Smagorinsky模型的变分多尺度有限元方法

主要研究求解Smagorinsky模型的变分多尺度有限元方法.从理论上给出了有限元逼近解与真解之间的误差估计,并给出了大雷诺数Re=10 000时的数值算例,算例结果验证了所给方法的有效性.

变分多尺度方法在一维力学模型中的应用

将变分多尺度方法应用于一维缆索模型,导出受力缆索的宏观有限元模型并求得细观位移解析解,总结出变分多尺度方法应用于具体模型的关键点和缺陷.假定刚度为常值,数值模拟一定边界和受力下的缆索,得到宏观和细观位移.将细观与宏观位移叠加,相比于精确位移得出:细观位移可视为常规有限元模型的后验误差.变分多尺度方法在一维力学模型中的成功应用,推进了其实用性,为其在更多力学及工程问题中的运用和发展提供了参考.

电机温度场分析中三维有限元模型网格划分方法

针对电机温度场分析中三维有限元模型网格划分对分析结果造成的影响,提出一种变密度六面体对称网格划分法。以交流牵引电机为例,首先建立交流牵引电机的三维有限元模型,然后针对其主要发热部件电机定子绕组采用变密度六面体对称网格划分,其余部件采用四面体自动网格划分,并采用有限元法对其进行三维温度场分析,同时与电机定子绕组采用传统六面体网格划分法作了对比研究,最后通过实验对上述变密度六面体对称网格划分法作了实验验证,结果表明,所提出的变密度六面体对称网格划分法有效提高了电机温度场分析的准确性,电机各主要部件如绕组端部、定子铁芯及机壳温升相对于实验结果的相对误差分别降低了0.62%、0.88%及0.96%,因而具有较好的应用价值。

轴向变密度铝泡沫件的动态和静态压缩实验与有限元模拟分析

针对工程中常见的厚度方向变密度的闭孔铝泡沫材料,该文通过动态和静态压缩实验与模拟分析,探讨了大尺度变密度铝泡沫部件变形与吸能特性分析的有限元模型构建方法。对变密度铝泡沫大试样的准静态压缩和冲击压缩实验研究表明:厚度方向变密度铝泡沫材料的压缩过程呈现从低密度层开始的逐层屈服变形伴随整体变形的特性,与密度均匀的铝泡沫材料的变形特性显著不同。该文建立了变密度铝泡沫大试样的分层变密度变尺度有限元模型和近似的密度和尺度均匀的有限元模型,计算结果对比分析表明:分层变密度变尺度有限元模型能够模拟实际材料的逐层屈服变形特性,计算的试样准静态和冲击压缩变形与吸能特性等与实验结果相符;而基于均匀模型的计算结果则不能模拟逐层变形特性,与实验结果及理论特性明显不相符。分层变密度变尺度有限元模型的单元尺度会影响逐层屈服变形特性模拟结果,基于单元尺度接近实际铝泡沫材料胞元尺度的分层有限元模型的计算结果与实验结果一致性较好。这些研究结果对各种结构的铝泡沫材料应用研究具有重要意义。

车载一体化配料装置上臂架结构优化设计研究

以某重点项目的车载一体化配料装置上臂架为研究对象,针对其轻量化、稳定性好、翻转可靠的性能要求,对其进行结构拓扑优化及尺寸优化。根据优化后的结果确定了臂架侧面腹杆以及底面连杆的具体布局和截面尺寸参数,然后把优化结果和实际市场主流尺寸规格相结合重新构建上臂架模型。最后数值分析表明:在保证上臂架力学特性的前提下,该优化方法减重147kg,节约了21%的材料,满足轻量化要求,最大变形量降低6mm,增强了结构的稳定性,最终实现优化的目标。

利用遥感、重力多源信息研究郯-庐断裂带苏-鲁段构造特征

本文利用遥感与重力多源信息对郯庐断裂带苏鲁段构造特征进行了研究。应用构造地貌学方法分析了断裂带晚第四纪构造活动及地貌特征;基于Parker界面反演法,利用变密度模型计算了莫霍面深度;随后采用小波多尺度分析方法对局部重力场进行分离,进而分析研究了苏鲁段地壳密度非均匀性及深部地壳结构。沿苏鲁段断裂带发育的水系错断、断层陡坎、地层错断、线性构造等构造地貌特征,表明了断裂带在晚第四纪经历了明显的右旋逆冲走滑运动。通过对布格重力场的反演分析可知,郯庐断裂带苏鲁段底部莫霍面深度差异比较大,断裂带错断了莫霍面,在临沭及泗洪地区存在强烈的莫霍面隆起与沿断裂带的上地幔与软流层高密度物质上涌现像,西侧莫霍面深度最大达到35km。苏鲁段断裂带被数条NW向断裂错断,在地表与深部都具有很明显的地质地貌与地球物理场特征。该区地壳介质密度具有显著的非均匀性特征,在中上地壳部位最明显,上地壳断裂带产生的布格重力异常与地表地形及地质地貌特征具有很大的相关性。

汽车动力总成悬置骨架的拓扑优化设计

以某商用车动力总成的悬置骨架为分析对象,基于变密度法建立拓扑优化的数学模型及其求解方法;运用有限元软件Hyperworks中的Optistruct模块将拓扑优化方法应用到该商用车动力总成的悬置骨架结构设计中,对单工况下的骨架结构进行优化设计。根据优化的结果并结合生产经验,设计出新悬置骨架的结构。最后用ABAQUS软件对悬置总成进行应力、变形和体积的计算。结果表明,经过优化的悬置骨架安全性能得到提高,重量减轻。

基于医学图像重建三维模型的拓扑优化设计与制造

近年来,随着计算机科学的飞速发展,医学图像三维重建领域得到了越来越多专家学者的关注。基于此,本文提出了一种创新的基于医学图像重建三维模型的优化设计与制造方法。首先讨论了两种主要的三维重建技术,并基于重建模型,使用有限元软件进行拓扑优化设计,随之产生变密度分布的栅格结构。最后使用3D打印机制造具有变密度栅格结构的人体骨骼假体,从而进一步验证了基于拓扑优化的变密度栅格结构人体骨骼模型设计的可行性。