ANSYS有限元仿真在机械电子学课程教学中的应用

文章针对机械电子学课程内容抽象、数学基础多、学习及授课难度大等特点,为克服常规教学方法的不足,提高教学效果,提出将ANSYS有限元仿真应用到机械电子学的课程教学中,并对其辅助教学方法进行了研究,对基于ANSYS有限元仿真的教学案例进行了分析。实践表明,在课程教学过程中,ANSYS有限元仿真可以使学生直观地了解机电系统运行过程及特征,加深了对课程基础理论知识及概念的理解,提高了课程教学质量。

ANSYS有限元仿真中的一些经验

对应用ANSYS软件的一些经验进行了总结,主要论述了模型接口处理,在ANSYS/WORKBENCH中进行6面体4面体混合网格的划分,导入ANSYS中应用APDL进行计算与处理,可以大大提高工作效率、计算速度和求解精度,降低对计算机硬件的要求。并对运用ANSYS求解和后处理的一些方法进行了总结,最后以公司生产的YL27-500型四柱液压机的计算处理方法为例,进行了有限元建模、计算和结果的对比,论证了所述经验的实用性和有效性。

基于ANSYS参数化有限元分析技术的某面板堆石坝施工期数值仿真分析

利用ANSYS参数化有限元分析技术,编制了适用于堆石坝分层填筑的计算程序,对某混凝土面板堆石坝进行了施工期有限元数值仿真。计算结果表明:堆石料在自重作用下,最大沉降量为28.89cm,最大沉降比为0.34%,发生于断面约1/2处;受上部堆石料挤压,两侧坝体产生水平位移,坝体水平位移向上游最大值为5.89cm,向下游最大位移为6.08cm;坝体断面第一主应力最大值为1.46MPa,第三主应力最大值为0.51MPa,均位于坝底中部;施工期坝体的应力应变符合面板堆石坝的一般规律。

基于有限元分析的走刀策略对铝合金薄壁筋铣削仿真工艺研究

铝合金薄壁筋具有弹载计算机结构件的典型特征,其结构简单但整体刚性差,在加工过程中极易产生加工变形,影响工件的加工精度。为合理选择走刀策略,使用ABAQUS软件对铝合金薄壁筋铣削过程进行有限元仿真建模,分析了不同走刀策略下铣削过程中的铣削力及工件铣削后的变形情况。同时设计对照试验组进行试切验证,通过三坐标测量仪分别测量了薄壁筋在不同走刀策略下的形变,验证了仿真分析结果的正确性。

有限元仿真模拟在超声喷水无损检测用水套设计中的应用

水套在超声喷水穿透检测中具有重要作用,为设计出具有良好耦合效果的水套,减少水流紊流对声波耦合的影响,本文通过构建探头套几何模型、物理建模、数值求解的有限元仿真方法对探头水套进行流体动力学仿真。结果表明,在无整流装置下,从入水口射入的水流撞击探头套内壁,产生严重紊流,进入出水管后,紊流状态仍然保持,水流流线方向杂乱。增加整流装置后,探头套内紊流得到很好的抑制,使得进入出水管的水流流线方向趋向一致,这种现象随着整流片增多而效果越加明显。本文为后续模拟水流经过出水口后的水柱状态,特别是随着初始水流速度加大后的水柱状态,以及利用有限元多物理场模拟功能,在加入声场后,模拟紊流状况下声场的变化打下了基础。

有限元仿真技术在力学教学中的应用及思政元素探索

探索力学课程教学改革的新途径对于提高力学课程的教学效果具有重要的指导作用和现实意义。对有限元仿真技术在力学教学中的应用进行了案例分析,并对教学内容中所蕴含的思政元素进行了探索。有限元仿真分析将计算结果可视化,以图画或者动画的方式生动展示构件变形或流体流动规律,加深了学生对理论知识的理解。思政元素的融入强化了学生的爱国热情、民族自豪感、职业道德和创新意识等。教学实践表明,有限元仿真、教材内容和思政理念的有机融合培养了学生独立思考和理论联系实际的能力,有效的提高了力学课程的教学效果。

基于ANSYS的管道腐蚀缺陷有限元仿真

为了实现对管道腐蚀缺陷的识别,利用ANSYS有限元仿真软件,建立了管道腐蚀缺陷的三维有限元仿真模型;通过加载脉冲方波激励,分析了管道上感应磁场和电流分布情况,求解了检测线圈上的感应电压信号;仿真结果表明电压信号的峰值与腐蚀缺陷的体积有关,而过零时间与腐蚀缺陷的深度有关,通过提取峰值和过量时间这两个特征量可以实现对腐蚀缺陷的定量检测。

基于有限元仿真的ECT感兴趣区域高分辨率图像重建

感兴趣区域的高分辨率图像重建是电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)技术的研究热点之一。均匀电极分布的ECT模型仅在重建场域的边界位置具有较高的灵敏度系数,不适用于感兴趣区域成像。为改善感兴趣区域中的灵敏度分布,提高图像分辨率,提出了一种基于有限元仿真ECT感兴趣区域高分辨率图像重建方法,根据保角变换理论优化电极分布。进行了仿真实验,将均匀电极和优化电极分布的灵敏度矩阵代入Tikhonov算法、Landweber算法和ART算法,重建结果表明上述方法可有效提高感兴趣区域的图像重建精度。

基于有限元的工程力学模拟仿真实验辅助教学

本文旨在探索有限元软件在工程力学教学中的进一步应用,通过模拟仿真各种基本变形的过程以及生活和工程实际中与力学密切相关的例子,既弥补了实验教学的不足,又提高了课堂教学效果。这不仅补充了力学课程的授课内容,增强了学生对力学变形的感性认识,更有利于学生深入地理解和掌握所学的理论知识,同时还提高了学生发现问题并且主动解决问题的能力。

SPS多腔烧结碳化硅块材的有限元仿真及实验研究

通过设计加工具有3个模腔的石墨模具,并建立放电等离子烧结的有限元仿真模型,研究了烧结工艺对碳化硅块材物相及密度等的影响.结果表明,烧结时的电流主要通过石墨压头及样品产生热量实现样品的加热,且当模具温度高于1200 K时,样品中心与模具的温度差异逐步增大,烧结模具的中心区域温度高于模具的温度.此外,采用放电等离子烧结同时制得了3个碳化硅块体,实验结果表明,随烧结温度的增加,烧结助剂钇铝石榴石的含量逐渐减少,而碳化硅的含量及结晶性逐步增加,当烧结温度达到2023 K时,得到了纯相的碳化硅.烧结所得的碳化硅密度为(3.103±0.043)g/cm^(3),致密度为97%.

煤矿液压定向钻机回转器结构设计校核及有限元仿真

以液压定向钻机回转器结构为研究对象,通过分析其传动原理,对其结构进行了设计,同时针对回转器组件开展了选型设计及强度校核,使其符合井下生产作业的需要。最后将回转器及其传动系统进行了有限元仿真分析,从极限载荷及动载效应两个角度出发,验证了所设计回转器的动态特性良好。

基于ANSYS/LS-DYNA的松土刀切削土壤有限元仿真

利用ANSYS/LS-DYNA,对四刀松土刀和六刀松土刀在不同转速下切削土壤的过程进行数值模拟,对不同转速下松土刀的阻力和功耗进行分析。仿真结果表明:两种松土刀在以1m/s前进速度下,转速低于45rad/s时,其阻力随着转速的增加而增加,在4 5 rad/s左右时达到最大值,之后阻力随转速增加而减小;同时,根据可决系数拟合出阻力-转速曲线,建立了拟合方程,并对不同转速下的功耗进行分析,发现功率和阻力具有相同的规律。对于不同排列的松土刀,六刀切削土壤时比四刀切削更加稳定和高效,但是所受的平均阻力和功耗更大。仿真数据分析结果可为实际生产中松土作业提供参考。

基于Pro／E与ANSYS的液压支架运动仿真与有限元分析

利用Pro/E建立了液压支架三维参数化模型,然后利用其运动仿真模块Mechanism进行运动仿真分析,并将模型导入ANSYS进行有限元分析,这种方法提高了设计效率,缩短了设计周期,也提高了液压支架设计的可靠性。

基于ANSYS的错台修补有限元仿真分析及其应用

为了研究水泥混凝土路面错台修补技术,用大型有限元软件ANSYS仿真分析新、旧混凝土界面黏结层上的应力状态,并对修补厚度、新补混凝土模量、受力位置等对界面黏结层应力状态的影响进行了分析。结果表明:ANSYS仿真分析可以指导工程实践,丁苯胶乳改性快硬硫铝酸盐水泥混凝土修补错台具有可行性。

融合编程实践与科研仿真的有限元方法教学改革探索

有限元方法是现代工程和科学领域中广泛应用的数值分析工具,是力学专业中一门重要的专业基础课。随着有限元方法与计算机技术的深入融合以及数值模拟需求的不断增加,熟练掌握与运用有限元方法的重要性日益凸显。传统的有限元教学侧重理论知识的传授,在实践教学中局限于简单算例,导致学生难以将理论知识与实际问题相结合。结合科研需求和技术发展趋势,作者在有限元的教学过程中,探索了融合编程实践和科研仿真的教学改革,通过引入有限元开源程序和编写小型项目来提升有限元编程的实践效果,通过引入科研课题仿真案例来丰富和完善有限元教学案例库。经过教学改革实践,提升了有限元方法的教学效果,为培养新时代高水平人才提供经验。

基于ANSYS的邻井套管磁干扰有限元仿真

邻井套管受到地磁场磁化后产生感应磁场,影响其周围的地磁场,并干扰随钻测斜仪致使磁测量参数失真,对钻井过程中井眼防碰和定向施工造成影响。利用ANSYS软件对套管进行二维与三维有限元电磁仿真,得到了套管周围叠加磁场的分布规律及特性。研究结果表明,竖直套管在地磁场作用下产生的磁化场在一定区域内对地磁场产生了干扰,干扰区具有对称性,并随套管尺寸的变大而增大;在干扰区内不同方向上的磁感应强度变化趋势不一致,沿磁力线方向,磁感应强度由强减弱,而垂直磁力线方向,磁感应强度则由弱增强。

基于ANSYS的放顶煤液压支架有限元仿真分析

利用有限元分析软件通过对液压支架的3种工况进行理论分析,最终得到了液压支架在此3种工况下的应力云图,参考应力分布情况可以为支架的设计和改进提供理论依据。

基于ANSYS深沟球轴承接触特性有限元仿真

以某628深沟球轴承为研究对象,建立深沟球轴承静动态接触的有限元仿真模型,对某一工况下深沟球轴承接触特性进行仿真分析。仿真结果表明:深沟球轴承等效应力、弹性等效应变主要分布在滚动体与轴承内外圈接触部位;滚动体、轴承内圈、轴承外圈等不同部件等效应力和等效弹性应变值不同;滚动体与轴承内外圈之间的接触应力呈现为在某一固定值上下波动的情况。该研究为深沟球轴承承载能力的提高、综合力学性能及润滑性能的改善、振动噪声减小提供依据。

基于ANSYS Workbench圆柱滚子轴承有限元仿真

为了对圆柱滚子轴承静、动态特性进行更加深入的了解和改善,以NU208E圆柱滚子轴承为研究对象,建立轴承三维模型,导入ANSYS Workbench建立轴承接触特性和模态有限元仿真模型,在实际极限工况下对轴承等效应力、弹性等效应变等接触特性和模态进行仿真分析。仿真结果表明:轴承等效应力、弹性等效应变主要分布在圆柱滚子与内、外圈接触部位,且满足实际工况要求;不同模态阶数下的振动频率、振型及总变形量不同。该研究为圆柱滚子轴承承载特性和综合力学性能的提高、结构优化及振动噪声的减小提供理论依据。

基于有限元自主仿真软件的教学创新研究

随着数字化建设的不断推进,计算机辅助工程(Computer Aided Engineering, CAE)在各领域的应用也愈发广泛,将CAE仿真技术引入课堂,以数字化教学模式培养新时代具有创新能力的复合型人才已经成为教育发展的必然趋势。国外商用有限元仿真软件存在操作烦琐,无仿真基础学生一时难以上手等问题。国产自主开发的有限元仿真软件配有众多应用接口,凭借其操作简单、功能完善等优势脱颖而出,为CAE仿真与课堂教学的结合注入全新的活力。