基于超单元法的空腹夹层板精细化有限元分析

针对空腹夹层板精细化有限元分析存在计算模型总自由度数庞大、运算效率低的问题,根据空腹夹层板的构造特点,将其分成若干相同的基本网格,把任一网格当成子结构并凝聚成超单元,再控制超单元的边界自由度数。以超单元为基础扩展出新计算模型,降低空腹夹层板有限元模型的总自由度数,从而提高计算效率。分别用不同超单元和边长0.1 m的实体单元,建立一块平面尺寸为16 m×16 m的混凝土空腹夹层板精细有限元模型并做静、动力分析。结果表明:超单元法提取空腹夹层板参数受限制小,能较快提取结构参数完成计算;超单元边界节点数越少,运算效率越高,但误差相应增大;当超单元的节点数对比精细有限元缩小约89%并合理放置时,计算最大相对误差不超过6%且计算时间能节省11%~24%,模态和时程分析图像吻合度较好;基于超单元法的空腹夹层板精细化有限元分析适用于空腹夹层板结构线弹性阶段的参数分析计算。

基于超单元法的大型邮轮总振动特性分析

本文针对大型邮轮总振动数值预报方法展开研究,将超单元法应用于邮轮总振动分析中,对比分析超单元法相比传统直接计算方法在大型邮轮总振动分析中的优势,探讨超单元模型建立方式、设置数量以及残余结构选取对模态结果及计算效率的影响.结果表明:超单元法在邮轮这类大型结构总振动分析中具有更强的适用性,选用合适的超单元划分方式及数量可在保证计算精度的同时提高计算效率.

基于超单元法的滚筒洗衣机转动系统临界转速研究

为研究不同工况下滚筒洗衣机转动系统的临界转速,以某一型号滚筒洗衣机为例。采用超单元技术对滚筒洗衣机转动系统建模,模态求解考虑陀螺效应的转动系统的复特征值,进而得到空载、偏心和带载工况的坎贝尔图。结果表明:陀螺效应会导致转动系统的第一阶临界转速下降,第二阶临界转速上升。通过对比三种不同工况考虑陀螺效应的转动系统临界转速,发现带载工况下的转动系统临界转速最小为1494 r/min,为此设计转动系统脱水转速在0.5倍~0.8倍最小临界转速之间,即747 r/min~1195 r/min之间。所得结论可为滚筒洗衣机转动系统的安全设计提供参考与指导。

超单元技术在整车NVH开发中的应用

超单元技术是一种基于有限元方法的模拟分析技术,可以将车辆的噪声、振动与声振粗糙度(NVH)问题进行精细化分析和优化设计。文章首先介绍超单元技术的基本原理和主要优点;其次,用超单元技术对整车进行NVH分析,并验证其在整车路面噪声仿真及衬套灵敏度分析中的应用;最后,总结了超单元技术在整车NVH开发中的应用效果,并对该技术未来的发展方向进行了展望。结果表明,超单元技术是一种高效、精确、可靠的整车NVH开发工具,将在未来的汽车制造和NVH优化中发挥越来越重要的作用。

超单元应用中的关键问题研究

航天相机结构复杂,相应的有限元模型大,计算机分析效率低,甚至无法求解。为缩减模型自由度,提高计算机求解效率和能力。采用超单元技术划分相机有限元模型,利用部件模态综合法降低系统阶数;着重研究超单元在MSC.Patran中创建时和在MSC.Natran中分析时所遇到的各种关键问题,分析错误产生的原因,提出相应的解决措施;并通过一大型算例验证了超单元模型的准确性。分析结果表明:超单元法与整体有限元分析法比较,求解的前10阶固有频率误差小于4%,而计算时间仅为原来的1/2。超单元法很大程度上缩减模型自由度,提高计算机解算能力,节省计算时间。

新疆北山构造带西段小长山南超单元花岗岩特征

小长山南超单元花岗岩是新疆北山构造带中重要的地质体 ,为华力西中期第 2序次岩浆侵入活动的产物 ,包括 5个单元 ,出露面积 132 .9km2 ,其中第 4单元同位素地质年龄 32 0 .2Ma±2 3Ma(锆石 ,Pb -Pb法 )。岩石系列属钙碱性 ,为明显同源岩浆演化序列 ,微量元素指示其具大陆弧背景下成熟弧花岗岩和I型花岗岩特征。

含超单元连接子结构的自由界面模态综合法

根据模态综合法中连接子结构的定义,认为连接子结构实际上是一种将全部界面坐标作为主自由度的超单元.在此基础上,分别利用静力变换和动力变换将连接子结构变换成超单元,推导了界面位移和界面力双协调条件下的自由界面模态综合法(超单元间接法).该法保留了自由界面法的可大大缩减系统自由度、精度高的优点,并且由于引入了超单元连接子结构,可合理近似集中阻尼,在局部非线性结构动力分析问题中亦具有广泛应用前景.最后,将超单元间接法应用于自动化码头桁架桥结构的固有频率和地震反应计算,将铅芯橡胶支座视为超单元连接子结构,分析了静力变换和动力变换超单元间接法的计算精度和效率,并得到了在铅芯橡胶支座不同配置形式下桁架桥的固有特性.

超单元法在轮毂有限元分析中的应用

随着风电机组的大型化,轮毂的有限元分析模型也随之增大,使得计算机的分析效率降低,甚至无法求解.为缩减模型自由度,提高计算机求解效率和解算能力,采用超单元技术处理轮毂的有限元模型,并以MSC.Patran/Nastran作为分析平台对轮毂进行强度分析.分析结果表明,超单元法与整体分析法相比较,求解的精度误差相对较小,而计算时间仅为原来的2/3,达到了提高分析效率,节省计算时间的目的.超单元法在很大程度上缩减了模型的自由度,减少了CPU每次运行的时间,提高了计算机解算的能力,并获得了对大型问题的解决能力.

浮筏隔振装置的超单元建模方法

浮筏是一种集弹簧、阻尼器、刚体和弹性体为一体的混合动力学系统，对其建立合适的动力学模型存在困难，为此本文提出一种超单元建模方法。该方法首先在物理空间中对装置中弹性体的有限元模型进行降阶，并建立相应的超单元，然后与普通单元一样把它们直接组装到总体模型中。用该方法建立起来的动力学降价模型不仅在规模上远小于未降阶的有限元模型，而且能很好地保留原模型在中、低频段内的动态特性。数值示例表明，本文提出的超单元建模方法是一种有效的浮筏隔振装置建模方法。

数控机床马尔可夫过程下的超单元可靠性建模技术

将数控机床按其功能层次划分为主系统与辅助系统。研究了主系统与辅助系统之间的关系,提出超单元可靠性建模技术概念,将辅助系统以超单元的形式嵌入到关联主系统的可靠性模型中,并建立了基于马尔可夫过程的数控机床主系统动态可靠性分析数学模型,降低了系统的状态空间。在此基础上,假设各主系统为相互独立的模块,采用克罗内克方法对数控机床的整机稳态可靠性指标进行计算。最后,以某型号数控外圆磨床为例,通过实际数据求解其可靠性指标,分析其可靠性状况,验证了模型的正确性和适用性。

新疆天山东部尾亚超单元组合特征

运用岩浆同源性及岩石区的有关理论，通过花岗岩类区1：5万区域地质调查，对尾亚椭圆形复式岩株进行解体，经过对其单元、超单元的归并，发现并确认尾亚复式岩株的外环及内环是两个完全不同成分系列，不同岩浆源的独立岩浆作用，沿同一通道就位的产物。因此，外环建立尾亚超单元，内环建立环形山超单元。而将尾亚复式岩株建为尾亚超单元组合。区别于将天山东部尾亚车站所在的尾亚椭圆形复式岩株外环的辉长岩、石英正长岩及内环的花岗闪长岩、二长花岗岩、钾长花岗岩，统划为同一岩浆源、同一侵入期不同侵人次产物的认识。

结构动特性分析的超单元法

提出一种超单元法,将一个细化的静力学有限元模型转化为反映整体性能的动力学有限元模型。这里定义的超单元具有子结构和协调有限元双重特性。生成了刚性超结点和弹性超结点,以及3刚性超结点和4刚性超结点超单元,从而为构造超单元模型奠定了基础,实现了建模的一致性。算例表明本文提出的超单元法是对动力学有限元模型的精确描述,算法的计算效率高,工程适用性好。

三维数字模型超单元生成法在工程岩体质量评价的应用

在工程岩体质量评价中 ,利用超单元三维网格剖分技术 ,自动生成三维数字地形模型 。

基于超单元技术的大型复杂结构的拓扑优化设计

采用超单元技术处理与车架相连的履带部分模型,并用拓扑优化方法对起重机车架的结构进行重新设计。结果表明,超单元法与传统的全模型分析法相比,求解精度相同,而计算时间仅为全模型分析法的1/3,达到了节省计算时间且保持计算精度的目的。最后通过有限元分析和疲劳试验验证了利用超单元法处理复杂模型的可行性。

航天器结构动态响应分析的外部超单元技术

全面阐述了外部超单元技术的基本理论,并详尽概括了外部超单元计算技术的实现方法,运用该技术分析了航天器外挂太阳翼结构的动态响应分析问题,并与整体有限元分析结果进行了对比。结果表明运用该技术不仅模型维数得到显著降低,而且可以同样精确地分析和预示部件及整星的动态响应,满足工程上的精度要求,切实可行。

基于超单元方法的铣削加工变形快速仿真计算

介绍了铣削过程的力学建模 ,提出了基于有限单元法中的超单元计算技术快速预测工件铣削加工变形的新方法。结合两个典型零件实例 ,分别对两种铣削方式 (端铣、周铣 )进行数值计算分析 ,算例结果表明了应用超单元技术可以大大提高加工变形的仿真计算效率 ,具有重要的应用价值。

利用有限元超单元进行大型金属网动特性分析

针对海上设备防护网金属丝直径与防护网尺寸悬殊导致的有限元分析计算困难,利用超单元采用三层单元有限元模型对海上设备防护网动特性进行有限元分析。分析表明,细密防护网的主要动特性表现为准静态特性,高频动特性表现不明显。细密金属网虽然有利于提高设备屏蔽特性,但是在风载作用下将产生过大的变形。对防护网动特性进行预测有利用在保证屏设备屏蔽特性的条件下提高防护网的可靠性。

基于超单元形函数坐标变换的有限元网格剖分和冷却水管网格二次剖分方法

当用Ansys的前处理模块进行网格剖分建模时,映射网格剖分受到许多条件限制而自由网格剖分不容易控制,往往不能按照自己的意愿进行网格剖分,并且剖分出来的网格不规则.针对这一问题,采用超单元网格剖分的建模思想,通过基于形函数的坐标变换,用Fortran语言编程实现网格剖分.用该方法进行网格剖分,不但易于控制网格单元形状大小,而且便于修改网格.并且,用超单元的高次形函数进行坐标变换,可以很好地对曲边曲面形状的结构模型进行网格剖分.大体积混凝土的温控防裂一直是人们非常关注的问题,而冷却水管技术是一种有效可行的温控防裂技术.在超单元的基础上实现了添加冷却水管的网格二次剖分方法,使大体积混凝土的水管冷却仿真计算得以实现.

超单元在大型复杂航天相机结构中的应用

以航天光学工程中实际的相机模型为例,重点研究了超单元在模态分析和动力学分析中的适用性。结果表明,超单元在大型复杂航天相机结构中具有良好的适用性,为实际的工程分析工作提供一种切实可行的分析方法。

胶东西北部玲珑、郭家岭超单元花岗岩成因探讨

玲珑、郭家岭超单元花岗岩的源岩均为胶东岩群变质岩;玲珑超单元花岗岩表现出岩石的不均匀性,其成因为原地、半原地交代-重熔型花岗岩;郭家岭超单元花岗岩则属于有幔源物质参入的同熔型花岗岩。两个花岗岩均经历了多期构造-岩浆作用,最终形成于燕山期;郭家岭超单元最终形成晚于玲珑超单元花岗岩。