虚拟样机可视化虚拟环境框架研究

为提高虚拟样机可视化虚拟环境的开发效率,提出了一种快速构建3维虚拟环境的方法.通过分析虚拟样机可视化虚拟环境参数化模型,设计了一种虚拟样机可视化虚拟环境框架,利用该框架可以快速定制一个虚拟样机可视化虚拟环境.该框架支持基于高层体系结构的分布式交互仿真,仿真运行时,实时接收运行时间框架传递的仿真模型解算数据,驱动虚拟样机几何模型在3维场景中运动.     

基于水平集方法的产品异构模型融合研究*

复杂产品设计往往涉及多个CAD/CAE系统,不同系统在几何模型构建、表达和存储等方面存在异构性,导致系统间数据和信息难以融合集成,降低了复杂产品的设计与开发效率。为了实现异构CAD/CAE模型语义信息和几何特征的融合,提出基于水平集方法的产品异构模型融合方法。构建了基于模型距离场的体素化模型,给出了体素化模型的可视表达方法,建立了距离场交、差和并集操作函数与产品造型特征复制、提取和识别的映射关系,建立了构造速度场操作函数和形位误差信息、高级语义信息和局部特征信息融合的映射关系,实现了产品异构模型的信息融合。通过复杂汽轮机叶片模型形位误差和高级语义信息融合试验,证明了方法在异构CAD/CAE系统信息集成方面的有效性和实用性。     

基于MOOSE框架的热力全耦合仿真方法研究

现有热力耦合仿真方法大多基于多种工具间的数据传递,面临数据接口开发、异构网格映射等困难,且求解使用的固定点迭代等耦合算法在求解效率、精度和收敛性等方面存在问题。文中基于开源的多物理场耦合仿真（Multiphysics Object-Oriented Simulation Environment, MOOSE）框架开发了热力耦合仿真应用程序,实现了多场统一建模和全耦合求解。通过与商业软件基准案例对比校核计算程序,证明了程序的正确性,进而成功开展了某相控阵天线的热力耦合计算,表明程序具有应用于复杂电子设备热力耦合仿真的潜力。     

复杂机械零件的六面体有限元网格生成方法

为了解决复杂机械零件有限元仿真效率与计算精度难以保证的问题,提出一种面向复杂外形机械零件的全六面体有限元网格生成方法。通过引入有限元网格误差估算理论对关注区域的误差特性及其导致因素进行分析;基于复杂外形机械零件的几何特征与物理特性建立模型关键区域识别准则,并研究模型计算域虚拟规划策略给出其算法及其实施步骤;以模型计算域虚拟规划为基础,提出了六面体网格生成算法与结果网格的质量评价准则。算例应用验证表明,该方法能将复杂机械零件进行全六面体有限元网格划分,生成的结果网格具有关键区域特征表达准确、全局网格分布合理且单元质量高等特点。     

有限元后处理数据场可视化研究

采用Python语言基于OpenGL的可视化开发,通过算法和程序的编制,对有限元分析结果数据进行重构显示.利用图形函数实现了八节点六面体三维数据场的网格模型建立,并进行面消隐;利用glColorPointer函数对网格模型各个节点上的标量场进行颜色映射,重构出效果良好的应力应变云图.比较了线性插值和余弦插值两种不同方法形成颜色渲染效果差异,同时对二次和三次不同颜色分量数学模型对渲染效果的影响进行对比研究.     

基于实时数据驱动的数字孪生车间研究及实现

为满足智能车间生产状态实时可视化监控、健康管理、故障诊断等需求,提出一种基于实时数据驱动的数字孪生车间体系架构与技术路线.通过搭建面向真实物理行为高保真映射的虚拟仿真环境,采用面向事件响应的数据管理方法构建模块化、通用化的数字孪生车间系统.在此基础上,详细阐述了异构多源数据的采集与管理、真实物理行为的虚拟仿真环境、面向...     

多域特征映射应用研究:设计域到有限元分析域特征映射

分析了从零件设计域到有限元分析域特征映射的功能需求,讨论了几何模型理想化的理论方法,并给出了不同应用领域对产品信息需求的多域特征映射模型。用一个实例验证了从零件设计域到有限元分析域的特征映射过程。     

面向高速列车轮对仿真设计的数据集成模型研究

针对复杂产品研发过程中由于设计模型与分析模型分离而使研发效率低的问题,提出一种整合几何特征信息和有限元仿真信息的数据集成模型实现CAD模型和CAE模型中数据的关联及交互;在此基础上,通过辨识CAD中具有工程语义的特征信息,实现可控的CAE模型简化、有限元网格划分和工况定义。以高速列车轮对为对象,基于此数据集成模型实现CATIA V5几何模型设计信息和ANSYS有限元模型信息的集成交互,验证了数据集成模型的正确性与实用性。     

基于松散耦合法的电磁平板成形3D有限元仿真

数值模拟提供一种手段去分析电磁成形中的多物理场耦合过程,但是目前的电磁成形模拟大多局限于2D模型或者将复杂的多物理场耦合数值模型简化为单独的多个物理场分别进行求解。为提供一种能够适用于复杂3D模型的多场耦合模拟方法,采用松散耦合法对平板电磁自由胀形过程进行3D有限元模拟分析。对工件网格采用拉格朗日算法,空气网格采用任意拉格朗日欧拉算法。从而使空气3D网格能够与板料变形随动而不产生畸变,实现磁场—结构场的迭代耦合分析。动态而无畸变的六面体网格能够在磁场分析模块与塑性成形模块间准确传递数据,既提高了运算速度又可获得精确计算结果。与实际数据比较证明,模拟的板料变形规律与试验结果一致。     

基于CAE技术的车体动力学仿真分析

基于CAE技术对受冲击载荷作用的车体进行了动力学仿真分析,在三维CAD软件中,创建了车辆零部件的几何模型,对车体中面模型进行网格划分,创建车体有限元模型,对其进行模态叠加法瞬态动力学分析;在多体动力学仿真分析软件中,建立柔性车体,并添加其他零部件,建立车辆的刚柔混合虚拟样机模型进行多体动力学仿真分析。利用两种方法,对火炮发射工况下的车体刚强度分析得到的结果基本相似。     

刚塑性成形模拟中有限元和无网格迦辽金法的自动耦合算法

利用有限元法分析金属的刚塑性问题时,在变形的高梯度区域单元容易严重畸变,这极大地降低了分析精度.在刚塑性有限元方法的框架中,文中根据计算增量步的网格质量,提出金属刚塑性有限元和无网格迦辽金法的自动耦合算法,在单元严重畸变的区域转换为无网格迦辽金法进行计算.数值实例表明:算法在很大程度上既保持了有限元法的计算效率,又能够...     

基于投影网格的切削加工计算机仿真

提出了一种四边形投影网格切削仿真算法,通过在曲面的投影平面内建立四边形投影网格,并借助节点的挠度和转角参数,参考有限元法中薄板弯曲单元中用到的形函数,在每个单元中建立单元内的高度场函数,用于描述被加工曲面,使得曲面求交仍然是一维运算,算法不仅精度高,而且效率也有显著提高。     

Curvilinear finite element mesh generation for electron gun simulation

Mesh generation is an integral part of the finite element simulation of electron guns. This paper shows that curvilinear meshes are the ideal type of mesh to use, both in terms of accuracy and speed of computation, and presents a numerical method to generate quasi-curvilinear meshes for a wide variety of electron gun structures.     

一种三维有限元网格的快速消隐算法

提出了一种利用三维有限元网格相关性实现三维有限元网格快速消隐算法。该算法通过对单元面的排序直接剔除了内部完全不可见网格 ,避免了大量的线、面查找计算 ;通过单元面的深度排序 ,避免了消隐算法中的大量求交和比较计算 ,从而达到大大减小计算量、实现快速消隐的目的。本文所提出的消隐方法速度快、稳定性好 ,在实际应用中取得了满意的效果。     

基于振动响应场的结构形状优化方法研究

建立了基于有限元网格的参数化形状优化模型,提出一种基于振动响应场的结构形状优化方法,以控制结构振动。该方法选取一组振动峰值处的振动响应场作为结构形状参数化模型的向量场,用一组向量场的线性组合定义修改区域的形状优化函数,以振动响应场的系数为设计变量,结合遗传算法优化结构形状以减小结构振动。研究了外部激励下的结构形状优化。数值算例表明该方法可以有效控制结构振动。     

球囊扩张式冠脉支架扩张变形机理数值模拟方法

研究支架耦合扩张过程三维数值分析的弹塑性大变形基本理论和耦合接触处理算法,采用更新拉格朗日方法,基于动力虚功率原理,给出支架耦合扩张变形的动力显式算法有限元列式和求解步骤.研究支架耦合扩张过程数值模拟关键技术,提出适合支架耦合扩张的有限元建模方法,重点研究支架压握收缩、自由扩张和与血管接触的耦合扩张全过程有限元模拟中的几何建模、材料模型选取、网格划分、边界条件、载荷定义、接触处理等关键技术.阐述冠脉支架样件在试验测试平台上进行实物扩张试验过程,并将试验测试数据与支架扩张数值模拟获得的数据进行分析比较,结果表明支架数值模拟与实物扩张试验之间的误差在许可范围之内,从而证明所建立的支架耦合扩张过程三维数值分析方法是合理的.为支架的优化设计及其扩张过程的有限元模拟提供有力的支持.     

齿式联轴节不对中转子的动力学响应分析

齿式联轴节不对中是极为常见的现场故障,危害极大。为了有效地认识其故障物理机理和动力学特性,建立一种针对齿式联轴节不对中故障的转子—轴承系统的有限元分析模型,考虑在两种状态(平行不对中和角度不对中)下联轴器所受的力和力矩,并建立其动力学方程,通过双跨转子不对中的动力学分析和仿真研究,得出不对中量和稳态响应特性之间的量化关系。同时对2倍频相位的分析表明:在平行不对中状态下,联轴器两端相位相同,而角度不对中状态下两端相位差约为180°。该特征可作为不对中故障识别的重要参考。     

蹄-鼓式制动器热弹性耦合有限元分析

首先探讨蹄—鼓式汽车制动器的摩擦接触热弹性耦合非线性动力学问题及其分析方法,包括摩擦生热模型、多物理场中的弹性体有限元模型、接触问题模型的建立方法以及相应的数值分析方法。然后,利用有限元分析软件ADI-NA建立一种新型蹄—鼓式制动器热弹性耦合动力学分析的三维有限元模型,确定对模型求解的位移边界条件和热边界条件,设定材料物性参数、加载过程及模拟工况,探讨进行制动器热弹性耦合有限元分析的过程,通过仿真计算得到制动器工作过程中摩擦副间接触力分布、制动鼓瞬态温度场、应力场、变形场等重要信息。