高速铁路梁桥建模参数敏感性分析

平衡模型建立效率和确保模型计算结果的准确性一直以来都是高速铁路梁桥概率地震需求分析所面临的挑战。鉴此,首先,以典型高速铁路简支梁桥和连续梁桥为工程背景,罗列建模相关不确定性参数及其概率分布;其次,采用分式析因设计方法,基于OpenSees建立的有限元模型生成了32组考虑15种建模不确定性参数的计算工况;最后,通过方差分析得到的p值确定不同建模参数对构件地震响应的影响程度,从而筛选出高速铁路梁桥建模时需考虑的重要参数。分析结果表明:不同构件地震响应对建模参数的敏感性差异明显,但地震波加载方向、支座摩擦因数、混凝土密度和结构阻尼比这4个建模参数以及混凝土弹性模量和混凝土抗压强度的交互作用均显著影响2种梁桥的地震响应,在进行高速铁路梁桥概率地震需求分析时不可忽略;简支梁桥和连续梁桥在建模时还应分别关注滑动层初始刚度和桩基础平动刚度的不确定性。在高速铁路梁桥概率地震需求分析中考虑重要建模参数的不确定性,可以在确保构件地震响应预测准确的同时提升建模效率。

某型液罐车建模参数获取方法研究

建立车辆的仿真模型,模型参数的精度是影响模型分析精度的主要因素。选取某型液罐车为参考车型,主要采用试验测量、理论推算和参考文献相结合的方法获取所选车型的基本参数,如质量特性参数、力学特性参数等,为在ADAMS中建立液罐车的动力学模型奠定了基础,也为车辆参数获取工作提供了一些方法。

某型电动汽车整车建模参数的获取方法研究

本文介绍了某型电动汽车整车建模参数的分类,阐述了整车建模参数确定的方法,特别是研究了柔性体参数的确定过程,为继续深入研究电动汽车铺设了一个模型平台。

正交试验设计在近红外光谱建模参数优化选择中的应用

应用正交试验设计法,以测定胺类燃料中水分为实例进行近红外光谱(NIR)建模参数的优化选择。以样本集划分方法、校正集比例、光谱预处理方法和波段选择等作为因素进行正交设计,分别建立校正模型,以验证集的标准预测偏差(SEP)为正交试验结果。通过正交试验结果分析,确定最佳建模参数,并且围绕最大影响因素进行优化调整,使预测模型的稳健性和测量结果的准确性得到提高。

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。

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%。

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。

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。

飞翼无人机外形与进排气几何一体化参数化建模

飞翼布局是无人作战飞机的优先布局方案,其特点是机体与发动机进排气系统高度融合。针对飞翼式无人作战飞机概念方案快速几何建模需求,提出一种飞翼机体外形和进排气几何外形的一体化参数化建模方法。基于类函数/形函数方法,建立飞翼机体和进排气几何外形的参数化数学模型;确定关联的外形参数和关联控制规则,实现飞翼外形参数与进排气几何外形的匹配;将所建立的模型与CATIA二次开发方法相结合,实现飞翼式无人机概念方案三维几何模型的自动生成。结果表明:针对不同的进排气方案,本文方法能自动调节飞翼外形,匹配进排气系统的几何外形,有效地提高了飞翼式无人作战飞机概念设计的效率。

基于参数化建模思想的四心圆公路隧道洞形优化

合理的四心圆公路隧道断面形式有助于改善衬砌结构的受力状态,减少复合式衬砌的开裂病害,提高隧道结构的耐久性。该文通过Ansys软件APDL参数化编程平台,基于“曲率连续”的设计思想,构建了拱脚区局部洞形几何尺寸参数化建模方程,建立了锚杆加固区等效力学参数计算方法及数值模拟模型,揭示了四心圆公路隧道拱脚区域局部洞形参数设计对衬砌结构内力的影响规律,结合实际工程研究显示:隧道拱脚弧与中墙弧的半径和长度对于隧道复合式衬砌结构内力的影响较明显,增大拱脚弧半径对于抑制衬砌结构内塑性区发展的效果最为明显;为了减小衬砌结构的开裂风险,提出采用衬砌拉应力为控制目标进行局部形状优化思想,通过中墙弧圆心角θ_(2)、拱脚弧圆心角θ_(3)及中墙弧半径R_(2)对衬砌结构内力极值的敏感性及影响规律分析为皮家岭隧道洞形优化提供了理论依据。

基于MATLAB和Creo Parametric的锥齿轮参数化精确建模

【目的】螺旋锥齿轮参数众多、结构复杂,建模难度较大,因此要想实现螺旋锥齿轮参数化精确建模,需要对建模过程中的重要步骤进行深入分析。【方法】1)对锥齿轮参数化建模方法进行了研究,分析锥齿轮加工过程中刀具的运动轨迹,可知直齿锥齿轮加工时铣刀在齿坯上以直线轨迹运动,而螺旋锥齿轮加工时圆盘铣刀的运动轨迹近似是圆周的一部分;2)提出了一种建模方法:在螺旋锥齿轮参数化建模过程中,将刀具轨迹投影到分度圆所处的假想平面上形成从齿的大端到小端扫描轨迹,使用Creo Parametric 9.0软件中的扫描混合命令形成第一个齿,再通过阵列等其他命令完成整个螺旋锥齿轮建模;3)利用3D打印技术打印了锥齿轮实体,验证了参数化模型建立的有效性。【结果】采用参数化方法对锥齿轮进行建模,较大程度地降低了其建模难度,由于只需改变基本参数就可获得对应的新模型,因此该方法具有快捷、高效、准确等特点,为锥齿轮的建模提供了新思路。

基于SFE参数化建模的汽车新平台开发

通过分析传统分车型研发模式,引出基于SFE参数化建模的汽车新平台开发。通过对标标杆车制订新平台刚度和模态性能指标,准备所需要的开发输入,详细介绍了新平台模型搭建过程和方法。根据性能目标对概念模型进行多方案性能提升工作,通过框架布置、断面尺寸调整、改变搭接方式等手段,在外造型冻结时刻同步使车身刚度模态性能达到目标值。先期结构性能材料一体化设计,大幅缩短开发周期,降低车型开发成本,提升性能指标。

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BIM的盾构管片参数化建模及排版技术研究

文章对基于BIM技术的盾构管片参数化建模及排版技术进行了研究,通过创建管片参数化族、编写建模及排版程序、应用程序生成模型等阶段组成的技术路径,实现了盾构管片的自动化建模和精确排布。本文对盾构管片参数化建模及排版总体技术路径进行了阐述;然后选择Revit的“结构框架”族样板进行了管片参数化族的创建;再根据管片的结构特征和转向逻辑,设计了盾构管片参数化建模及排版算法,并利用Dynamo和Python开发了盾构管片参数化建模及排版程序,还在实际项目中进行了应用。经实践验证,该方法能够有效提高盾构管片设计中的建模效率和精度,体现BIM技术在辅助设计和指导施工方面的价值。

基于BIM参数化建模的接触网吊弦计算在京张高速铁路的应用研究

随着我国电气化铁路建设的快速增长以及信息化、智能化要求的不断提高,工程设计人员对接触网悬挂的安装要求越来越高,其中吊弦长度计算是接触网悬挂的重中之重。针对基于BIM参数化建模的高速铁路接触网弹性链型悬挂吊弦长度的计算影响因素进行分析,从跨距、第一吊弦距离、结构高度、线材参数、曲线要素等影响吊弦长度计算的关键因素进行数据分析,找出影响吊弦长度的关键因素及变化规律,明确统一的现场测量标准,并通过BIM轻量化平台进行参数化应用,将测量、计算和BIM参数化3部分形成闭环控制,为现场测量和计算提供依据,有效提高吊弦计算的精度,实现施工安装模拟由二维到三维的转变,各环节间数据互联互通,最终为形成高品质的弓网关系提供坚实的基础。