低渗透油田抽油机井抽汲参数模糊优化设计

依据低渗透油田特点,在满足现有技术装备工作能力及油井配产要求的前提下,采用优化的隶属函数和实用的权重矩阵,基于模糊评判方法进行方案优选,确定抽油机井抽汲参数,预测相应抽汲参数下的工况指标。现场实例分析表明,抽汲参数模糊优化设计与油田实际设计原则基本一致,便于工程应用。

共轭凸轮-五杆机构参数模型构建与运动学特征研究

针对机构结构形式最紧凑的主要设计目标,利用ADAMS软件构造共轭凸轮-杆组合机构关键点参数坐标,完成参数化实体建模。经灵敏度分析寻找对机构紧凑设计结果影响最大的关联变量组,在坐标几何约束条件下对变量组进行试验设计仿真解算。根据CP杆端运动轨迹特征对仿真曲线分类,其结果表明右凸轮传动杆、摆杆长度对机构紧凑性影响较大,运动轨迹形状在杆长不同时可能呈现不同特点且变化拐点之间不易通过数学函数描述;在设计目标的约束中还应考虑纵向速度在吸纸段的波动状况。

基于语义参数模板的受损骨骼复原方法

为解决骨骼参数快速测量与受损骨骼修复问题,提出一种带有语义参数的骨骼模板构建及其变形方法。首先,基于已有的平均化骨骼模型,通过人工标注几何参考元素的方式生成含有语义参数的骨骼模板。其次,为测量目标骨骼参数,利用模板配准与特征点映射方式实现骨骼参数的自动获取,并建立参数间约束关系。最后,根据受损骨骼测量参数与约束关系指导骨骼模板进行整体变形,基于三棱锥截面分割与配准,进行局部几何修改,实现受损骨骼在形态与细节上的修复。以长骨中的股骨为例,通过对受损骨骼进行复原验证了所提方法的有效性和可行性,进而为后期骨科植入物个性化设计等提供便利。

S135钻杆接头螺纹三维参数化建模及力学特性分析

S135钢级钻杆在矿井勘探、探放水、瓦斯抽采等钻孔施工中得到了广泛使用。然而,由于钻杆接头螺纹承受轴向拉压、扭转、弯曲及其复合载荷的循环作用,导致接头螺纹的使用寿命远远低于其设计寿命,是整个钻杆结构中最薄弱的环节。因此,通过万能拉伸试验获得钻杆接头材料的力学性能参数,经计算转化得到其本构参数,对钻杆接头进行有限元分析。为了提高有限元分析效率,推导垂直于钻杆接头轴线的螺纹截面轮廓几何表达式,基于旋转、抬升、缩径和连接节点的设计思路,提出了一种考虑钻杆接头锥度和台肩的三维螺纹参数化建模方法,并根据单元和节点之间的关系开发了钻杆接头连接的参数化三维六面体网格建模程序,通过与交互式建模方法计算结果的对比验证了其有效性和可行性。此外,对上扣扭矩、压扭及压弯扭复合载荷作用下接头外螺纹的力学特性进行了分析。结果表明:3种工况下钻杆接头外螺纹上的应力近似呈现“浴盆”形态,第1螺纹牙上的应力最大;随着圈次的增加,螺纹牙上的应力迅速下降,最后一圈螺纹牙上的应力呈现上升趋势;在弯矩的作用下,螺纹牙上的应力具有非对称特征。在接头螺纹设计时,必须考虑井眼曲率的影响并且需要重点关注接头压缩边第1螺纹牙上的应力。

基于几何语义铁路隧道参数化建模研究

研究目的:为提高铁路隧道BIM建模效率及铁路隧道参数模型的通用性,解决商业BIM软件内置几何约束表征对二次开发参数化隧道建模的限制问题,本文基于独立几何语义对铁路隧道参数化建模进行研究,构建铁路隧道优化参数建模流程,发展相应的参数化算法,并采用开源几何造型库进行实现。研究结论:(1)提出了一种铁路隧道参数化建模流程与铁路隧道实体模型生成方法;(2)基于几何语义对铁路隧道横断面进行分解,确定了描述横断面所需参数;(3)确定了三种横断面轮廓分段形式下的参数关系,提出了一种优化铁路隧道参数化算法;(4)基于Open Cascade开源几何造型库,实现并验证了该铁路隧道参数化算法的优越性;(5)本文提出的铁路隧道参数化算法不受常用建模软件内置几何约束表征方式的限制,可直接绘制隧道断面轮廓并生成三维实体模型,能满足铁路隧道实体建模需求,提高铁路隧道实体建模效率与铁路隧道参数化建模的通用性。

风电NACA63418翼型参数化建模及优化

风力发电机的风轮气动效率与优良翼型的气动性能密切相关。以风力机传统翼型为研究对象,结合翼型参数化建模及自适应遗传算法,寻优搜索得到高性能优化翼型。比较了CST法和改进的Hicks-Henne型函数法对于NACA63418传统翼型的拟合精度,进而选用Hicks-Henne型函数法对NACA63418翼型进行参数化建模。通过自适应遗传算法和XFOIL软件耦合实现翼型气动特性的自动计算,提高翼形的设计效率,为翼型的理论设计拓宽了思路。

基于CST参数化方法的风电叶片翼型建模及软件实现

在风电叶片翼型的气动设计优化研究过程中,CST参数化方法能够通过较少的几何设计变量来表现出翼型的几何形状。为提高该参数化方法的拟合精度,分别针对CST参数化方法中形函数在选择不同次数时的拟合精度进行计算和讨论,并通过计算机编程语言完整地实现CST参数化。以叶片NACA4412为例,将利用CST参数化方法处理后的翼型导入CFD软件进行气动仿真,将其结果和原始翼型气动仿真结果进行比较,结果表明,两种翼型呈现近似的气动性能,验证了形函数最优次数的准确性及CST参数化方法的编程可行性。

基于APDL的船用电梯井架参数化建模与仿真

基于APDL软件,对船用电梯井架进行参数化建模和有限元分析,实现了电梯井架的快速设计、优化和分析。具体方法是采用多面体拼接法对电梯井架进行几何建模,然后定义参数化变量,通过改变参数化变量的值来实现电梯井架的参数化设计。最后利用有限元分析方法对电梯井架进行仿真分析。结果表明,该方法能够提高设计效率,减少制造成本,同时也能保证产品质量。因此,在电梯井架的设计和制造中具有一定的应用价值。通过调整参数、进行工程设计的优化,可以在设计阶段找到成本效益最佳的设计方案,从而避免了在后期制造和维护过程中出现意外的高成本,帮助预测维护成本和整个产品的生命周期成本。

基于参数映射的螺栓结构有限元模型构建方法

文章提出一种基于参数映射的螺栓结构有限元模型构建方法。将螺栓的不同区域进行几何分块,有效简化了螺栓整体结构的几何复杂程度,间接提高网格划分的精度和质量。针对螺栓结构中主要受力区域即螺纹结构进行精细化网格划分,引导生成高精度的螺纹结构体网格,实现通过设计参数快速引导螺栓结构几何模型自动生成的过程,并实现螺纹接触面的自动化建立,有效地提高螺栓结构建模效率,满足螺栓组件局部强度仿真需求,为多型号超级螺栓组件的快速选型提供有效的模型输入。通过实例,验证所提参数化建模流程的有效性与可靠性。

公路工程中BIM参数化建模与智能管理技术研究

为探究公路工程中BIM参数化建模和智能管理技术的实施与应用情况,本文结合当今BIM参数化建模研究现状,通过案例分析的方式,利用Revit、Airoad、Navisworks等软件,深入研究了BIM参数化建模以及智能管理技术在公路工程中的实际应用。研究结果表明,在公路工程领域,BIM的参数化建模使设计速度提高了30%,同时设计错误几乎消除。在施工管理效果上,施工模拟帮助项目团队预见并规避了多个潜在问题,施工阶段的时间缩短了20%,成本节约了15%。

基于参数化建模的负泊松比微结构性能分析与优化

为提高分析微结构单胞结构参数对其力学性能影响的效率,提出一种基于ABAQUS二次开发的参数化建模方法。该文以双箭头负泊松比微结构为研究对象:基于ABAQUS二次开发设计参数化建模的图形用户界面(GUI),且采用3D打印方法制造样件开展准静态压缩试验,以验证上述参数化平台所建立有限元模型的准确性;基于此,建立峰值力和比吸能的响应面模型,采用NSGA-Ⅱ多目标遗传优化算法,以峰值力最小、比吸能最大为目标,以θ_(1)、θ_(2)、T_(L)、T_(M)为设计变量,对微结构的冲击性能进行优化,获得最优的微结构拓扑参数。与优化前微结构的冲击性能进行对比分析,结果表明峰值力降低了14.36%,比吸能增加了33.72%。

不确定转子系统动力学降阶模型构建与模型散度参数辨识

在航空、航天、船舶等领域的实际工程转子系统中,广泛存在高维复杂的非线性系统。在航空发动机转子系统、燃气轮机转子系统等重点研究领域,通常还难以对高维复杂非线性系统进行直接的数据处理和分析统计。针对不确定性转子系统的模型维度较高等问题,提出了一种模型不确定性动力学降阶计算模型构建和模型散度参数辨识方法。首先,根据确定性动力学模型和静态矩阵降阶方法,完善了确定性动力学降阶模型;然后,基于随机矩阵理论和非参数动力学建模方法,提出了不确定性动力学降阶模型;最后,利用系统确定性模型的一阶临界转速、振型和实验数据,对不确定性动力学模型的散度参数进行了辨识;为了验证散度参数辨识方法的有效性,笔者又在转子实验平台上进行了实验验证。研究结果表明:实验结果与降阶之后振动响应均值的差异性较小,且与不确定性动力学模型相差不超过10%,表明所采用的理论模型在描述转子系统行为方面具备了较高的准确性和可靠性,该模型可以为深入研究模型不确定性转子系统提供参考。

参数化腰骶有限元模型设计与验证

人体腰骶椎是承受载荷较大的部位,也是进行生物力学仿真研究的主要部位。为了提升腰骶椎部分建模的效率与灵活性,提出参数化腰骶有限元模型的建立方法。在CT图像中测取椎体的特征尺寸,并在工程建模软件中构建具有14个控制参数的L3-S1腰骶模型;同时通过三维重建法建立基于同一CT样本的腰骶重建模型。对两种模型施加相同的载荷并进行有限元分析,将仿真结果与文献报道的体外实验数据进行对比,验证了模型的有效性。基于有限元分析结果,比较了参数化模型和重建模型的椎间活动度、髓核最大应力等力学指标,结果表明,两种模型的力学指标均与文献中的实验或仿真数据接近,变化趋势与文献数据相似,即两种模型都是有效的;两种模型的椎间活动度、最大髓核内应力以及活动度随载荷大小的变化趋势等方面基本一致。以上结果说明所设计的参数化腰骶有限元模型能有效提升腰骶有限元建模与分析效率,在有限元分析中可替代重建模型。

参数化人体有限元模型的体表样本选取方法

为了准确选取到参数化方法建立的中国女性人体有限元模型的体表样本,设计了一种用于人体体表建模的样本选取方法。通过采用样本估计总体的方法确定体表样本的选取数量;采用计算正态分布区间估计参数和按照数据分布比例方法生成体表样本的身高、BMI和年龄3个统计特征参数;利用拉丁超立方抽样方法按照体表样本统计特征的参数分布生成各样本的选取参数;通过Pearson相关系数检验各特征参数向量间的相关性。基于所设计的体表样本参数生成方法,在置信度为95%、误差不大于10%的条件下,所生成的97例女性体表样本各特征参数所构成向量之间无显著相关性,各特征参数分布与中国女性人体的总体分布相一致。所设计的体表样本选取方法可有效选取到代表中国女性人体特征的体表样本。

基于ABAQUS的金属结构损伤导波监测参数化建模的二次开发

由于导波的结构损伤识别与定位研究存在着样本数据严重不足的问题,需通过数值仿真产生大量虚拟数据样本。为了提高有限元建模和数据提取的效率,基于Python语言的ABAQUS二次开发功能,完成金属结构损伤导波监测参数化建模工具的开发,实现有限元模型前后处理的自动化。利用该工具研究裂纹长度对Lamb波信号特征的影响,并与现有结论进行比较,验证了参数化建模工具的可靠性。

三尾船型参数化建模及型线优化设计

文中以某型三尾船为研究对象,采用CAESES软件进行全参数化建模,通过改变控制船体曲面的设计变量,基于布置约束以及静水力约束以三尾船的总阻力作为优化目标,对其首尾型线进行优化.结果表明:该船型在设计航速下的总阻力得到了有效降低.

深部地质钻进过程地层特征参数建模与安全预警研究进展

【意义】新一轮找矿突破战略行动持续开展,资源勘探向地球深部进军。深部地层的岩石种类多样,岩石力学参数复杂难测,存在高温、高压、高地应力的复杂环境,易发生钻具失效、井壁坍塌、井漏、井涌等井下事故,给地质钻探带来了挑战。【进展】针对复杂地质环境的感知与建模问题,从地层可钻性、地层压力建模两方面梳理地层特征参数建模的研究现状,依据可钻性和压力两个关键地层特征参数,为地质钻进过程的工艺调整和效率优化提供指导;围绕地质钻进过程安全、高效的需求,从井壁稳定评估、井下故障监测两方面讨论地质钻进过程安全预警的研究进展,通过钻进过程的安全预警技术,帮助司钻人员及时发现并辨别已发生的井下事故,提前辨别并消除潜在的安全隐患。【展望】面对深部地层更加复杂、严苛的地质条件,地层特征参数模型将在地质钻探各个环节发挥更加重要的作用,钻进过程安全预警将成为新一代智能化地质钻进装备的核心技术。在未来,需要构建以地质勘探数据中台为核心的智能地质勘探系统,发挥数据在地质勘探和矿产开发全流程中的关键作用,推动人工智能技术在地质钻进过程优化、地层环境感知与找矿预测领域的落地应用,为地质钻探的安全和高效开展提供保障。

基于参数化建模的控温包装传热仿真系统开发

目的开发控温包装传热仿真系统Tpackage,通过参数化建模和传热仿真,对控温包装的保温效果进行有效分析。方法以典型控温包装为研究对象,基于OpenCASCADE、QT与VTK设计控温包装参数化建模模块;分析包装内外热量传递规律,开发控温包装传热求解器模块。集成2个模块实现控温包装的参数化建模和传热过程的数值模拟。结果使用Tpakcage在30、40℃2个环境温度下对2套控温包装系统(TC1、TC2)进行传热仿真,并采用Comsol进行同条件模拟,产品测温点到达8℃所经过时间的最大误差分别为7.04%(TC1-30℃)、9.87%(TC1-40℃)、8.82%(TC2-30℃)、9.73%(TC2-40℃);在30℃条件下进行实际验证实验,通过Tpackage进行同条件对比验证,产品测温点到达8℃所用时间的最大误差为9.47%。结论Tpackage能够实现典型控温包装的参数化建模,并有效评估控温包装的温度场分布。该研究可为控温包装优化设计提供参考,提高控温包装设计效率。

基于参数化建模的涡轮叶片气热耦合分析方法研究

气冷涡轮的出现使得航空发动机涡轮前温度可以进一步提高,促进了高性能航空发动机的飞速发展。然而随着复杂的内部冲击、扰流强化换热、对流气膜、致密气膜喷淋等冷却形式在涡轮部件上得到应用,冷气与燃气之间的相互作用也越发复杂。为对复杂冷却涡轮叶片的流动和传热耦合影响进行快速、精细化评估,本文建立了一种参数化建模方法,针对GE E3高压涡轮一级导向器进行高保真几何建模和气热耦合仿真。分析结果表明,该参数化建模方法可实现复杂气冷涡轮叶片的高保真几何建模,获得较高的气热耦合计算精度。同时通过详细分析获得了大量的涡轮叶片内部流动换热细节,可支撑高温涡轮叶片的精细化设计。

基于参数化建模方法的复合式盾构机刀盘力学性能分析与结构优化

刀盘是盾构机的核心部件之一,合理的刀盘结构设计是安全高效掘进的基础。为了快速高效建立刀盘有限元模型并分析其力学性能,采用基于APDL(ANSYS parametric design language)命令流开发的参数化建模方法,建立某型号复合式盾构机刀盘的数字模型。对刀盘施加极限工况下的推力和扭矩,通过静力学分析得到刀盘的应力分布和变形分布,确定最大应力和最大变形位置,校核刀盘的静强度和静刚度。进一步以刀盘总质量为优化目标,以刀盘强度和刚度为约束条件建立基于参数化建模的刀盘结构优化方法,提出刀盘结构优化流程。通过参数敏感性分析确定刀盘优化参数,探究相关参数对刀盘强度和刚度的影响。对复合式盾构机刀盘的关键参数进行优化。结果表明:优化后刀盘的最大应力降低了12%,最大变形降低了20%,质量减轻了119 kg。因此,基于参数化建模的优化方法可以提供刀盘的强度与刚度,并同时降低刀盘质量。研究成果可为后续多目标刀盘结构优化提供参考。