利科有限元分析软件开发

针对现有的通用CAE分析软件不能满足水工结构和岩土工程领域数值分析的需求,国内外还没有一款功能较完备的水工结构和岩土工程通用的CAE软件的问题,开发出面向水工结构和岩土工程设计、咨询、科研与高等教育的专业有限元分析软件——利科有限元分析软件(LinkFEA).计算模块的设置主要满足该领域中坝、闸、隧道和地下洞室、各类岩质土质边坡等中的渗流场、温度场、应力场(或位移场)及这3个场之间的耦合计算和结构安全性分析需求.前处理模块的功能有几何建模、有限元网格生成以及材料参数、载荷、初始条件和边界条件的设定等;后处理模块包括强度分析、渗透稳定性分析、边坡稳定分析和洞室围岩稳定性分析等,有限元计算结果和分析结果都能以等值线图或云图显示.LinkFEA已经过国内多个工程的渗流和应力(变形)计算的检验.     

阵列式脉象传感器的设计与制作

提出了一种用微机电系统(MEMS)技术应变传感器阵列探头客观细腻地采集人体脉象的新思路。探头采用直接腐蚀出电阻条的技术,具有工艺简单、成本低廉、电阻变化率高、工作可靠等优点。对设计进行了理论计算和优化,并用有限元分析软件ANSYS8.0进行了结构和电耦合场仿真,模拟悬臂梁端点位移对电阻变化的影响。当悬臂梁末端位移变化为50μm时,电阻变化率模拟结果为18.84%,与理论计算值19.67%符合得很好。     

发动机排气管流-固-热强耦合分析

为研究发动机排气管在流-固-热强耦合作用下的复杂工况,用INTESIM软件中流-固-热强耦合的方法计算某型发动机排气管在工作过程中流场、温度场、热变形和热应力的分布情况.结果表明,与传统的分析方法相比,INTESIM的强耦合方法收敛性更好,并且可以在同一软件平台下对模型耦合矩阵方程直接求解得到结构应力场、位移场、流场和温度场的所有结果.     

大位移压电陶瓷驱动器的有限元分析

为研究压电陶瓷驱动器的驱动效能,制作了大位移压电陶瓷驱动器.基于压电陶瓷材料的机电耦合特性,应用动力学有限元分析方法,将大位移压电陶瓷驱动器离散成一系列四面体单元,分别进行了力学和电学分析.根据压电陶瓷的基本压电方程,耦合了位移模式与电场模式的有限元模型,建立了压电陶瓷驱动器的有限元动力学模性.利用有限元分析软件ANSYS中的直接耦合场进行分析求解,分析结果与试验测量值取得了良好的一致,证实了利用压电陶瓷双晶片弯曲变形,制作的大位移压电陶瓷驱动器结构设计的合理性.该分析方法对压电陶瓷驱动器的设计、制造与测试具有理论指导意义.     

渗流——应力耦合作用下露天矿边坡稳定性研究

为了研究渗流场与应力场耦合作用对露天矿边坡稳定性的影响,采用ABAQUS有限元分析软件,建立了渗流-应力耦合控制方程和露天矿边坡有限元模型,对渗流-应力耦合作用下露天矿边坡稳定性进行了研究。结果表明:随着浸水时间的延长,岩石强度逐渐减小,当岩石达到饱和状态时,强度趋于稳定;渗流-应力耦合作用下,边坡位移大于无渗流时,边坡安全系数随坡体渗透系数的下降而减小。在露天矿现场采用以喷射混凝土、预应力锚索为主的支护方案后,监测点深部位移较支护前减小,表明该方案能有效控制边坡位移,降低渗流-应力耦合作用对边坡稳定性的不利影响。     

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。     

重卡底盘鼓式制动器热机耦合有限元分析

本文以重卡底盘鼓式制动器为研究对象,针对试验车鼓式制动器在制动过程中制动鼓开裂问题,对其进行有限元建模和分析。通过有限元热—机耦合分析,探讨鼓式制动器在不同制动蹄片规格和制动气压的情况下制动时,制动鼓热应力和温度的分布变化规律,为鼓式制动器的设计和制造提供了一定的理论依据。     

有限元分析结果的轻量化和可视化技术研究

本文首先提出了有限元分析结果的轻量化概念和实现技术,在此基础上建立了实用的轻量化模型存储格式。在轻量化模型的可视化方面,采用VTK开源3D平台,结合C++软件编制了相应的可视化程序,基本实现了有限元计算结果(位移场、温度场、应力场等)的可视化及动画显示技术。最后给出了一个应用实例,成功实现了在轻量化模型中显示单件及装配体的云图、动画等可视化效果。     

流固耦合作用下制动气室动态特性建模与试验

针对内部具有复杂几何变形的制动气室,为准确获取在外力作用下其内部准确的力学信息,采用流固耦合有限元分析方法对制动气室动态特性进行建模与分析研究,通过制动气室性能测试台架对其动态特性进行测试.仿真结果表明,制动气室压力响应时间试验值与仿真计算值误差较小,验证了有限元分析模型的正确性,同时分析了制动气室人口直径对制动气室动态性能的影响.建立制动气室流固耦合有限元模型,能较好的预测制动气室压力响应特性,可应用于制动气室的开发与研究.     

作平面运动的二维平面板的热耦合动力学问题

研究受到热冲击的作平面运动的二维平面板的温度场和动力学响应.考虑温度场和应变场的耦合,通过计算熵密度,建立了平面板的热传导变分方程,此外,在本构关系式中考虑热应变,基于平面应力假设建立了作平面运动的二维平面板的动力学变分方程.用有限元方法分别对温度场和变形场进行离散.最后,计算了作直线平动的平面板的温度场和变形场,揭示了温度和变形的相互耦合特征,体现了板运动对温度和变形的影响.     

电磁钳盘式制动器驱动机构的磁路仿真研究

针对传统曳引式电梯制动器安装在顶层且尺寸和重量大的缺点,结合车用电磁盘式制动器的工作机理,提出一种适用于直驱电梯的新型电磁制动器结构,得出该结构的等效磁路图.利用基尔霍夫定律和能量虚位移法,推导出此结构的数学解析式,讨论了在不同电流和位移情况下水平方向的电磁力数学表达式.通过有限元分析软件建立三维模型,对电流、位移关系的仿真值和计算值进行对比,多角度验证了电磁力数学公式的正确性,同时证明了该结构的可行性.     

某型装甲车制动器热-应力-磨损耦合仿真分析

为提高鼓式制动器在热-应力耦合影响下磨损计算的准确性,考虑实际制动过程中温度升高对制动器性能的影响,通过增加温度与磨损率的变化关系修正传统Archard磨损模型,对某型装甲车鼓式制动器进行仿真计算.分析结果表明,在热-应力有限元迭代求解过程中,采用完全耦合法持续更新制动器磨损面的几何形状可以不断地修正热-应力的计算结果,因此能更真实地描述制动过程中热-应力-磨损的复杂耦合现象.仿真得到制动器在4种典型工况下的磨损规律,为制动器的优化设计提供依据.     

汽车前舱热气流对制动盘散热性能的影响

针对制动盘对流传热计算多基于单个制动盘或基于整车外壳模型下的制动盘,未考虑汽车前舱内高温气流对制动盘散热性能影响的问题,基于含有前舱部件的某SUV整车模型,对其通风制动盘散热性能进行数值计算并分析,得到在不同前舱产热工况以及不同车速下通风制动盘的外流场、外温度场、表面对流传热系数和散热功率.在前舱热源相同时,车速变高会提高制动盘对流传热性能,而在车速固定时前舱热源越大则制动盘的散热性能越差.     

基于热-流-固耦合方法的涡轮叶片数值计算

将流体动力学方法与有限元方法相结合,在定常流场分析的基础上,采用单向和双向热、流、固耦合的计算方法获得了转子叶片在设计工况下的应力和变形情况,并比较了两种方法的计算结果.单向耦合计算中分析了离心、气动、热载荷对叶片应力、变形的影响,并按照斯贝发动机EGD-3应力标准对叶片强度进行了校核.计算结果表明：两种计算方法在涡轮叶片强度分析中是可行的,双向耦合能更准确地反映转子叶片的真实工况.     

三维实体转子系统热-结构耦合响应分析

以某型航空发动机高压转子系统为研究对象,基于不均匀分布稳态温度场,建立了某高压转子系统三维实体单元有限元模型以及稳态温度场下转子系统热-结构耦合振动方程,利用热-结构-动力学耦合理论,采用间接耦合法,通过稳态温度场分析和静力分析生成热应力,然后进行预应力模态分析,最后利用模态叠加法进行不平衡量和热弯曲耦合响应分析,实现热-结构-动力学耦合计算.通过稳态温度场对典型级盘稳态响应影响的分析以及不平衡量与热弯曲耦合稳态响应分析,发现耦合响应对转子系统各级盘的振动响应有较大影响.     

一种检测钢轨温度应力的电容式传感器

介绍了一种用于钢轨温度应力检测的电容式位移传感器。该传感器采用柔性铰链作为位移放大机构,并通过ANSYS软件对结构进行有限元建模。分析了该机构对传感器的灵敏度、线性度等参数的影响,以实现对传感器的参数优化设计。     

基于三维模型的机车制动盘瞬态温度场仿真

该文运用有限元软件ANSYS7建立了某机车制动盘的三维循环对称有限元模型.讨论了边界条件和各种相关参数的确定方法,尤其是机车整个制动过程中制动盘换热系数的计算方法.同时进行了三维瞬态温度场计算仿真,给出了典型时刻温度场分布云图.仿真结果显示：在制动开始阶段,制动盘迅速升温,高温区集中在制动盘摩擦面表层,最高温度达220OC;制动过程结束后,整个制动盘有一段较长时间的降温过程.仿真结果与实验数据相符,证明了该三维有限元模型及其温度场计算方法的正确性.     

基于岩体结构面统计模型和有限元应力场的滑移路径的搜索方法

１．引 言 岩体结构的稳定性一直是大型水利电力、矿山开采和地下工程所关心的重要问题．本文所述的岩体结构是指岩体是被考察结构的主要部分,例如岩体高边坡、地下洞室等,或者岩体是结构的重要组成部分,例如山坡上大型建筑物的基础、大型水坝的坝肩和基础等．由工程地质学可知,按节理裂隙切割的程度岩体可分成若干结构类型,例如可以分为整体块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构等．本文的研究工作主要是针对块状岩体结构． 在现行的岩体结构稳定性分析方法中,大都依赖于认定一条或几条滑移路径及其连通率．如果不是地质上查明确…     

飞机刹车盘三维瞬态温度场仿真

针对单一工况的飞机刹车盘三维瞬态温度场仿真不能全面描述温度场在其他工况下的热特性。为获取多工况的刹车盘制动过程中的温度分布情况,以某型飞机为例,对刹车装置的循环对称结构,根据传热学理论建立三维循环对称有限元模型,阐述飞机刹车副制动过程中三维瞬态温度场的计算方法,运用ANSYS10.0软件分析不同工况下刹车盘的温度分布,并给出典型时刻下温度场分布云图和最高温度点温度变化曲线。通过分析不同制动过程的温度场,为摩擦材料的研制及制动盘的设计和选择不同工况的压力和制动速度提供有效的参考。     

Localization of structural zones producing hypersensitive behavior: finite element approach

On the basis of our previous works [J. Sound Vib. 260 (1) (2003) 83], one present here a FEM application of a method that allows one to detect structural zones producing hypersensitive behavior. The concept is quite simple, and is cheaper than Monte Carlo simulations. The complete resolution of the problem is done only once, using nominal parameters of the structure, in order to obtain the displacement field. Then, considering another structure, built using variable parameters, chosen in a random way in the acceptable manufacturing range, the finite element assembly procedure is performed. These matrices are finally used to define an indicator in which the displacement field of the nominal solution permits to detect structural zones responsible for hypersensitive behavior. It is based on the computation of energy of a residual displacement field. After a presentation of the basis of this tool, numerical results are presented on a finite element model of a hypersensitive plates network, in which sensitivity problems are linked to angular coupling, and on a cross member beam, which is made up of three spot-welded layers.