基于Ansoft Maxwell的电磁阀二维仿真可靠性验证

利用Ansoft Maxwell软件二维/三维建模对电磁阀进行仿真分析被广泛应用于电磁阀设计。采用Maxwell建立电磁阀三维模型和二维轴对称模型,保持三维模型和二维模型求解参数一致,进行仿真分析。通过对比不同行程下三维模型和二维模型轴对称模型的仿真结果,验证了二维/三维模型电磁力大小的一致性,并且发现二维轴对称模型相比三维模型收敛次数少,仿真耗时短,计算精度高。采用二维模型代替三维模型对轴对称的电磁阀进行仿真计算,大大提高计算效率、缩短研发周期、降低研发成本。     

二维轴对称焊接残余应力场的弹塑性近似解及结果分析

采用弹塑性理论，对二维轴对称焊接残余应力场建立了近似的计算模型，得到了近似解，计算结果表明：该模型得出的残余应力场的分布特征同实验结果基本符合，从而可用到工程焊接件的实际估算中去。     

车轮辐板机械应力场的两种数值模拟方法对比研究

研究了铁路机车车辆运行过程中车轮辐板机械应力场的两种数值计算方法,将机械力进行傅立叶级数展开构建二维模型,通过对比二维轴对称模型和三维实体模型的计算结果,验证了二维轴对称模型的可行性。分析了车轮在运行过程中三种典型工况下辐板中机械应力场的分布情况及变化规律,通过对比车轮辐板的Von-Mises等效应力和径向应力,发现轮毂内圆角区域最为薄弱,承受较大的交变载荷。     

基于RANS模型的不同边界条件风机三维流场模型应用研究

为了更加真实地分析风机流场，并缩短数值计算时间，分别建立不同参数（尺寸、转速）的轴流风机的三维流场模型，基于RANS模型中的Realizable k-ε模型，分别采用速度边界、Fan边界、3D Fan zone 3种边界条件对风机内部流场、射流通风流场进行稳态计算，并将计算结果与文献中风机试验数据进行了对比验证。为了进一步验证风机内部流场模拟结果的准确性，对1台SF3-4轴流式风机进行性能测试，结果表明：采用3D Fan zone和Fan边界条件计算内部流场的气动性能数据与试验值最接近，平均误差分别为1.59%和4.42%，但要求的网格数较多，计算时间长，而采用速度边界条件虽平均误差为10.3%，要求的网格数较少且计算时间短。在模拟风机射流通风流场时，采用3D Fan zone与Fan边界条件能实现流场边缘处的微小尺度旋流及流场各处的温度变化，而采用速度边界条件虽能实现流场中心处的大尺度射流，但无法实现流场其他位置的流动、传热现象；3种边界条件的计算结果都与风机内部流场的实际性能参数吻合度高，研究结果可为风机流场研究提供参考。     

基于多弹丸模型的TC4钛合金超声喷丸仿真研究

本研究基于ABAQUS建立了的三维有限元仿真模型,提出了一种多弹丸冲击模型,它可以模拟超声喷丸过程中弹丸多角度随机冲击的特点,接近实际过程的同时可以大大节省计算时间,该模型可以预测喷丸表面性能的变化,在本研究中被用于对TC4钛合金等效应力场及残余应力场的喷丸研究,得出了弹丸速度、弹丸数量以及模拟中网格因素对结果产生的影响。     

发动机活塞的热结构耦合分析

用ANSYS计算了该发动机活塞二维轴对称简化模型单独在燃气压力和燃气温度作用下以及在燃气压力和温度共同作用下的温度分布、应力和位移,并且计算了活塞三维1/4模型的温度场;最后对计算结果进行了全面的综合比较分析.     

有限元分析中轴对称问题研究与应用

简要介绍了轴对称问题的概念和特征,列举了其基本方程和优点,将三维问题转化为二维问题,并且用一个正方形轴对称模型利用ANSYS软件建立四分之一模型,施加约束和载荷进行了有限元分析。通过与理论解的对比,发现随着网格的加密,有限元结果不断趋近于理论解,但在网格加密到一定程度1000×1000时,程序内存不够会导致崩溃,若充分利用模型的轴对称性能则可大大减少有限元分析的计算量。     

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。     

汽车通风盘式制动器的流固热多物理场耦合建模与分析

基于两相耦合的通风盘式制动器热力学研究方法与实际边界条件存在一定偏差。为提升制动器温度场和应力场的计算精度,综合运用紧耦合和松耦合算法,通过MPCCI数据交换平台实现ABAQUS(固体模型)与FLUENT(流体模型)求解器的同步迭代及耦合参数的实时共享,即温度场、应力场和空气流场的完全耦合运算,采用Link3900 NVH台架试验校验温度场计算结果。流体模型动区域采用滑移网格技术处理,湍流模型选择RNG k-ε模型,边界层内的求解选用非平衡壁面函数法,确保第一层网格节点的y+值在30～60。根据通风盘端面和肋片结构设置不同方向的节点路径,得出耦合面温度、应力以及对流换热系数沿不同方向的变化规律。结果表明,对应节点的瞬态温度计算值与试验值表现出良好的匹配性,平均偏差低于4%。该研究方案可有效地保证整体模型的计算精度和效率,为通风盘式制动器的优化设计提供重要的依据。     

6061铝合金杯形件挤压成形模拟分析及实验研究

以6061铝合金杯形挤压件为研究对象,分别使用Deform-3D及MSC.Superform软件构建三维和二维弹塑性有限元模型,预测成形缺陷,分析了缺陷产生的机理并提出了提高模拟精度的方法,并进行了实验验证。结果表明,几种规格的铝合金杯形件均存在成形缺陷,主要表现为充填不足、折叠和裂纹。对于该轴对称问题,二维有限元模型的计算结果优于三维模型的计算结果,模拟结果与实验结果较吻合。     

涡旋压缩机涡旋体的模态分析

涡旋体是涡旋压缩机重要的零件之一。为了研究其振动特性,对其进行模态分析是十分必要的。首先,以圆的渐开线作为涡旋体的涡旋曲线,利用APDL建立了涡旋体的的三维模型,经过网格划分,生成有限元模型;然后利用ANSYS模态分析模块,采用BLOCK LANCZOS方法进行模态计算;最后得出其前6阶固有频率和振型,对涡旋体的设计、制造及维修有理论指导意义。     

影响焊接波纹管刚度及承压能力的参数研究

以焊接波纹管为研究对象,主要分析膜片厚度和高度对焊接波纹管刚度和承压能力的影响。首先采用CAD软件对12种不同尺寸膜片组成的焊接波纹管进行三维建模,将模型导入ANSYS Workbench中,并转化为2D轴对称分析,分析求解得到各自的刚度及承压能力。其次,应用刚度公式计算出其中一种尺寸的波纹管刚度,并将其与软件求解结果作对比,验证了建立的波纹管组分析模型和相应分析方法的正确性,最后总结得出膜片厚度和高度与其焊接而成的波纹管刚度和承压能力的关系。     

基于三维精确建模法的螺栓有限元分析

针对螺栓有限元分析建模困难和不完整螺纹造成计算精度不高的问题,分别采用三维螺旋模型和三维轴对称简化模型进行有限元计算,分别比较分析了对应各圈螺纹沿外轮廓方向的应力分布和螺纹牙根部最大等效应力。结果表明,两种模型均可较精确地计算出螺栓螺纹上各节点的应力,但三维螺旋模型法建模较困难、计算成本较高,三维轴对称简化模型法的计算结果能较好地反映螺栓的轴向力学特性,研究结果为改进螺栓连接受力状况和结构优化设计提供了理论依据。     

涡轮增压器压气机模型流体域的建立和网格的生成

本文介绍了车用涡轮增压器压气机模拟3D模型的建立与网格划分方法。首先运用CATIA软件对涡轮增压器压气机涡管和压气机的实际3D模型以及模拟用的流体域模型进行建模,并运用ANSYS MESH模块对涡管以及压气机进行网格划分,网格结构主要为四面体结构。在压气机叶片部分,采用ANSYS BLADEGEN模块,在输入设计参数后,其模块自动生成叶片部分的流体域模型。再将该叶片模型导入到ANSYS Turbo grid模块中进行网格生成,其网格形式为六面体,为后续的优化设计打下基础。     

碟式分离机转鼓的应力分析

本文采用轴对称有限元方法计算了活塞排渣碟式分离机转鼓主要零件在各种工况下的应力,并采用三维等参有限元方法计算了本体排渣口部位以及锁环锁紧槽口部位在恶劣工况下的应力。为了验证有限元计算的可靠性,采用电阻应变测试技术在高速试验台上测试了转鼓实物在各种工况下的应变,并由此得出应力。实验结果与有限元计算结果的比较表明,二者是相当一致的。     

P92钢管道焊接残余应力场研究

采用红外热成像仪测试了P92钢管道焊接温度场,并采用X射线衍射方法对P92管道焊接接头热处理前后的残余应力分布进行了测试.采用有限元方法对P92钢焊接温度场进行了计算和分析,并采用间接法用温度场结果计算残余应力场.分析比较了焊后热处理前后的焊接残余应力变化情况,证明焊后热处理对焊接残余应力具有一定的消除作用.     

基于数值计算方法的水下合成射流推力特性

研究了水下合成射流的数值计算方法,对比了不同网格尺度、不同边界层尺度以及不同湍流模型对合成射流流场以及推力的影响,结果发现,推力计算结果对网格尺度、边界层尺度及湍流模型并不敏感。将推力数值计算结果与已有的试验结果进行了对比,两者具有很好的一致性,验证了数值计算方法的正确性。研究了不同L/D（L为活塞直径,D为出口直径）条件下合成射流激励器的推进效率,结果显示,当L/D值在4附近时,合成射流推进效率最高;当L/D值偏离4时,推进效率降低,这与已有的试验结论一致,进一步证实了数值方法的正确性。建立了水下合成射流的推力模型,该模型将合成射流的推力分为以下3个部分：质量变化引起的动量变化、加速度引起的动量变化以及外部流体的阻滞作用。结合该模型,对一种出口可偏转合成射流激励器不同偏角下的推力进行了对比分析,证明合成射流的高效率源自于外部流体的阻滞作用。     

浮子流量传感器仿真模型研究

针对DN100孔板浮子流量传感器,通过不同网格划分方案的比较,建立无支撑架三维仿真模型。并在此基础上建立二维轴对称模型,对该模型使用边界层网格划分方案,在不需要微观流场具体数据的情况下,计算精度更高,计算周期更短。     

长细波纹管伸缩接头以梁式模型的变形分析

对长细类波纹管(L/D≥5)伸缩接头,建立固定端梁式模型,列出弹塑性变形下的典型方程,根据假设波纹管两端固结的边界条件和工作环境及材料折线硬化的实际情况,利用计算机对典型方程进行逐次积分,求得符合精度要求的数值逼近解。得出与简化为轴对称薄壳模型计算结果结果极为接近的结论,即无量纲关系-u(-ε)对薄壳的几何参数和壳两端固定位移的比率几乎相差无几,而且理论计算结果与实验数据非常接近。     

液压缓冲器的动态特性分析和数值模拟研究

针对液压缓冲器的承载特性以及结构特点,对其缓冲特性进行了理论分析,得出冲量方程以及缓冲力的平衡方程。利用MATLAB软件对行程与缓冲力特性进行仿真计算,得出不同质量、初速度以及油液特性下的缓冲效应。建立了液压缓冲器的三维模型,基于Solid Works/Simulation进行了有限元分析,得出了缓冲器的应力场和变形场特性。