我国铝电解槽计算机仿真技术的研究发展及现状

铝电解槽的多物理场仿真及在线动态仿真分析研究对铝电解槽大型化、微机过程控制化的开发、优化设计、生产启动和运行管理具有重要的指导意义.文中阐述了铝电解槽物理场模型和计算方法的发展过程及主要的商业化分析软件,列举了21世纪以来我国科研工作者在铝电解槽电、热、磁、流体和应力场仿真及智能多模式控制系统领域的重要科研成果.文中分析了我国铝电解槽多物理场及在线动态仿真的研究现状与发展前景,并提出了未来我国在铝电解槽计算机仿真研究领域亟待解决的问题,即磁流体全槽模型的建立与分析;多物理场同一计算平台的耦合解析;铝电解槽的全息仿真技术、在线动态仿真技术以及焙烧启动方式、材料属性对铝电解槽运行影响的研究分析;强适用性、参数化建模应用软件的开发.     

FMC仿真技术与系统

介绍了ＦＭＣ仿真技术的发展状况。以动态图形技术为基础开发了柔性制造单元仿真系统（ＦＭＣＳＩＭ）。在ＦＭＣＳＩＭ中开发了多窗口及对话框友好用户界面，实现了单元设备的几何与运动学建模。使用体面包含性测试方法解决了单元设备的碰撞检验问题。定义任务描述语言使ＦＭＣ工作过程数据化。以多进程和通讯技术解决单元设备间的协调仿真问题。     

半刚性波形梁护栏受侧面碰撞的有限元仿真

护栏是重要的交通安全设施,车辆与公路护栏的侧面碰撞是一个较为复杂的事件.为了弥补实物碰撞实验周期长、研究成本高的不足,采用有限元仿真技术对此进行研究.建立了护栏受侧面碰撞的有限元模型并进行了仿真计算分析.将有限元计算所得加速度结果与相应规范中理论计算值进行比较,二者比较接近.结果表明可应用有限元法进行半刚性波形梁护栏受侧面碰撞仿真模拟,为新型护栏的研究开发缩短周期并节约成本.     

基于滑车碰撞试验的轿车座椅骨架轻量化研究

为获得某款轿车轻量化座椅骨架的滑车碰撞性能参数,并在该参数基础上对座椅骨架进行优化设计,根据滑车碰撞试验方法建立座椅骨架动态特性仿真模型,利用Ls-Dyna软件进行座椅骨架滑车碰撞试验仿真,得到轻量化座椅骨架的滑车碰撞性能参数和优化设计参数.结果表明,该轻量化座椅骨架完全满足滑车碰撞试验的强度要求,且经过优化设计进一步减重8.4%,为座椅轻量化及滑车碰撞试验提供了参考依据.     

基于ABAQUS的保险杠低速碰撞的仿真研究

以某轿车为例,利用三维建模软件CATIA建立保险杠系统及碰撞器的三维仿真模型,HYPERMESH作前处理软件、有限元分析软件ABAQUS作求解器,根据欧洲的ECE—R42法规要求对轿车前保险杠进行正面低速碰撞仿真分析,得到了整个碰撞过程中保险杠系统的变形过程及应力分布情况．并对模拟结果进行了分析,总结了建立仿真模型的经验．对深入研究保险杠及整车碰撞仿真具有重要的参考价值．     

基于虚拟DCS的混合仿真系统设计与开发

介绍了仿真技术、DCS技术的发展,以及混合仿真技术和虚拟DCS技术的特点。分析了混合仿真技术与虚拟DCS之间的结合。并以此为基础,结合以往的经验,设计开发了基于虚拟DCS的混合仿真系统。为科研、教学、培训人员提供了一个统一的技术平台,更加有利于新技术的实践应用、现场生产问题的分析与解决,以及对热工与运行人员的高层次培训。     

汽车碰撞波形梁半刚性护栏的简化计算

应用Newmark β法,对汽车碰撞半刚性护栏进行简化计算,解决碰撞过程中的非线性问题.分别对不考虑汽车转动和考虑汽车转动建立了简化模型,对汽车碰撞护栏进行时程分析.通过与LS-DYNA有限元模拟结果对比表明,考虑汽车转动的简化计算方法能较准确地对碰撞过程进行时程分析,帮助护栏设计人员更清楚了解碰撞过程和碰撞作用机理,有利于护栏的优化设计.     

大客车侧翻耐撞性的结构设计方法

为了提高仿真结果的准确性,降低产品研发成本和缩短设计周期,提出动态仿真技术与试验相结合的大客车侧翻耐撞性结构设计方法.以某型大客车为例,建立原始车型的侧翻碰撞有限元模型,按照欧盟ECE R66法规对该车进行动态仿真分析;对原有车型进行侧翻试验,根据试验结果对侧翻碰撞仿真模型进行对标.仿真与试验结果表明：在侧翻碰撞过程中,车体变形过大,侵入了乘客生存空间,车身局部结构出现凹陷现象.对车身侧墙和车顶等部位作了多次结构改进,通过仿真分析来确定改进结构的侧翻耐撞性能,改进车顺利通过了ECE R66侧翻试验认证.     

缓冲气缸缓冲特性建模与仿真

在对缓冲气缸运动过程分析的基础上,采用非线性微分方程组形式建立了缓冲气缸的非线性模型,并利用计算机仿真技术,对缓冲气缸在缓冲过程中缓冲腔的压力变化进行了仿真、分析,找到影响其特性的参数.这对了解缓冲气缸的全面性能、缓冲结构改型以及优化设计缓冲气缸系统提供了重要依据.     

冷弯成形过程仿真技术的发展

辊式冷弯成形是一项具有显著经济效益和社会效益的板加工工艺,它又是一个涉及诸多因素的复杂的工艺过程,对其进行计算机仿真研究是十分必要的.本文将冷弯成形过程仿真的相关理论方法归结为简化解析法及运动学法、能量法、有限条法、有限元法等4类,分类介绍了国内外冷弯成形仿真技术的发展,并对相关理论的应用方式进行了介绍.同时列举大量应用实例,并就冷弯成形仿真技术的发展提出了展望.     

某轿车车身正面碰撞安全性能优化

针对"汽车车身安全性能指标改进"的项目要求,利用有限元碰撞仿真技术,通过田口方法(DOE)和自动型面优化方法(morph)分析正面碰撞中车身结构存在的问题,完成结构优化,达到改进车身安全性能的目的。通过此方法可为解决车身的碰撞安全性能提供参考,提高工作效率。     

参数化诱导槽设计的吸能盒结构抗撞性多目标优化

针对车身前部抗撞部件吸能盒结构的常见的方形截面薄壁锥管,研究了其在低速冲击工况下的最佳抗撞性能模型优化。将压溃力效率及比吸能作为评价指标,建立加权组合形式的多目标优化模型。分析研究分布设置诱导槽对结构吸能与压溃力的影响,选择诱导槽设定的可行区域。以槽的个数、非均匀分布的槽间距离及槽的深度等作为优化参数,合理选取样本点后,分别应用三次多项式响应面法及径向基法构建其有效代理模型,并采用粒子群法进行优化设计,得出使结构最优的诱导槽位置分布及数量。仿真分析验证了本文方法的有效性。     

基于不同扩张模拟方式的支架优化设计

为选取一种简洁而有效的支架扩张模拟方式,用于基于有限元分析的结果对支架进行优化设计,本文选用典型的菱形支架作为算例,采用目前两种常用的支架扩张模拟方式:球囊内施加内压和球囊内施加径向位移,利用与改进的拉丁抽样法相结合的Kriging替代模型优化算法,以减小支架扩张过程中的"Dogbon-ing"效应为目的,分别对支架进行了的优化设计,得到了这两种模拟方式下的优化结果.数据结果表明,基于球囊内施加内压模拟分析的优化结果更符合现有的设计理念.     

大型失控车辆与隧道衬砌的动态相互作用与损伤分析

基于动力有限元法模拟不同碰撞条件下隧道衬砌与大型车辆的动态相互作用,研究车辆与隧道结构在撞击作用下的动态响应。结果表明:在碰撞角度相同的情况下,隧道衬砌拉伸损伤值随车速的增大而增大;在失控车速相同的条件下,拉伸损伤值随碰撞角度的增大而增大;碰撞速度与角度越大,则车内人员受到的加速度越大,损伤越严重。对我国京沪高速公路上的蟠龙隧道碰撞事故(2009年)进行了数值模拟,对比分析发现数值模拟结果与蟠龙隧道碰撞事故后衬砌的表观信息及超声波探测结果有很好的一致性,碰撞后损伤区域的混凝土渗透系数明显增大,表明碰撞后衬砌发生漏水的几率明显增大。     

国产碰撞假人的设计与分析

基于人体力学和有限元分析法,针对95%国产碰撞假人设计中的关键性问题进行了设计和分析,完成了95%国产碰撞假人的研制.标定结果表明,在95%中国成人人体参数的基础上灵活运用有限元分析方法能够实现碰撞假人力学结构的仿真性,力学性能的相似性并改善碰撞假人的动态响应,提高了假人设计效率,缩短了假人的开发周期.     

Optimization and static strength test of carbody of light rail vehicle

Preliminary structure of light rail vehicle (LRV) carbody made of steel was designed considering its usage, strength, manufacturing, etc. Based on the finite element analysis, the optimization of design parameters associated with thickness of LRV carbody is carried out to increase the whole strength of the carbody and to reduce its mass. With the aids of the substructure technique and the modified technique with discrete variables in the optimization based on the finite element method, the consumed computing time is reduced dramatically. The optimized LRV carbody is re-analyzed by FEM to obtain its static strength and vibrating mode and is manufactured. The mass of the optimized carbody reduces about 1.3 kg, and the relative reduction ratio is about 10%. Then, the strength test of the real carbody under the static load is executed. It is shown by the numerical and test results that the design requirements of the LRV carbody are satisfying. The newly designed carbody is used in the LRV, which is the first one used commercially developed by China independently. Nowadays, the LRV is running on the transportation circuit in Changchun of China.     

基于有限元的活塞优化设计分析

为满足活塞高速化和轻量化设计的要求,需要在满足强度要求的前提下对内燃机活塞进行优化分析与设计.论文采用基于有限元的优化设计方法,首先分别对活塞进行有限元分析,然后分析活塞的两个尺寸参数对活塞应力及变形的影响,找出影响比较大的尺寸参数,然后以活塞的质量最小作为目标函数,对此活塞进行了优化设计.经过优化,活塞在满足最大应力值不超过许用应力极限的情况下质量达到了最小,达到了设计要求.     

新型柔性护栏端头结构的拓扑优化

为了研发出一种能够满足我国新法规的新型柔性护栏端头,根据国内新出台的评价标准,利用汽车-护栏有限元模型仿真分析和实车足尺碰撞试验相结合的方法,并结合元胞自动机的拓扑优化方法,展开对客车碰撞条件下的新型柔性护栏端头结构拓扑优化分析。利用耐撞性拓扑优化方法,对新型柔性护栏端头设计区域进行5种不同工况下的拓扑优化分析,并得出新型柔性护栏端头结构拓扑构型;最后,利用仿真软件针对所提取的"四角弧度"端头拓扑构型进行仿真验证分析。分析结果表明:收敛构型与原构型的质量分数比为0.3的端头拓扑构型能够有效避免现有柔性护栏端头由于强度过高以致车体发生绊阻和乘员加速度过大以及翻车事故的发生,车体X、Y、Z轴的最大加速度分别为11.0、0.38、4.0g,均小于评定标准的20g,满足碰撞安全性标准要求,可为公路护栏提供足够约束力,保证公路护栏的正常防护能力。     

基于实体退化单元的高墩非线性稳定仿真分析

为克服在薄壁空心高墩的非线性分析中解析法不便应用、杆系有限元法不能模拟钢筋、实体单元法计算效率较低等不足,以及为提高计算效率且不降低模拟精度,提出采用实体退化单元的方法进行非线性稳定分析.在该方法中,用三维实体退化单元模拟薄壁空心高墩,运用单元分块技术实现钢筋单元的模拟,基于多尺度分析思想建立精确模型进行非线性稳定分析;阐述几何非线性、材料非线性及方程求解方法,讨论了稳定分析的实现方式.采用此方法对一数值模型进行第一类及第二类稳定性分析,并与传统的实体单元模型进行对比证明了该方法在非线性稳定分析中的有效性.并将此方法应用于工程实例,结果表明：该方法能真实有效地模拟实际结构,客观地反映钢筋对墩体稳定性的影响,高效地进行非线性分析;适用于对需要考虑钢筋影响的结构及对薄壁空心高墩结构型式进行非线性稳定分析.