面向人体损伤的载货车-摩托车事故再现研究

面向人体损伤的交通事故再现主要依据事故遗留下的刹车印迹、车身及其他相关物体变形、人体损伤等多种信息。在此基础上利用数值模拟技术获得碰撞前的速度及接触位置,结合多刚体动力学和人体损伤分析等理论方法得出人体损伤部位的生物力学数值。通过上述方法对一起车-摩托车碰撞事故案例进行实际应用,详细介绍了多刚体模型的建立步骤,及碰撞的接触,计算得到数值模拟结果与法医鉴定结果吻合,从而通过使用上述方法可以为交通事故责任鉴定提供理论依据和数值参考,同时可以对法医勘验结果给出合理解释。     

运输车辆碰撞事故对在建隧道影响的数值模拟

利用显式非线性有限元法对在建狭长隧道施工中运输车辆碰撞事故进行数值模拟,并研究事故对周围隧道产生的影响。为准确的模拟运输车辆碰撞时对周围隧道的影响,基于拟实建模方法,建立了大型输水工程青草沙隧道及运输车辆的三维有限元模型。通过三维动态接触方法来模拟轮轨之间的动力相互作用,能够模拟打滑、脱轨等实际接触情况。采用了基于罚函数的接触算法和基于段分类的搜索方式,对该大型输水工程隧道在运输车辆发生碰撞时的动态响应进行仿真计算。分析了运输车辆发生碰撞后车与管片的运动规律,以及在建隧道的动态响应,这对事故的防范及处理有指导作用。利用上海超级计算机曙光5000A进行并行计算,分析了对于大型工程问题的模拟仿真采用并行计算的加速效果。     

水锤载荷作用下管道变形及动态应力

采用基于流构耦合的有限元方法模拟了管道内三维水锤现象发生的过程及管壁的动态响应。在考虑流体与管道结构体相互作用的基础上,通过任意拉格朗日欧拉法(ALE)仿真分析和确定了管壁最大变形发生在距管末端约1/3管径处,最大变形滞后于水锤波到达时刻。进一步研究发现,在管壁三维动态应力中,周向应力起主要作用,并且与水锤压力波的周期具有较强的相关性。     

Study of vehicle accident reconstruction based on the information of the tire marks

The tire mark is the important legacy information left at the accident scene. Based on the vehicle collision dynamics model, this study provided an optimized algorithm with vehicle final location and other related information for the tire marks. When the tire marks simulation results fit the real one well, the state of vehicle can be understood as the real state in the accident. Based on above, the vehicle velocity and direction are decided. According to the velocity and direction of the vehicle, the complete accident process can be simulated. With the help of the Pc-Crash software, the method has been applied in typical collision accident cases analysis. The reconstruction results will provide the scientific and numerical references for vehicle collision accidents analyzing and appraising.     

青草沙原水输水工程关阀水锤仿真研究与规律分析

上海青草沙水源地原水工程中的输水管线工程规模巨大,条件复杂.在建立了全三维精细化模型的基础上,采用ALE有限元方法,在超级计算机上研究了大管径、长距离、大规模输水隧道工程关阀水锤现象.总结了关阀时间、隧道距离等对水锤现象的影响和规律,对现有关阀方案提供了理论基础和优化方向.最终为工程实际运营管理提供了参考依据.     

双层储液容器碰撞冲击的计算

采用ALE法描述流体方程,Larangian法描述结构方程,基于罚函数的耦合方式实现流体与结构的耦合作用,动态模拟了双层储液容器碰撞冲击过程。在介绍ALE有限元法的同时,分析储液容器在碰撞冲击过程中的力学行为及其能量的转换过程,并对储液容器内部的流体变形行为进行分析,为其结构的设计与性能的改进提供参考依据。此外,讨论该类流体—结构耦合问题的并行性计算问题,针对双层储液容器碰撞冲击过程中既存在十分耗时的非线性的流体与结构耦合计算,又有大量的碰撞接触计算的特点,基于负载均衡的分区策略,改进了递归坐标二分分区方法。结果表明,改进后的分区方法使得各分区的负载更加均衡,具有更好的加速比与并行效率。     

流-固耦合作用下斜坡式防波堤地震动力响应分析

针对地震过程中海水-防波堤-地基的耦合效应,结合某沿海斜坡式防波堤,建立了海水-防波堤-地基系统有限元模型,应用任意拉格朗日欧拉方法以及显式动态有限元方法,对真实地震过程中的防波堤系统动力响应进行了仿真,给出了流-固耦合作用下,不同地震激励的防波堤残余变形以及地震过程中的动水压力时程。研究结果表明:考虑流-固耦合作用对防波堤残余变形响应有较显著影响,且水平向残余变形受影响程度大于竖直向残余变形;地震过程中的动水压力主要受海水主频以及地震激励卓越频率的影响。研究结果可为防波堤设计、安全评价和抗震措施研究提供了理论基础。     

网格环境下的航空发动机集成设计与分布仿真研究

建立了一个开发航空发动机分布仿真的系统环境．该环境中子模型具有自治性,子模型的设计者可以根据自己的需要选择所使用的工具,定义变量以及他们与其他设计者之间的关系．应用新兴的网格技术建立了一个集成设计和分布仿真的环境框架,它可以灵活地建立和修改基于部件对象模型建立起来的航空发动机模型,并尝试解决仿真中存在的多学科耦合以及大计算量的问题．该框架具有图形化界面,可以方便地更改发动机的参数和结构,其所具有网格技术的易扩展性也为今后建立更复杂的发动机模型提供了良好的平台．研究人员可以应用该系统提供的可扩展设计和仿真环境,灵活地组建新的航空发动机模型并进行仿真．     

FDS中非矩形边界隧道的自动建模

FDS(Fire Dynamics Simulator)作为一种高效的火灾模拟软件,在对非长方体隧道进行火灾模拟时有很大局限性。文章提出了一种用矩形方块来拟合圆弧墙或斜线墙的算法;通过编制可视化软件来自动生成FDS输入数据,解决了在FDS中对非矩形边界隧道的建模问题;最后给出了一个在FDS中对非矩形边界隧道火灾的数值模拟实例,验证了算法的可行性。