面向汽车耐撞性的协同设计与仿真网格

汽车耐撞性设计是一个典型的协同设计工程,其中CAD/CAE集成和大规模计算是企业需要解决的难题之一.网格计算因其具有面向服务、可以屏蔽异构资源复杂性的特点,为实现汽车耐撞性协同设计提供了可能的技术方案.在分析了耐撞性设计需求的基础上,设计了一个4层的汽车耐撞性协同设计与远程仿真的网格系统架构,并讨论了设计原理、工作流程和相关工具等.通过将资源封装为标准的网格应用中间件和服务,简化了异构资源的集成和管理.该系统实现了不同设计人员在同一环境和平台上的协同,同时保持参与各方各自的独立性.最后应用一个座椅与整车的协同设计实验,验证了文中系统的有效性.     

盾构刀盘切削的三维并行数值模拟

基于曙光4000A超级计算机和LS-DYNA 970 MPP软件,使用任意拉格朗日–欧拉列式并结合MAT147材料模型和递归坐标对分区域分解算法,对盾构机刀盘刀具对土壤的切割过程进行大规模三维动态仿真,并就计算结果对土壤大变形、刀盘受力以及并行计算效果进行深入分析.     

地震激励下桩-土非线性耦合作用对桩基动力响应特性的影响

为探讨桩-土非线性耦合作用对桩基动力响应特性的影响,以桩-土-结构耦合系统为研究对象,建立三维非线性有限元模型。采用Drucker-Prager非线性土体本构模型,利用罚函数法实现桩-土-结构界面间的非线性耦合作用,引入无反射边界条件,并考虑重力因素,得到了水平和竖直方向组合地震激励下桩-土非线性相互作用对桩基地震响应的影响。结果表明,考虑桩-土接触非线性,桩基的加速度响应峰值减小,桩土之间出现明显的分离现象,桩基剪力和弯矩峰值有所增加。通过对桩基轴力的校核,桩基不承受拉力,不会发生拔桩现象。     

加固路基-列车耦合系统地震响应及安全性分析

以某计划铺设路基线路为研究对象,考虑黏-弹性人工边界、土壤的非线性、结构间动态接触,建立了列车-路堤-土体耦合系统有限元模型。采用Drucker-Prager材料本构,并进行修正。轮对和钢轨采用双向对称接触方式在轮对与钢轨表面间建立垂向接触对和侧向接触对,轮轨间作用力采用罚函数方法计算。提出了软土地基加固方案,对比分析了地基加固前后,列车-路堤-地基系统的地震响应;讨论了软土路基震后残余变形对列车地震脱轨安全性的影响程度及规律。计算结果表明:地基加固对地震激励下列车-轨道结构动力响应以及列车运行安全性影响显著,加固后脱轨系数、轮重减载率和车体加速度均显著减小。     

外环线沉管隧道地震响应的三维数值模拟

为确保上海外环线沉管隧道的抗震安全,采用高性能计算机进行了沉管隧道地震响应的三维数值模拟研究,介绍了隧道的三维模型、计算参数,并对沉管隧道总体进行了地震响应分析。     

波浪冲击下充气式浮桥流固耦合数值模拟分析

采用多物质ALE （Arbitrary Lagrangian-Eulerian）方法对充气式浮桥进行多工况数值模拟分析,流体区域采用ALE描述,浮桥结构采用Lagrangian描述,并通过罚函数方法实现两者间的耦合作用。首先建立三维充气式浮桥-流体耦合动力学模型,并通过与波浪理论公式和物理模型试验数据对比,验证本文采用的数值造波和流固耦合建模方法的可行性;随后展开初始工况、移动载荷工况、波浪冲击工况下浮桥结构响应的计算和分析。结果表明:随着载重增加,囊体垂向位移和应力随着增加;相比于陆上工况,海上浮囊平衡时垂向位移增加,应力明显减小;波浪冲击中最大铰链接触力和最大囊体应力出现在浮桥两端,最大铰链弯矩出现在中段;随着波高的增加,囊体应力增大。     

基于有限元法和神经网络技术的汽车碰撞事故再现

为充分利用事故变形信息,提出采用有限元法和神经网络技术进行事故再现的方法.在该方法中,首先采用数字测量技术得到事故车辆变形关键点的测量值,采用有限元仿真技术得到此关键点的计算值.将事故发生前的车辆运动参数作为神经网络的输入数据,关键点变形量测量值与仿真计算值的偏差作为神经网络的输出数据,将汽车碰撞仿真结果作为网络训练样本,对训练完成的神经网络进行优化求解得到事故发生瞬间的车辆运动参数.应用此方法对一起车-障碍物碰撞事故案例进行再现分析,建立整车、障碍物及地面有限元模型,选取前纵梁及挡泥板上的11个定位孔与螺栓孔作为变形量测量的关键点,再现分析结果验证了该方法的有效性,为事故责任鉴定提供了科学依据.     

盾构隧道通用管片虚拟拼装系统

基于通用管片与盾构隧道设计轴线的几何特征,利用多环组合的方法选取通用管片的拼装点位、制定切向纠偏线路,并基于Unigraphics开发了管片的虚拟拼装系统,实现了通用管片三维动态虚拟拼装及拼装偏差报告的输出.将该系统应用于正在施工中的上海某超大直径盾构隧道中,达到了预期的效果.     

基于流固耦合的水力瞬变三维模拟及管壁动态应力分析

水力瞬变也称为水锤,是由于管道内压力瞬间升高,压力波在管道内以声速传递的现象。紧随着压力波,管壁上产生动态应力,进而导致管道失效。基于ALE流固耦合方法模拟由于阀门突然关闭导致的管道中流体冲击波,并与一维水锤冲击波理论值进行了对比。在此基础上分析了不同约束条件下,距离管道末端一定距离,由于管壁变形和振动而产生的三维动态应力。发现在水锤波传播过该位置一段时间之后,管壁应力才达到最大值,此外管壁周向应力在动态应力中影响是最主要的。     

基于混合模型方法的大型输水隧道水锤冲击响应数值分析

针对大型输水隧道水锤分析响应分析中由于超大计算规模和非线性强流-固耦合计算造成的数值计算困难,该文提出将混合模型方法应用到大型衬砌输水隧道水锤冲击响应的数值模拟中,通过该方法不仅可以得到输水隧道全程水锤压力,也可以得到关键区域衬砌环管片结构响应。模型中流场部分通过FLUENT计算得到流场节点压力和速度,然后通过初始条件或边界信息施加到结构部分进行LS-DYNA计算,水锤计算时流-固耦合通过基于ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)描述的罚函数实现。该文对上海某大直径双线输水隧道在水锤作用下的结构响应进行了分析,结果呈现了水锤压力在长距离输水隧道内的传播以及对衬砌结构的影响。