基于优化方法的燃料组件简化梁模型材料参数等效研究

为解决分析燃料组件精细化实体模型某些力学行为时消耗计算资源庞大且费时费力的问题,基于一定的假设和简化,采用优化算法建立与燃料组件实体模型等效的二维半精细化四梁模型和三维简化单梁模型。采用优化方法等效二维半精细化四梁模型到三维简化单梁模型刚度和密度。结果表明：在相同载荷边界条件下,加入优化迭代出的材料参数结果进行计算后,等效的三维简化单梁模型与二维半精细化四梁模型的位移及1阶模态特征值基本一致。采用该二维半精细化四梁模型到三维简化单梁模型等效的优化方法可行,提高了开展全堆芯模型某些力学分析的计算效率。     

卫星载荷安装平台结构轻量优化与仿真分析

结构轻量化是目前航天器设计的发展趋势.以国内某高精度成像卫星有效载荷安装平台为对象,为了降低卫星平台的质量,同时满足其在复杂外热流环境下的热变形要求,分别采用拓扑优化与铺层优化两种方法对卫星安装平台进行轻量优化设计.在整星有限元热变形分析基础上,以载荷安装平台的质量最轻为目标,对结构进行优化设计,并对整星进行模态分析以验证设计方案的可靠性.两种优化方法均满足结构热变形设计要求,相比拓扑优化方法,铺层优化方法可以大幅降低安装平台质量,并且可行性高.     

C型压力机机身的轻量化设计

通过对C型压力机的机身结构进行强度和刚度分析,构建了机身参数化三维模型。通过正交设计及最小二乘法原理,建立了该机床机身重量、应力、变形位移的目标和约束函数。应用ANSYS有限元分析软件对其进行迭代优化,在保证机身强度和刚度的前提下,获得机身重量最轻的压力机机身结构。     

对于MSC.Nastran软件软件的使用和结构优化程序二次开发

本文针对一些工程结构，利用美国MSC公司的MSC.Patran和MSC.Nastran软件建立了几何模型，生成有限元网络模型， 进行了应力、变形分析计算，其中有些问题还利用优化模块以重量最小为目标函数进行了最优设计，考虑到优化模块还有待于更好地体现计算效率和健壮性，以MSC.Patran软件和MSC.Nastran软件为核心、基于PLC语言分别进行了各类有限元模型的结构优化程度二次开发；最后还探讨了CAE软件的发展走向。     

地铁用制动电阻的弹性热力耦合仿真分析

为分析地铁列车电制动过程中，制动电阻片表面温度场、位移场及应力场的分布，基于有限单元法，建立了三维热力耦合分析模型，并运用有限元软件进行了具体的求解计算，以回归得到了结构变形量与温度的关系曲线。在应力场的计算中引入了最小二乘法，从而以三次有限元计算求得温度场、位移场、应力场的耦合解，以改善计算精度。通过不同冷却条件下计算结果的比较，为制动电阻片采取合适的方法抑制变形提供了依据。     

样条曲线的参数化变形方法

提出一种曲线在几何约束下发生整体变形,且约束能够被精确满足的计算曲线变形的方法,该方法被称为参数化变形,位移曲线被定义为变形后曲线的表达式与变形前曲线的表达式之差所表示的曲线,对传统能量法进行改进,提出对位移曲线的能量在线性约束下求最小的方法,得到了精确的变形计算公式,以此公式为基础,提出在非线性约束情况下曲线变形的计算方法,文中提出的参数化变形的计算方法可用于二维参数化设计模型中。     

基于近似模型的车身气动外形优化

以英国汽车工业研究协会(Motor Industry Research Association,MIRA)阶背模型为基本模型,用参数化建模方法建立其纵向对称面的二维模型.运用优化拉丁超立方方法对每组参数化方案生成600组样本点;将MATLAB与Gambit结合,自动快速生成其网格模型;用FLUENT计算每个样本点的气动阻力.建立径向基神经网络(Radial Basis Function Neural Network,RBFNN)近似模型,以阻力最小为优化目标,采用多岛遗传算法优化外形参数;对优化后的结果进行数值模拟,结果表明阻力减少31.9%.三维验证结果表明:二维优化结果不能完全代表三维结果,直接进行三维优化设计的效果更好.     

基于ANSYS Workbench的助老机械起升装置疲劳分析及多目标优化设计

针对老年人因膝关节老化而在如厕后难以起身站立的问题，利用CROE建立助老起升装置三维模型，实现模型的参数化，并在ANSYS Workbench软件中对其进行静力学分析和疲劳分析，然后利用Design Exploration中建立优化设计模型，以装置的最大变形和总质量为优化目标，设计变量选取起升板的厚度、前支座厚度和后支座厚度，由响应面法得出关系变化曲面，进而得到最优设计参数。优化后的结构最大变形量符合要求，最大等效应力降低31.88%,最小寿命值提高9.6倍，安全系数提高到82.9%,总质量减少12%。最后基于设计结果制造出了物理样机，经实验研究后可以满足设计要求。     

新型转炉系统整体结构三维有限元分析

为考察大型转炉系统应力和变形对生产安全和结构优化设计的影响,采用三维有限元方法,建立新型转炉的整体结构装配体模型,计算该转炉系统在不同倾动角工况及重力载荷下的应力和位移. 通过详细分析各零部件的应力、变形和位移情况,研究应力和位移随倾动角的变化规律,提出改进设计方案. 结果可为转炉系统的设计和应用提供计算依据.     

真实感人脸的形状与表情空间

提出一种建立三维人脸扫描模型参数空间的算法,其中的模板拟和算法基于能量最小的优化机制,通过非线性优化过程求解模板模型在每个顶点上的位移矢量,使之逼近目标模型.优化目标方程由以下测度组成：距离、平滑度以及人脸特征对应,如特征曲线、边界和特征点对等.使用该算法可用于不同人脸以及不同表情模型之间的对应建立,从而获取一致参数化的人脸形状和表情空间.在文中系统中,三维面部特征曲线通过Canny边检测算法自动获取,这样自动检测获取的特征曲线可用于降低三维形状描述的维数,同时完整的面部几何形状通过径向基函数插值得到.在中性人脸和表情人脸模型上所作的一致参数化为许多应用提供了平台,如形状渐变,纹理迁移和表情迁移.考虑到自动提取的特征曲线和二维线画卡通人脸的相似性,使用迭代优化算法实现二维线画卡通人脸姿态到三维真实人脸模型的迁移.     

基于MSC Nastran/Patran的装船机金属结构有限元分析

为合理设计装船机金属结构,利用MSC Nastran/Patran对其进行有限元分析.探讨对包含轴承、滑轮等部件的复杂金属结构模型的简化技巧,在MSC Patran平台上建立装船机整体模型.利用MSC Nastran进行强度和刚度分析计算,并利用其结果调整设计方案.通过装船机结构计算结果与设计方案的互动,在满足规范要求的基础上,合理布局并选择型材,减轻整机重量,提升总体设计水平.     

某导弹发射过程虚拟试验仿真

以某导弹发射过程为物理原型,在MSC Adams环境下建立对应的虚拟试验系统仿真计算模型,使用多组不同的参数进行仿真计算,获得较为完备的虚拟试验数据及其不同的参数对性能影响的数据,为该型导弹的物理样机设计提供一定的基础技术支持. 通过后续阶段的物理试验表明该仿真计算结果与物理试验结果基本相符.     

复合材料厚板结构三维有效弹性常数计算模块化程序

为实现复合材料厚板结构三维有效弹性常数的模块化计算,利用MSCPatran的二次开发语言PCL开发模块化计算程序．针对具有周期性铺层方式的复合材料厚板结构,该程序可自动生成等效后的三维正交各向异性材料．将该程序用于复合材料太阳翼连接架的静力分析,生成连接架各局部复合材料结构的三维正交各向异性材料,得到其在设计载荷下的应变分析结果．有限元分析结果与试验结果比较表明,该程序能有效计算复合材料厚板结构的三维弹性常数,提高复合材料三维建模的效率及可靠性．     

基于有限元法的空间遥感器主镜支撑位置优化

为更准确地设计空间遥感器主镜,以有限元法为基础,研究空间遥感器主镜在自重情况下引起的镜面面形变化情况,在主镜镜面面形符合实际工程要求的情况下,通过MSC Nastran进行优化处理并最终确定出主镜的最佳支撑位置,同时确定主镜轻量化结构．以主镜背部3个支撑孔中心坐标为设计变量,以主镜镜面变形最大值作为目标函数进行实例优化分析,并与传统经验法的计算结果进行对比,结果表明所采用的有限元优化方法具有较大的优越性,为某型空间遥感器的成功研制打下艮好基础．     

基于MSC Adams/View的动力总成悬置系统匹配设计

运用MSC Adams/View建立某轿车整车多体动力学模型,对动力总成悬置系统进行匹配设计,以满足频率合理分布、模态振型解耦、限位等诸多设计要求. 在建模过程中,通过定义高阶传递函数实现对悬置的动刚度和损失角特性的模拟;在仿真过程中,通过刚体模态分析、动力总成质心位移和转角计算以及典型工况的仿真,成功地预测了悬置系统的性能,为进一步优化指明方向.     

Vertical liquid transportation through capillary bundle structure using centrifugal force

The use of three-dimensional (3D) microstructures is becoming essential attempt to develop next generations’ microdevices, to integrate many modules and various functions, and enhance the performance of device. In this paper, we present a new concept for lab on a chip using 3D structure and centrifugal pumping for integrated functional fluid systems such as high-throughput screening, and point of care testing systems which has stacked multiple structures with 3D-interconnection. The use of 3D structure brings many benefits for above high throughput systems, such as possibility to integrate various modules enabling to perform total assay operation, from sample preparation for biochemical reaction and their detection on one platform. For this concept, the most important key technology is control of a vertical valving and transportation of liquid between different 2D micro channel networks with different height levels. We demonstrated such vertical liquid transportation in 3D micro channel networks through the high aspect ratio capillary bundle filter by controlling spinning speed of device and centrifugal force as a pumping force, and confirmed capillary bundle could be employed as vertical microvalve for 3D fluidic systems using centrifugal force as a pumping method.     

高速齿轮转子系统质量不平衡响应分析

为克服大型高速齿轮转子系统质量不平衡响应分析的不足,根据多柔体动力学、有限元法和模态综合理论,用MSC Adams对未耦合和耦合的齿轮转子系统质量不平衡响应进行时域分析,发现当高速端和低速端齿轮转子同时存在质量不平衡时,耦合系统响应为分别在其上施加不平衡时响应的叠加,与相关文献采用传递矩阵法得到的结果一致.用Field力元模拟滑动轴承的油膜支撑,得到弹性支撑的单个齿轮转子的不平衡响应,涡动轨迹为椭圆,结果与相关文献对弹性支撑的圆盘转子不平衡响应分析的解一致.     

入口温度分布对连续铸轧坯表面热带形成的影响

基于有限元分析软件MSC Marc,采用铝高温本构关系和接触热阻数值模型,用Fortran语言对MSC Marc进行二次开发,建立连续铸轧过程的三维热力耦合数学和物理模型;考虑铸轧辊辊套和铸轧带坯的弹塑性变形对轧辊和铸坯温度场和应力场的影响,分析连续铸轧动态立板过程中铸坯表面温度变化情况;通过改变铸坯入口条件,分析铸坯入口温度场对出口温度场及表面热带形成的影响;最后通过现场工业试验,验证模型算法和结果的正确性.     

高速轨道列车防撞箱耐撞击特性仿真与优化

为了提高高速轨道列车的安全性,为其头车的主要吸能装置——防撞箱设计较为理想的结构,采用MSC Patran建立防撞箱的有限元分析模型,运用MSC Dytran仿真其耐撞击特性.通过比较分析仿真结果,对防撞箱设计方案予以多次改进,得到综合性能较为理想的方案.     

舰载机起落架缓冲性能设计优化

为提高舰载机起落架的缓冲性能,采用多体系统仿真和多目标参数优化协同仿真分析相结合的方法,以iSIGHT为设计和仿真平台,在优化参数的同时调用多体系统仿真软件进行仿真分析.对前起落架缓冲系统进行受力分析,用MSC Adams/Aircraft建立某型舰载机起落架落震功能虚拟样机,实现可循环迭代求解落震质量的优化;考虑舰载...