多工位同时加工的整体阴极及电解加工装置设计

为解决多工位复杂形状型槽的难成型问题,设计了一套能够实现多工位同时加工的整体阴极和电解加工(ECM)装置,通过试验优化结构参数;阴极工作型面的设计基于Laplace方程的反问题,从cosθ法求得的阴极雏形出发,通过ANSYS 8.0对间隙电场分布进行有限元计算,与实际工件的边界比较,修改阴极边界,进行下一轮迭代计算.通...     

基于显式动力学的齿轮箱动态有限元数字仿真

利用APDL语言,基于标准齿轮的齿廓渐开线方程和齿根过渡曲线方程,建立某型号减速器精确参数化三维有限元模型。基于接触碰撞算法运用显式动力学程序ANSYS/LS-DYNA在工作站上对整体齿轮箱工作过程进行了仿真计算,准确地得到了齿轮箱内部的应力应变情况以及动态接触过程中的压力分布情况。并将计算结果与传统赫兹理论计算结果进行了比较,验证了该方法的合理性。该方法能从系统的层面,综合考虑齿轮箱各零件动态特性以及相互作用,从而实现对齿轮箱动态特性进行精确的预测和评估。在此基础上考虑各种原始制造误差对齿轮箱动态性能的影响,为齿轮箱整体动态优化设计提供可靠的理论依据。     

Effects of Squeeze-film Air Damping on Properties of MEMS Inertial Switch in Fuse

The squeeze-film air damping exists in a lot of micro-electronic-mechanical system (MEMS) devices unavoidably. The effects of air damping in traditional inertial switch with spring-mass system can be ignored for its large volume and mass. But, many properties of MEMS switch, such as sensitivity, resolution and contact time, are affected by the air damping caused from the squeezed air film between two parallel plates moving relatively. Based on the conservation laws for mass and flux and the nonlinear Reynolds equation, the coefficient of squeeze-film damping was derived. The dynamic responses of the inertial switch with and without squeeze-film damping were simulated by using software ANSYS. The simulated results show that the sensitivity and contact time of the switch descend by about 5% and 15%, respectively, when the effects of squeeze-film damping are considered.     

某火炮筒紧身管设计及有限元分析

针对筒紧身管应力分布复杂和发射时身管应力动态变化的问题,设计筒紧身管外形尺寸,按筒紧身管的弹性强度极限进行实际校核.根据lame公式和力的叠加原理对身管内外筒的应力进行理论计算,用ANSYS软件对预应力下的筒紧身管和发射时身管的应力分布情况进行仿真,并比较理论计算值和有限元仿真分析值.结果表明:筒紧身管内筒受力变化复杂,内筒和外筒的内壁应力集中,且呈分层特性.     

近程防空导弹绝缘气路接头的结构设计

为规避传统制冷气瓶给导弹电子器件带来的安全隐患,设计一种绝缘气路接头.利用三维机械设计软件Solidworks完成绝缘气路接头三维设计,利用有限元分析软件ANSYS对结构进行了气密性仿真,并进行实物导电试验和通气试验.结果表明:该气路接头在极限气压下不漏气,且在导电实验和气密性实验中未出现导电和漏气现象;该气路接头同时...     

近海油料输转系统管线排空模型及数值模拟

针对近海油料输转系统管线排空作业,建立了管线排空数学模型,运用MATLAB软件,计算了在不同工作压力情况下,管线总的排空时间;分析了在不同时间间隔下,管线受到的摩擦阻力和速度分布情况;运用ANSYS软件,构建了管线排空数值模型,分析了管线压力分布、速度分布以及流体轨迹分布规律,对掌握管线排空作业过程中的力学规律具有指导意义.     

弹体穿越冰水混合物流动过程的数值模拟

针对潜射导弹穿越冰水混合物的过程进行数值模拟。基于ANSYS/LS-DYNA商用软件,采用ALE算法,建立了冰的破碎模型,流体区域包含水与空气2种流体介质,水与空气采用NULL材料模型,水介质的状态方程采用Gruneisen状态方程。对细长弹体、冰体以及流体域进行建模,利用欧拉-拉格朗日耦合方法对弹体、冰体以及流体域进行流固耦合计算。对不同冰体分布方式(规则分布、菱形分布、随机分布)和不同弹体相对位置(冰体正下方、冰体间隙)的弹体出水过程进行对比计算研究,获得了弹体在穿越冰水混合物过程中流场的密度、压力、应力、速度随时间的变化规律,以及不同工况下的弹体质心位移情况。数值模拟结果表明:弹体在水下运动过程中空泡逐渐扩大,空化现象显著; 流场应力的存在对弹丸运动产生一定的影响; 不同冰体分布方式及初始弹体相对位置,会造成弹体质心位移不同。     

一种新型电容式压力传感器的研究

利用电子测压器壳体本身是弹性元件的特点,提出设计一种以测压器壳体作为弹性敏感元件的电容式压力传感器,阐述了该电容式压力传感器的工作原理,结构设计,并进行了理论计算,同时利用ANSYS对其力学特性、电容数值进行了模拟,进行了实验验证,测试结果表明,该电容式压力传感器有很好的线性,且灵敏度达到0.096 pF/MPa.     

化学反应流模拟的并行无网格方法

为进一步扩大无网格方法在复杂化学反应流场模拟中的计算规模,基于MPI(Message Passing Interface)并行环境,发展了耦合有限速率反应模型的并行无网格算法,其流体动力学采用包含反应源项的二维轴对称Euler方程建模,对流通量采用多组分HLLC(Harten Lax van Leer contact)格式计算,时间项运用4阶Runge Kutta法显式推进。分别采用2~8个进程对激波诱导燃烧流场以及高速运动弹丸诱导斜爆轰流场进行了数值模拟,其结果同实验以及网格方法获得的结果吻合较好,并且具有较理想的并行效率,验证了其在复杂化学反应流大规模计算中应用的正确性和有效性。     

水下爆炸实验法在工业炸药JWL状态方程测定中的应用研究

为了方便可靠地测定工业炸药爆轰产物的JWL状态方程,基于压导式连续电阻丝探针设计柱形装药的水下爆炸斜冲击波测量系统,对工业改性铵油炸药(ANFO)进行3组水下爆炸实验,获得其爆轰波-冲击波时程曲线;通过对二维定常流场柱形装药水下爆炸的分析,得到斜冲击波阵面的轨迹,并求解出炸药的爆压、绝热指数、水气界面夹角等参数。以水中斜冲击波阵面和水气界面夹角的实验和模拟结果作为比较对象,通过调整Autodyn有限元分析程序中的JWL方程参数,最终测定出ANFO的JWL状态方程参数。模拟结果与实验结果一致性好,其中斜冲击波波阵面的误差均小于±5%,水气界面夹角的误差在±3%以内,表明所述水下爆炸实验对于大尺度工业炸药的JWL方程参数测定合理可靠。     

单兵火箭弹炸高优化的数值模拟与试验研究

为研究杀伤战斗部的空炸威力,建立战斗部有限元模型和破片着地坐标计算模型,利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对战斗部动态起爆过程进行了数值模拟。根据模拟得到的破片初速和飞散方向,结合破片在空气中的速度衰减公式以及对无防护有生目标的78 J动能杀伤标准,计算出有效杀伤破片在地面的坐标,并对不同炸高条件下有效杀伤破片在地面目标靶上的分布情况进行分析。研究结果表明：炸高为8 m左右时,战斗部满足杀伤威力指标要求;仿真结果与试验结果基本吻合。     

一种RDX基温压炸药的JWL-Miller状态方程研究

为了研究某RDX基温压炸药的爆炸威力,对该温压炸药进行了Ф25 mm圆筒试验和野外静爆试验,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对圆筒试验的过程进行数值模拟,得到了该温压炸药爆轰产物的JWL状态方程参数。引入JWL-Miller模型对温压炸药在野外静爆条件下的冲击波传播过程进行数值模拟,将模拟结果与试验结果进行比对,确定了Miller模型中的铝粉二次反应速率参数。结果表明:运用所得JWL-Miller模型参数模拟得到的冲击波参数与静爆试验测得数据吻合较好,平均相对误差小于±5%。     

元胞自动机法模拟Al-Cu单相合金凝固组织

改进模拟枝晶生长常用的二维元胞自动机模型,根据Al-Cu二元合金相图,拟合出固液分配系数和液相线斜率随温度变化的曲线方程,并将其耦合入改进的模型中。应用该模型模拟出金属凝固过程中单个、多个枝晶的生长形貌和溶质浓度分布,将模拟结果与固液分配系数和液相线斜率恒定时得到的结果进行对比分析。结果表明,改进后的模型实现了枝晶生长过程中固液相溶质浓度的分离,耦合曲线方程后模拟得到的溶质浓度分布更加均匀平滑,更符合凝固基本理论。     

基于鱼雷壳体强度及稳定性的结构可靠性分析

针对现有结构设计安全系数方法的弊端,将可靠性设计理念引入鱼雷结构设计领域。结合经典壳体理论计算方法与二次二阶矩法,确定了基于理论公式的壳体结构可靠性安全裕度方程及其求解方法,利用ANSYS软件的概率设计（PDS）模块从有限元角度对壳体结构可靠性进行计算,计算结果验证了该方法的准确性。以上2种方法的引入可搭建连接鱼雷壳体结构设计与鱼雷产品可靠性设计之间的理论桥梁。     

基于ANSYS和AMESim的螺管电磁铁吸力仿真研究

对常开式螺管电磁铁,分别采用有限元软件ANSYS、系统参数仿真软件AMESim对螺管电磁铁通电工作时的电磁场分布、磁感应强度分布以及电磁铁的吸力特性进行仿真计算,得到电磁吸力随源电压的变化曲线及电磁吸力随工作气隙的变化曲线,同时将仿真分析结果与吸力试验实测结果进行了对比分析。分析结果表明:ANSYS和AMESim的仿真结果与试验实测值基本一致,均可实现对电磁铁吸力特性的可靠分析,而AMESim的优势在于对电磁铁性能的快速评估,进而缩短设计周期。     

腐蚀缺陷管道剩余强度ANSYS有限元模拟可行性研究

以管道实测腐蚀缺陷为依据,用ANSYS有限元法计算含长方形、椭圆形和组合形腐蚀缺陷管道的应力、应变状态,根据第三强度失效准则确定腐蚀管道剩余强度,并结合室内管道承压实验进行了结果验证。结果表明:多个腐蚀缺陷间距对于最大等效应力存在临界值,当双点长方形腐蚀缺陷间距小于60 mm时存在干涉,其最大等效应力高于含单个缺陷管道;ANSYS有限元分析软件建模方法可靠,可以模拟含复杂腐蚀缺陷形状管道的受力状态;模拟结果与室内管道承压实验有较好的吻合度,相同条件下最大偏差小于8.6%。ANSYS有限元分析对于含复杂腐蚀缺陷管道模拟具有准确性和可靠性。ANSYS     

高速弹丸穿越不同制退器时的膛口流场波系结构研究

基于二维非定常Euler方程,结合高精度Roe格式及结构化动网格技术,对弹丸从膛底飞离不同膛口装置过程中膛口流场的发展过程进行了数值模拟。数值计算结果清晰地揭示了光膛口以及分别加装开腔式和多孔制退器后膛口流场的不同波系结构,同时计算纹影图清楚地显示了其与弹丸相互作用及演变过程。计算结果与本课题组先前相关试验阴影照片相符。另外,根据数值流场结果,详细探讨了制退器降低后坐冲量的机理与膛口周围超压区域的分布,为制退器改进设计提供重要参考。     

基于 ANSYS Workbench 的某通信发射塔模态及地震响应谱分析

以某通信发射塔主体为分析对象,通过 Solidworks 建立三维实体模型,导入有限元分析软件 ANSYS Workbench进行模态仿真分析,得到了通信塔前10阶非零模态频率。进行了模拟地震作用下的位移响应谱分析,得到等效应力和方向位移云图。结果表明：通信塔的动力学特性较为复杂,模态振型具有多样性。在地震激励下,发射塔满足抗震强度要求。相关研究对该通信塔的结构优化提供了可靠的理论依据。     

某大口径火炮弹带热力耦合挤进动力学数值模拟研究

为研究弹带挤进过程机理以及弹丸在挤进过程的运动规律,对大口径火炮挤进过程进行了仿真分析。考虑了火药气体在带锥度药室及坡膛内的分布,得到挤进时期的内弹道学方程,将该方程的解作为力边界条件,同时引入考虑温度的摩擦力模型来模拟身管与弹带间的摩擦,采用显式方法建立大口径火炮弹带挤进过程热力耦合仿真模型;分别对经典内弹道挤进过程和绝热挤进进行计算,验证了耦合计算的必要性;同时考虑不同弹炮间隙、卡膛速度以及初始摆角对挤进过程的影响,得到挤进过程中挤进阻力、弹丸速度、火药气体压力、弹丸摆角的变化规律。计算结果表明,弹炮间隙对挤进阻力和挤进速度有着重要的影响,而弹丸卡膛前摆角对弹丸挤进过程中的摆角有着重要的影响。     

落球碰撞试验模拟火工品过载特性研究

建立了落球试验装置,并用该装置模拟了火工品发射时所承受的过载环境.通过落球碰撞试验得到了过载加速度随板厚和落高的变化曲线,以及过载加速度脉宽随板厚和落高的变化曲线;此外,应用有限元分析方法和ANSYS/LS-DYNA软件对落球过载环境进行了数值模拟,得到了火工品组件上(钢板)的过载加速度——时间曲线、应力分布图.结果表明,模拟结果与实际试验结果一致性较好,落球碰撞试验适用于模拟火工品发射时的过载环境,研究结果为落球碰撞试验装置的优化设计提供了参考和依据.