper deals with complex structures consisting of several parts of shell structures which are connected by prestressed screw joints. Since the stress component normal to the midsurface of the shell is assumed to be zero, the contact between the shell midsurfaces is approached by a special one-dimensional contact element which links the midsurfaces pointwise at the positions where the screws are attached. The contact model consists of a prestrained truss element simulating the elastic behavior of the prestrained grip of the bolt and of an equivalent beam/truss element imitating the contact behavior of the flanges to be joined. The parameters of these elements are obtained from the three-dimensional finite-element analysis of a single prestrained screw joint with consideration of the real contact problem.     

发电机挡块组件有限元分析

为分析抽水蓄能发电机挡块组件的von Mises应力（以下简称应力）分布情况,在MSC Marc中建立有限元模型,分别采用截面法和渗透接触法对螺栓施加预紧力,通过对发电机挡块组件处于稳定转速、抽水启动、抽水停机、发电启动、发电停机和甩负荷等工况的非线性接触分析,得到各工况下该发电机挡块组件的应力分布.结果表明,2种螺栓预紧力的施加方法是等效的;各工况下最大应力均发生在螺栓圆角处;转速大小对应力分布起决定性作用.该结果可为抽水蓄能发电机挡块组件结构的分析设计提供参考.     

The effect of contact degradation on electromagnetic radiation in electronic devices

Loose electrical connectors tend to increase electromagnetic radiation. In this current study, the effect of loose contacts on electromagnetic radiation is theoretically modeled and experimentally analyzed. An equivalent model was developed and a wire antenna model was built according to the physical dimensions of the connector to evaluate the radiated field in the time domain. Combining the expressions of the radiated fields and the transfer function of the test probe, the relationship between the input signal and the leakage voltage was obtained. The near field test method was used to measure the leakage signal caused by the loose contact. The tested results for a specific loose contact condition were consistent with the theoretical analysis.     

舰载无人机着舰轨迹跟踪鲁棒控制器设计

为确保舰载无人机着舰阶段精确地跟踪下滑轨迹,并且在稳态性能基础上具有更好的瞬态性能,本文在新的等效误差模型的基础上提出了受限指令预设性能控制律设计方法.首先考虑了舵面受限和角速率受限等实际工程问题,引入受限指令滤波方法,然后综合考虑建模误差和外界扰动,引入了连续的双曲正切函数对饱和函数进行近似,并设计了自适应律对模型未知参数进行估计,最后引入了预设性能方法对着舰的瞬态性能进行了重点分析.通过理论推导和仿真验证,证明了本文提出的方法在复杂着舰环境下有较好的瞬态性能和较好的鲁棒性.