面向并行设计的压力容器CAD/CAPP系统的开发

针对压力容器的设计和制造的特点,结合数据库技术、模块化参数设计和成组工艺技术,介绍了面向并行设计的压力容器CAD/CAPP系统的开发过程.     

均匀化理论在多孔板结构优化中的应用研究

多尺度均匀化理论自从上世纪 70年代产生以来 ,就被认为是确定复合材料当量性能的一种不可替代的方法。本文将多尺度均匀化方法应用于基于有限元分析的多孔板结构优化设计中 ,简述了求解当量板有效弹性常数的均匀化理论 ,在此基础上 ,建立了基于有限元分析的多孔板结构优化流程 ,编写了FORTRAN程序 ,并将其与AN SYS软件相连接 ,完成了一个多孔板结构的优化设计 ,所得结果表明 ,它能够满足工程应用的需要 ,并为多孔板结构设计提供了一种新思路     

变径变螺距螺旋轴参数化模型及性能仿真

在保证料流均匀的条件下,建立变径变螺距螺旋轴参数化设计的计算模型,给出螺旋轴参数化设计的工程应用实例.然后根据基于面积平均加权函数的混合理论,建立在所设计螺旋轴驱动下物料流动的三维分析模型,通过数值模拟与分析,研究螺旋轴工作转速、螺径/螺距比对物料三维流动和混合均化效果的影响,探讨螺旋轴工作转速与物料输送性能之间的关系,得到螺旋轴流场的面积平均加权函数的分布云图及相应的结论,为变径变螺距螺旋轴的结构设计提供了理论依据.另外利用本研究内容所生产的变径变螺距螺旋轴已在企业中得到应用.     

FE-EFG耦合法的GPU并行加速及应用研究

有限元(Finite element,FE)-无网格Galerkin法(Element-free Galerkin,EFG)耦合能充分发挥有限元和无网格法各自具有的优势,为进一步提高FE-EFG耦合法在大规模工程应用中的计算效率,提出了一种FE-EFG耦合法的图形处理器(Graphic processing unit,GPU)并行加速算法,通过采用局域搜索法搜索EFG区域中节点影响域内的节点或积分点,以及积分点定义域内的节点;利用统一计算架构(Compute unified device architecture,CUDA)特点,在全求解域内引入交叉节点法实现了总体刚度矩阵的并行组装及按行压缩(Compress sparse row,CSR)存储;利用CUDA库函数并结合预条件共轭梯度(Preconditioned conjugate gradient,PCG)法对总体离散方程进行了迭代求解,2个数值算例验证了所提方法的可行性和计算精度,所得结果显示FE-EFG耦合法的计算效率得到显著提高,且其加速比会随计算规模的增加而增大,从而为大规模工程计算提供了一种高效的耦合算法。     

均匀化有限元法预测复合材料层合板宏观有效弹性性能

首先由等效能量原理提出复合材料有效弹性模量定义,再由小参数渐进展开均匀化理论,推导出复合材料层合板等效弹性张量。同时结合有限元方法,建立复合材料层合板的多尺度模型,预测碳纳米管以及纳米薄膜增强复合材料层合板的宏观有效弹性模量。由均匀化方法来求得弹性模量的宏观平均值,将其输入商业软件ANSYS系统进行计算,由此把宏、细观两个尺度耦合起来,可以对复合材料层合板进行等效弹性性能分析。这对新材料的研究、发展具有一定的指导作用。     

基于变型设计的压力容器参数化设计系统的开发

根据变型设计的理论，在ＡｕｔｏＣＡＤＲ１４的基础上，利用ＡｕｔｏＬＩＳＰ语言开发压力容器参数化设计系统的思想，最后将该思想于生产实际。     

对求解约束优化问题中的变量轮换法的改进

在利用约束变量轮换法优点的基础上，建立了一组新的搜索方向，迭代过程类似于约束变量轮换法，并使约束变量轮换法的效能得到加强。通过实例分析显示，它具有比约束变量轮换法更高的计算精度和稳定性。     

有限长矩形压力容器侧板厚度计算方法的探讨

在平板叠加理论的基础上 ,建立了一个有限长对称矩形压力容器的设计模型 ,并推导出其侧板厚度的计算公式。通过实例说明 ,该公式可用于矩形容器的设计。     

基于均匀化理论粘弹性复合材料松弛规律的研究

基于均匀化理论研究了粘弹性复合材料的松驰规律,推导出了均匀化方法计算等效松驰模量的一般形式。在Laplace域中计算等效松弛模量,并用最小二乘法拟合Prony级数表示的松弛函数,然后在时间域中进行数值的Laplace逆转换,得到时间域内等效复合模量。给出了算例来验证这个计算方法的可行性并讨论了松弛模量随夹杂体积分数变化的规律。     

壁面开孔蜂窝结构异面压缩的力学性能研究

为探讨壁面开孔蜂窝在准静态异面压缩下的平均压缩应力,基于简化的超折叠单元理论,以开孔"Y"型单胞为研究对象,推导了壁面开孔蜂窝结构的平均压缩应力计算式.通过建立不同孔边比的有限元模型,研究了平均压缩应力计算式中延展面积的影响因子,在尺度因子为1的情况下,延展面积影响因子与孔边比成线性关系.通过对具有不同厚边比的壁面开孔蜂窝平均压缩应力的数值计算,验证了理论计算式的准确性,并探讨了孔形状和尺度因子对平均压缩应力的影响.结果表明,壁面开孔蜂窝结构的平均压缩应力主要受绞线的变化及延展面积的影响,平均压缩应力随孔边比的增大而减小,当尺度因子增大时,其延展面积会减小,与尺度因子为1时相比,当尺度因子增大到使压缩过程较稳定时,平均压缩应力下降40％左右.