基于LSDYNA的井下套管水力切割仿真与实验研究

为弥补传统井下开窗方法的不足,磨料水射流技术逐渐被应用到此领域,基于实际井下应用,若开出(30×50)mm的孔,则可继续喷射地层,实现一次性开窗及破岩。磨料水射流技术开窗具有效率高、无毛刺、喷嘴结构简单的特点。这里利用LSDYNA软件模拟磨料水射流对套管壁的冲蚀与仿真,并分析了割缝中工件压力分布。采用第一次实验确定模拟模型,利用第二次实验进行模型的验证,用确定好的模拟模型对不同结构的喷嘴进行仿真,为研制可切割(30×50)mm孔的喷嘴提供依据,节省实验成本。

基于hypermesh-Lsdyna的模具破裂原因分析及修复措施

用Hypermesh软件对冲压模具进行了前处理,然后导入Lsdyna求解器进行了计算。通过用Hyperview分析模具的受力情况,找出了模具出现裂纹的原因。提出了修复方案,并针对修复方案进行了有限元分析,通过生产使用对分析结果进行了验证。

基于卡尔曼滤波法的LSDYNA冲击曲线优化分析

在使用LSDYNA有限元软件对冲击实验进行数值模拟的过程中发现,虽然数值模拟的冲击力曲线接近实际实验反馈值的曲线,但是数值曲线存在许多微小波动,在数值模拟上也称为数值振荡。为此,引入了卡尔曼滤波法去除由于算法特性产生的噪声,数据优化后,曲线更为光滑且与实际冲击时程曲线的拟合度更高。由于优化后模拟的曲线峰值唯一,在最大冲击力数值的选取上更为方便,同时观测到与实际实验数值较为接近,得出卡尔曼滤波法在对LSDYNA冲击曲线降噪方面具有可行性。

基于LSDYNA对安全带系统优化的研究

为了降低车辆正面碰撞中副驾驶员胸部伤害情况,该文通过建立LSDYNA有限元仿真模型,分析了正面碰撞中胸部得分提高方法,分别对安全带限力等级、安全带安装点位置、安全带点火时刻及安全带预紧特性等因素进行优化分析,使胸部的伤害值得到了明显改善,达到了性能开发的要求,为安全带系统优化提供了优化方向。

ANSYS/LSDYNA在金属板料激光冲成形过程模拟中的应用研究

针对激光冲击板料成形的特点 ,提出采用ANSYS/LSDYNA软件进行板料激光冲击成形的数值模拟。从激光冲击成形有限元模型的建立和网格划分、激光脉冲处理和加载、板料力学性能和边界条件等方面 。

基于液电效应的高压电脉冲岩体致裂特征及机理

基于液电效应的高压电脉冲致裂技术是一种新型的岩体致裂技术,具有安全高效、绿色环保、能量可控等特点,在煤矿井下围岩应力调控方面拥有广阔的应用前景。由于井下岩体往往处在较为复杂的应力环境,为深入研究该技术在井下不同围岩应力环境下对坚硬岩体的致裂效果,通过LS-DYNA软件对基于RHT损伤本构模型建立的岩石试样进行高压电脉冲岩体致裂数值模拟试验,对岩体内部的损伤和有效应力演化过程进行采集,分析岩体的致裂特征及其裂缝扩展机理,通过数值模拟弥补在室内试验中因放电过程快、电磁干扰大而导致的致裂过程中岩体内部难以有效监测的问题。利用自主研发的高压电脉冲岩体致裂试验平台,开展了不同围岩应力条件下的高压电脉冲岩体致裂试验,通过获得的岩体表面破裂特征验证数值模拟结果的可靠性。获得以下结论:①基于RHT本构模型建立了LS-DYNA高压电脉冲岩体致裂数值模型,根据炸药爆破与高压电脉冲的能量等效关系,构建了高压电脉冲数值模拟等效参数。通过实验室试验与数值模拟结果进行对比,验证了数值模型与等效参数的可靠性;②对试样上表面裂纹扩展情况进行分析,发现裂纹会向最大压初始应力方向偏转。在此过程中,裂纹总长度先是逐渐减小。当所有裂纹与最大初始压应力夹角均小于45°时,裂纹总长度开始逐渐增大;③通过数值模拟,发现在致裂初期,高压电脉冲放电产生的动态应力远大于围岩应力,对试样的破坏起主导作用。随着动态应力在传播过程中的快速衰减,初始围岩应力与动态应力的大小逐渐接近,并最终由初始围岩应力主导裂纹的萌生与扩展。研究结果表明,围岩应力是决定岩体裂缝发育和扩展特征的重要因素,特别是对裂缝的扩展方向有显著影响,在采用高压电脉冲致裂技术对深部岩体进行致裂时,应考虑岩体所处应力状态,科学制定致裂方案,以实现对岩体的高效致裂。

厨余垃圾处理器研磨结构设计及仿真

为了提升某款厨余垃圾处理器的性能。重新设计了某款厨余垃圾处理器的研磨结构,并基于LSDYNA仿真软件和SPH粒子算法对研磨结构的主要部件研磨环竖直立刀进行强度校核及结构优化。仿真结果表明,研磨环竖直立刀在处理垃圾时根部受到的最大应力为36.97MPa,远小于材料Q235A不锈钢的屈服极限235MPa,并且根据研磨环竖直立刀根部的最大应力值和被处理垃圾的塑性变形情况,确定研磨环竖直立刀最优长度为7mm。最后对优化方案进行实际试验,试验结果表明新设计的研磨结构对厨余垃圾处理器的性能有一定提升且结构强度稳定。

两种贯通潜孔锤反循环钻头应用效果及理论分析

对于矿区钻孔作业存在的粉尘污染严重、岩矿心采取困难等问题,常规金刚石钻进取心难以满足现场施工要求。采用贯通式潜孔锤反循环连续取心技术替代常规金刚石取心工艺,在保证了较高钻进效率的同时,可有效解决干旱缺水矿区存在的取心及其引起的污染问题,保障施工人员的身体健康。为此,笔者所在课题组研发了两种新型潜孔锤反循环钻头并进行了野外试验,同时,运用LSDYNA数值模拟对设计的两种反循环钻头进行了强度分析。试验结果表明,两种钻头均具有较好的碎岩钻进效果,但花键内喷孔式反循环钻头易发生断裂;数值模拟分析结果显示,钻头的最大应力远高于材料疲劳极限是造成钻头破坏的根本原因,数值模拟结果与试验结果取得了较好的一致性。由此证实了花键内喷孔式反循环钻头结构存在缺陷,设计时应尽量避免在内喷孔周围设置环槽,以保证钻头体强度。

弹底过载存储记录仪

为获取弹丸在膛内的加速度,设计了一种能承受高压、高过载的微小型存储测试仪。它由单片机和CPLD作为主控芯片、高速FIFO作为缓存与NAND flash为存储介质,以橡胶作为电路模块与外壳的缓冲材料。采用有限元软件ANSYS/LSDYNA对冲击过程进行了数值模拟,并经155mm火炮实测验证。记录仪成功获取了膛内弹底加速度,并承受住了弹丸出口31000g的过载。

混凝土K&C模型材料参数分析与模拟

混凝土K&C模型材料参数一般取国外文献中的原始数值,没有根据混凝土强度等级和单元尺寸的不同而作相应的调整.根据相关的试验研究成果,提出了一种确定K&C模型强度参数值的方法,并阐述了K&C模型损伤参数值的调整方法,使得数值计算结果更加合理.运用有限元显式动力分析软件ANSYS/LSDYNA,采用流固耦合方法模拟爆炸荷载作用下钢筋混凝土板的动态响应,混凝土K&C模型取本文确定的参数值,计算结果与试验结果吻合较好,从而验证了K&C模型材料参数取值的正确性.

复合钻头钻进过程的有限元模拟

设计了一种新型的"2+2"型牙轮-PDC复合钻头(包括CL型和BL型两种结构),并采用显式动力学有限元分析方法对两种结构的钻头钻进凝灰岩和花岗岩的物理过程进行了数值模拟。结果表明,CL型钻头适合于钻进较硬的地层,而BL型钻头适合于钻进较软的地层;两种钻头钻进硬岩时的牙轮切削齿轴向力均比钻进软岩时的牙轮切削齿轴向力大,在相同岩石中钻进时,CL型钻头比BL型钻头的牙轮切削齿轴向力大;PDC切削齿轴向载荷沿钻头径向的分布形态与刀翼的冠部形状相似,位于锥顶的切削齿轴向载荷最大;钴压在牙轮和刀翼上的分配与钻头的结构类型相关。

安全气囊的数值分析方法研究

基于LSDYNA软件研究了安全气囊的数学模型、材料及单元的选取,利用其相应数值模拟结果为分析气囊的折叠方式、气囊对假人的作用效果及选材选取提供理论依据。

含硫结块矿石诱导崩落分解特性分析

针对铜坑矿矿石结块问题,运用爆破放顶技术,诱导结块矿石的自然崩落分解。以结块矿石为研究对象,利用LSDYNA数值软件对不同跌落角度、跌落高度和弱结构参数条件下的跌落过程进行仿真模拟试验,获得了结块矿石的崩落分解规律,提出了相应的诱导崩落技术参数。研究结果表明:1结块矿石在跌落高度为5 m和崩落角度30°时能够获得很好的崩解效果,崩解率达到100%。2结块矿石与触地接触面的高度应不小于5 m,并且诱导爆破超深面与水平形成的夹角θ需满足5°<θ<30°。研究结果为实施诱导破碎结块矿石的技术工艺和参数提供了理论依据。

爆炸抛撒方式对FAE近场抛撒影响的数值模拟研究

建立单点中心抛撒二次起爆型云爆战斗部,以及多点径向辅助抛撒二次起爆型云爆战斗部数值计算模型,应用LS-DYNA软件对这2种抛撒方式的二次起爆型云爆战斗部进行云爆剂近场抛撒数值模拟,得到了不同位置观测点的最大压力值和最大速度值,以及在100μs内速度随时间变化曲线。

大圆钢轧制三维塑性变形有限元模拟

使用ANSYS/LS-DYNA通用有限元分析软件对大圆钢轧制过程进行了模拟仿真,得到了采用单圆弧成品前椭圆孔型的大圆钢轧制的等效应力场、等效应变场,分析了轧件横截面的等效应变和等效应力分布情况。成品前孔型改为双圆弧椭圆孔型后重新模拟轧制过程,把模拟结果进行比较,得出采用双圆弧成品前椭圆孔型有利于改善成品道次的应力、应变分布。

基于B样条曲线的电脑横机三角优化设计

针对电脑横机三角的轮廓曲线大多由直线和圆弧连接而成,造成三角和织针使用寿命低、机器速度受到受限、整机稳定性差等问题。在运用ANSYS/LS-DYNA对织针和三角进行动力学分析的基础上,采用B样条曲线对原有三角轮廓曲线进行优化设计。优化设计后,三角和织针相互间的冲击作用明显降低。

大圆钢轧制三维塑性变形有限元模拟

使用ANSYS/LS-DYNA通用有限元分析软件对大圆钢轧制过程进行了模拟仿真,得到了采用单圆弧成品前椭圆孔型的大圆钢轧制的等效应力场、等效应变场,分析了轧件横截面的等效应变和等效应力分布情况。成品前孔型改为双圆弧椭圆孔型后重新模拟轧制过程,把模拟结果进行比较,得出采用双圆弧成品前椭圆孔型有利于改善成品道次的应力、应变分布。

破片对飞机壁板冲击损伤仿真研究

文章基于飞机战伤抢修资源需求仿真模型,建立了离散杆破片在击穿条件下的毁伤仿真情形。主要通过ANSYS前处理器构建三维有限元毁伤模型得出K文件,利用ANSYS/LS-DYNA查看和分析其仿真结果,从而得出离散杆的速度和靶板厚度对毁伤效应的影响。通过计算机仿真分析结果和终点效应击穿条件下的靶板损伤预测数学模型,来进行对比分析飞机壁板的毁伤效应,得到了基本一致的数据结果,结论为战场飞机快速评估提供了科学依据,也为飞机平时修理提供了参考。

织布材料动态透气性试验与仿真对比研究

安全气囊是汽车乘员保护约束系统的一个重要组成模块,其在碰撞展开过程中的刚度变化直接影响人体的伤害。气囊刚度变化与织布材料的透气性的关系,通过对一种气囊织布材料的动态透气性及双轴拉伸和剪切力学性能进行研究测试,并将实验数据转换为LSDYNA程序输入。结合织布力学性能建立了基于粒子法的动态透气性仿真模型,通过试验压力和织布膨胀高度对比验证了材料的力学性能和透气性,为气囊的数值开发及对标工作奠定了基础。

水平分布柱间支撑对多高层钢框架抗连续倒塌性能的影响

通过LS-DYNA动力非线性分析,研究了水平支撑对多高层钢框架结构抗连续倒塌性能的影响.以一幢10层钢框架结构为原型,分别对纯框架和二层布置水平支撑2种结构方案进行了分析.采用备用荷载路径法,即在结构稳定状态下突然移除底层1根或相邻2根承重柱,分析结构在移除底层柱后的动力响应.分析结果表明,水平支撑能显著减小破坏部位的竖向位移,使同层各柱轴力分配趋于均匀化,从而提高结构的抗连续倒塌能力.根据有限元计算结果并考虑到经济因素的影响,多高层钢框架底层柱子轴压比在常规荷载作用下应控制在0.3-0.4之间.