汽轮机叶片振动特性的三维有限元分析

提出汽轮机叶片静频和动频的计算方法，引入三维８节点非协调单元，建立了叶片的三维有限元分析模型，并考虑了长叶片几何非线性变形对频率的影响。最后对两个实际叶片的振动特性进行了计算分析，计算结果与试验结果吻合良好。     

基于“求逆犯规”修正方法的平面四结点非协调等参元

本文提出的平面四结点非协调等参元Q (MM6)是用”求逆犯规”方法修正了Taylor和Wilson提出的平面Q (M6)单元满足“分片检验”修正条件[1]后得到的。该单元与Q (M6)单元[1]相比具有计算量小,反映单元畸变特征好等优点。将其推广到三维问题与文献[7]给出的块体Q (M6)单元相比上述优点更为明是。     

高精度多用途八结点六面体单元

本文提出的八结点六面体Q (MM6)单元是在修正了Taylor等人提出的二维非协调元Q (M6)[1]通过分片试验修正条件后,将其推广到三维等参元中得到的。该单元比Taylor等提出的Q (M6)[1]单元计算量小且精度高。算例表明,Q (MM6)单元对多种结构形式和载荷工况都有较好的适应性,在工程计算中有广泛的适用范围,特别是在梁板组合结构分析中具有特殊的意义。     

变宽度板承受拉伸和弯曲时的三维应力集中

根据Hellinger Reissner原理 ,建立了具有一个无外力圆柱面的三维杂交应力元 ,元内假定应力场满足以柱坐标表示的三维平衡方程及无外力圆柱面上外力边界条件 ,当元退化为二维时也满足协调条件。单元位移场与相邻元协调。数值算例表明 ,现在的特殊杂交应力元 ,在相当粗的网格下即能高效地分析变宽度厚 (薄 )板的三维及二维应力集中。     

采用汽轮机速度级测量蒸气流量的试验研究

本文依据汽轮机通流量计算的斯托多拉流量锥三维曲线,经过简化而来的弗留格尔公式,从20世纪90年代开始在新投产单元机组上实施应用。经过几十年的推广应用表明,该测量方法能够满足机组的运行监视和单元机组机炉协调控制系统需求。     

非穿透型齿根裂纹应力强度因子权函数法求解

齿轮齿根是具有非穿透性的三维裂纹,其应力强度因子计算求解难度大且过程复杂。对此应用片条合成权函数法将三维裂纹问题转化为一系列“等效的”薄片单元二维裂纹问题。根据作用在薄片单元上的法向力按照其啮合刚度进行分配,求出作用于每个薄片单元上的法向力,再运用二维裂纹权函数法计算每个薄片单元裂纹应力强度因子。其求解结果与有限元法计算结果十分吻合,最大误差为3.9%。     

三维接触有限元分析在产品设计中的应用

接触应力是不易检测、难于计算,但对于设计又是非常重要的一个难题.尝试用ANSYS中的接触单元对汽轮机中叶片与叶轮的接触强度进行详尽的分析,同时探讨了与迭代计算收敛性及计算结果可靠性有关的几个难点和要点问题.该三维接触有限元分析方法也可用于其它机械产品的接触强度分析,为机械产品由单个零件的强度分析提升到装配体的强度分析提供参考.     

面向大规模定制生产的e-制造单元目标层解分析优化规划模型

e-制造单元规划是一个较为复杂的大型设计优化问题,全局优化性和算法复杂性的协调处理始终是解决该问题的重点和难点.通过深入分析e-制造单元的结构和特点,提出一种e-制造逻辑单元的双级式层次结构模型,并采用目标层解分析(ATC)方法建立一种e-制造逻辑单元协同规划模型以及相应的算法模型和解决方案.该模型针对大规模定制产品的制造问题,综合考虑各零件族在制造过程中的耦合关系,在零件聚类优化的基础上,实现e-制造单元的优化规划.通过深入细致的算法复杂度和收敛性分析,并结合具体的实例验证,论证该模型的合理性和有效性.     

折纸启发的折叠式柔性关节及步行机器人设计

基于折纸折叠原理启发的新构型的开发与应用日益成为相关领域的研究热点,其中,平面折痕的设计、三维形体的折叠、构型的运动特点、自由度及与之相配合的驱动设计都是需要解决的问题。首先,在经典的Water-Bomb折纸基本单元的基础上设计出具有单自由度的非汇交折叠单元的平面折痕,将基础折痕进行组合设计以及三维折叠设计,得到两种具有一定刚度且可实现折叠运动的立体单元：可折叠式移动副、可折叠式转动副。同时,由可折叠式转动副启发设计出一种可与基础非汇交单元相配合的软体驱动,并与两种立体单元进行组合,实现了对立体单元的稳定控制;在实验中发现,软体驱动对立体单元输入角的控制可同时控制立体单元的刚度。将两种立体单元进行串联,设计出能够实现完整跨步行走动作的折纸腿及步行机器人,并实现了机器人的行走仿真实验及跨越阶梯实验,得到折纸腿在跨越阶梯时的最大裕度,验证了两种变刚度单元在行走、跨步过程中的特殊性能。     

偏心圆孔板的三维应力集中

根据1种修正的余能原理,建立了具有1个无外力圆柱表面的12结点三维杂交应力元,其单元内的应力场满足三维柱坐标平衡方程及无外力圆柱面边界条件;当元退化为二维时,也满足协调条件。数值算例表明用这种特殊杂交应力元能十分有效地分析具有偏心圆孔厚（薄）板的三维及二维应力集中。     

气体辅助注射成型CAE分析前处理技术

介绍了三维实体流动模型的分析技术 ,指出了在进行 3D气体辅助注射成型 CAE中所采用的面网格分析及中面生成技术是目前薄壁注塑件流动模拟中适应性强 ,数值收敛性好 ,且能满足 CAE快速分析的关键技术。从此技术得到的 Shell和 Beam单元是进行气辅注射成型 CAE前处理 ,并进行准确预测分析的重要过程和方法。     

面向对象的三维非结构网格生成软件实现

在Delaunay三角剖分算法的基础上,通过引入黎曼度量矩阵实现了复杂曲面非结构网格生成。并给出了三维非结构网格生成中边界恢复和健壮空腔搜索的实现细节。利用面向对象的程序设计思想将几何造型体系与网格生成体系相结合,完成了三维非结构网格生成软件的实现。采用完整的网格单元数据结构,方便了Delaunay三角剖分算法的实现。给出的算例表明该网格生成软件可以处理复杂三维实体,网格品质较高。     

ANSYS三维实体单元与板壳单元的组合建模研究

在实际中经常会遇到三维连续体和薄壁板壳组成的结构,对其进行有限元分析的合理方案是将其分别离散为三维实体单元与板壳单元进行计算.即使这两种单元在交接处有共用节点,但由于节点自由度的不同而存在转动自由度不连续的问题,导致计算结果与实际偏差很大.ANsYs中约束方程法与MPC法都能够实现三维实体单元与板壳单元正确联结,文中分别说明了其原理与步骤,并结合算例的计算结果对两种方法进行了综合比较,得出了在三维实体单元与板壳单元的组合建模中MPC法可取代约束方程法的结论.     

基于非完整约束原理的欠驱动机械臂机构的设计

依据现有的非完整约束理论、机器人机构学与控制理论,采用摩擦圆盘运动分解合成机构,提出了一种可在三维空间内运动的非完整机械臂机构,并研究其运动规律.这种三维非完整机械臂机构,既表现出运动约束的不可积性(即非完整性),还表现出运动的非线性和可控性.这类机械臂由于驱动单元数较少,从而降低了机械臂的重量和成本,这种机构对于探索三维复杂非完整机械系统具有重要的科学意义.     

橡胶结构有限元分析收敛问题的对策

针对橡胶结构的材料非线性、几何非线性和接触非线性三种典型综合非线性有限元分析收敛性问题的难点,结合对Yx橡胶密封圈平面应变有限元模型的有限元分析,重点从高阶低阶单元的应用、网格密度、接触刚度及接触算法、载荷步与载荷子步几个方面对非线性计算收敛性的影响进行了讨论论证,为解决和提高计算收敛性给出了一些相应的对策。所述对策能有效改善橡胶结构非线性有限元计算收敛性,并且也部分适用于其他类型的非线性有限元问题的求解设置中。     

三维编织复合材料几何建模及有效弹性模量预报

重点介绍了三维四向编织复合材料的有效弹性模量预报方法,将三维四项编织复合材料的单胞划分为一些矩形的体单元,然后利用高斯积分点处的材料参数计算单元的刚度矩阵,最后由单元的刚度矩阵形成单胞的整体刚度矩阵,进而对三维四项编织复合材料的有效弹性模量进行预报。     

发电厂机组的协调控制与自动保护

结合协调控制的概念,从单元机组的负荷调节方式、协调控制系统的组成及对单元机组协调控制系统的基本要求等方面分析了单元机组的协调控制,并从热工保护的角度探讨了发电厂机组的自动保护。     

层合大板方舱车舱体的模态分析方法对比研究

采用三种不同的单元法(经典板梁单元法、简化的三维层单元法、层合板等效单元法)建立大板方舱车舱体的有限元模型,并对其进行模态分析,结果表明,采用简化的三维层单元法得到的结果精度最高,但花费机时最长;采用层合板等效单元法虽然精度较前者较差,但计算时间快.通过对三者的比较,为汽车设计工程师提供了分析方法的选择.     

基于离散元的玻璃切割塌边现象仿真研究

玻璃切割产生的塌边破坏问题是玻璃在切割后分离过程中出现的一个实际问题,它的本质是玻璃材料由连续体向非连续体转变的一个极其复杂的力学过程。阐述了基于圆球单元的三维离散元原理,建立了基于球体单元的玻璃切割塌边的三维离散元模型,应用离散元法仿真分析了玻璃切割塌边全过程。通过仿真试验比较不同金刚石划痕深度对塌边量的影响,结果在定性上符合预期现象,从而进一步说明了离散元的方法对于该现象仿真评价的有效性。     

三维板料成形过程的有限元分析

基于有限变形理论建立了三维金属板料成形过程的弹塑性有限元数学模型。数学模型采用物质坐标系中的Total Lagrange描述、J 2型本构方程和等向强化假设,考虑了板料的厚向异性,对于金属板料与模具的摩擦定律。为简化计算采用薄膜单元。为了改善节点接触状态变化时计算的收敛性,提出了“弹性边界层”方法。采用根据此模型编制的程序模拟了机油收集器基本件的成形过程,并与试验结果进行了比较。