直齿锥齿轮有限元映射网格自动生成与应力分析

直齿锥齿轮齿面的加工误差或者微米级的齿面的设计修形量就能改变了直齿锥齿轮的齿面啮合性能。因此,建立精确的齿轮有限元模型是准确分析齿面啮合性能的关键。进行研究了精确的直齿锥齿轮有限元映射网格的建立方法。通过建立齿面刨齿展成加工法的数学模型,精确计算齿面点坐标构造节点。在旋转投影面划分网格,并将其映射到齿面上构建六面体八节点单元,这种直齿锥齿轮轮齿有限元模型可通用于有限元分析软件。将建立的有限元模型信息导入到ANSYS中进行齿面应力分析,计算得到的齿根弯曲应力与经验公式对比,结果基本一致。

映射网格在缺口件多轴疲劳寿命预测中的应用

基于缺口件疲劳试验结果,采用ANSYS软件进行模拟计算,比较自由网格和映射网格对模拟结果的影响.模拟结果表明:在相近的单元数和节点数下,映射网格的计算时间仅为自由网格计算时间的一半;两种网格形式模拟得到的缺口根部应力值相近.将等效应变值作为损伤参量进行疲劳寿命预测,3个缺口半径下映射网格的预测结果均优于自由网格的预测结果;自由网格对于缺口半径为0.09 mm的损伤参量预测结果偏高程度达3倍,但随着缺口半径的增加,两种网格预测结果的精度均有所提高.

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。

面向电磁装置磁-热耦合分析的异型网格映射方法

采用弱耦合有限元法求解电磁装置中的电磁场、流场和温度场的耦合问题时,电磁场计算得到的能量损耗要通过网格传递到温度场作为载荷,结合空气或液体的散热进行热分析。由于电磁场和热-流场在求解时对网格离散要求相差很大,因此若要兼顾各种场的要求需剖分成统一的有限元模型,势必会造成网格单元数很大、提高计算代价。而如果采用不同的网格模型,则无法实现网格间的数据直接映射。提出一种异型网格映射法,通过高斯积分及坐标变化来实现不同场之间不同网格的数据映射。此外,还提出了该方法的精度控制策略及误差修正系数,以保证计算结果的准确性。将异型网格映射法应用于文献中空气绝缘三相母线槽热分析中,将计算结果与常规同型网格直接映射方法及实验结果进行对比,进一步验证了该方法的有效性。

基于网格映射法实现修边线的精确计算

在有限元仿真计算模拟翻边过程的基础上,提出了网格映射法来实现修边线的精确计算.将设计翻边轮廓线离散成点并投影到仿真后的网格模型上,确定投影点所在单元编号及相对于单元的位置,利用仿真过程建立的单元和节点映射关系计算出这些投影点在翻边坯料网格模型上的新坐标,然后构造出修边线,通过两至三次迭代计算后就可以实现修边线的精确计算.

元胞自动机模拟形变组织的网格映射模型

文章采用正六边形网格划分法、最近邻邻居关系以及周期性边界条件的元胞自动机方法,获得等轴的母相微观组织。在此基础上建立网格映射模型,模拟得到静态再结晶前的形变组织以及动态再结晶过程中的形变组织,并与实验结果进行对比。结果表明,模型计算得到的尺寸误差较小,能够满足尺寸精度的要求。模拟得到微观组织随着应变的增加,晶粒形态沿变形方向伸长。应变越大,晶粒伸长的程度也越大。在大的应变量下,等轴的微观结构演变成纤维组织。模拟结果与实验结果符合较好,表明本模型能够用于模拟材料的形变组织。

网格映射法在冲压成形模拟网格局部加密中的应用

提出了一种基于网格映射法实现板坯网格局部加密的方法,即根据细分准则,确定细分区域;将工件特征轮廓线离散成点并投影到模拟结果的网格模型上,获取投影点与投影单元的对应关系以及相对位置信息;利用数值模拟过程中所建立的单元与节点的映射关系计算出投影点在坯料网格模型上的坐标,再通过曲线拟合,得到平面毛坯上工件的特征轮廓线—细化区域边界线,从而实现网格局部加密。

基于网格映射的车身覆盖件精细模面设计研究

由于机台和模具变形、制件减薄等因素的影响,造成合模时模面间隙与板料成形零件厚度不一致而导致模具研合率低.针对上述问题提出了一种新的模具模面精细化补偿方法,针对该补偿方法提出了一种基于二分法的网格变量映射新算法来实现不同网格变量之间的精确映射.该设计补偿方法在工艺设计阶段即可对模具型面进行相应的变形补偿,以抵消实际模具结构变形对成形件质量的影响.应用实例表明,该映射算法在精度和速度上有较大的提高,该补偿方法能够解决模具调试阶段研合率低的问题,大大提高了首次合模率.

车身“精细”碰撞仿真的三维应力应变网格映射方法

针对"精细"碰撞模拟中引入应力和应变分布这一问题,以一步逆成形有限元方法为基础,提出了一种快速有效的三维应力应变网格映射方法,采用该方法能够在碰撞模拟中更真实反映冲压成形残余应力和应变效应。使用LS-DYNA软件建立了移动壁障与某车的侧面碰撞仿真模型,并以其主要吸能装置B柱为例,验证了该方法能够准确有效地在碰撞模拟中引入成形零件的应力应变空间分布。碰撞模拟结果表明:不同冲压因素对B柱耐撞性的贡献略有差异,应力分布对其吸能效果影响最大。因此在"精细"碰撞仿真过程中,更应考虑引入应力的三维因素。

基于网格映射的虚拟视点合成

由于深度不准确、遮挡以及相邻参考视点曝光不同等原因,基于深度图的绘制技术(DIBR)会产生空洞、重影等一系列问题,同时修复空洞需要消耗大量时间,提出基于网格映射的虚拟视点合成方法,以轮廓为基础在图像中构建网格,以网格三角形为映射单元,并通过能量约束进行映射生成虚拟视点图像。利用融合算法将不同视点的图像进行融合,得到最终的虚拟视点图像。算法相比于传统的DIBR中像素为单元的处理方式在合成图像质量相当的前提下具有更快的处理速度。

基于数据映射优化的航空机匣变形测量偏差比对

为了解决航空发动机机匣性能试验中双目DIC变形测量偏差难以全场、精确量化的问题,提出了一种系统、全面的DIC测量数据与有限元仿真数据之间的映射方法。首先,采用FPFH特征和ICP算法精确配准两类点云数据,完成了数据坐标系的精确对齐;然后使用遗传算法优化的拟合神经网络调整有限元节点位置,从而消除两类数据间节点位置不一致的问题,完成仿真网格向DIC网格的高精度映射;最后,使用逐点最小二乘应变估计算法统一了有限元仿真和DIC测量的应变计算模式,得到与DIC属性一致的有限元比对数据,从而实现被测面全场变形的偏差估计。机匣刚度实验中肋板处的变形比对结果显示,网格节点的映射精度优于1×10-6mm,仿真变形和DIC变形的偏差云图与偏差曲线具有良好的一致性,且能够显示DIC测量偏差存在的具体位置,在未来航空发动机机匣及类匣体的研制和测试领域具有良好的应用前景。

基于异构网格数据映射算法的干式变压器多物理场耦合分析

为准确获得干式变压器热点温度及温度场分布情况,提出一种基于异构网格数据映射算法的干式变压器电磁-温度-流体多物理场耦合分析方法。首先建立了干式变压器实际物理模型,采用有限元法对其内部磁场进行分析,得到干式变压器铁心及绕组的磁通密度分布及磁场损耗分布;然后采用异构有限元网格间结构映射和加权插值算法,将磁场损耗映射至温度场-流体场有限元分析中作为热源,计算干式变压器温度场与流体场分布情况,实现了干式变压器电磁场-温度场-流体场的耦合分析;最后,实测结果和对比计算结果验证了所提方法的先进性和有效性。

临近空间飞行器多物理场耦合建模的网格映射方法

临近空间飞行器的研制面临许多复杂的问题和挑战,涉及总体、气动、结构、控制、防热、动力等多个学科和专业领域的相互作用、高度耦合的子系统。全系统、全流程的仿真验证与性能评估能够为设计工作提供重要依据,缩短研制周期。而气动、结构、防热等专业的仿真建模和模型解算基于有限体积法或有限元方法,依赖于不同的工具软件,且网格的划分方法不同。本文研究了临近空间高超声速飞行器多物理场耦合建模方法,研究并实现了异构网格耦合界面之间与耦合域之间的信息传递方法,从而实现了临近空间高超声速飞行器的多物理场耦合建模与仿真。

基于逆有限元法和网格映射的板材成型坯料优化

在金属板材成型中.坯料经拉延成型后得到无缺陷与无多余材料的零件.意味着坯料设计必须合理.由于坯料的非均匀流动和各向异性特性产生的凸耳与不均匀法兰,成型零件与目标零件存在形状差异.为获得合理的坯料,提出节点网格映射方法.结合逆有限元分析和增量分析,根据映射关系和材料点流动趋势优化坯料形状.为了验证提出的方法.分别对方盒件成型和某电动车B柱成型进行坯料设计.结果表明,对于较为复杂的工业零件,所提出的方法经过有限次优化后可得到合理坯料形状,所需的目标零件形状与采用合理坯料成型后的形状一致.

基于网格映射的非线性损伤累积研究

目前,非线性损伤的研究主要分为两类:一类为非线性损伤研究,通过在线性损伤累积理论中增加非线性因子来考虑非线性因素的影响;另一类为通过采用裂纹生成和扩展理论,直接求解物体的损伤过程。前者主要基于试验模型,计算求解效率高,但往往因实际受载与试验条件、实物与样件的不同而存在较大误差;后者主要基于物理模型,能真实体现物体的损伤过程,但理论较复杂,难以实现大模型长时间的非线性损伤累积过程。此外,这两种理论均未考虑物体卸载后几何变形、应力对再次加载后的损伤累积的影响。文章提出基于网格映射的非线性损伤累积方法,其通过显式非线性有限元计算出物体加载后的瞬态响应,然后通过网格映射得到物体回弹力等场变量,进而通过隐式非线性有限元求解获得物体稳态场量值,并将这些稳态场量值作为下次受载工况的初始条件。通过同样的循环计算方法,可获得物体的最终非线性损伤累积。该方法考虑了几何非线性等非线性因素的影响,实现非线性损伤的传递,并且可以避免使用经验公式,并且实现了长时间、非线性损伤累积过程的数值仿真。

网格划分对铸嘴型腔流场有限元分析的影响

采用四边形自由网格和四边形映射网格2种不同网格划分方法,分别对一种小型双辊铝铸轧机上的铸嘴型腔的内部流场进行了2维有限元建模和计算分析,并对这2种不同网格划分模型的计算结果进行比较,从对称性、收敛性和计算过程误差分析3个方面,证明映射网格方法是一种具有较高精度的网格划分方法,并从理论上对2种方法存在的结果差异进行简要分析。在流体有限元分析中,采用映射网格不仅有助于减少由于网格划分带来的计算误差,还能防止运算发散,有利于获得更精确的结果。当模型比较复杂,几何形状很不规则,无法在模型中全部采用映射网格划分时,要多使用映射网格,少用自由网格,以减少由于网格划分带来的有限元分析的误差。

ANSYS的网格划分在工程实例上的应用

利用有限元分析软件ANSYS在求解复杂工程问题时,常常主要时间花费在对分析对象的离散化和求解结果的处理上,网格划分是有限元分析的重要环节,也是影响分析精度和求解规模的一个因素。对ANSYS软件网格划分的主要方法和技巧结合工程实例来进行探讨,给出不同网格划分方法的适应范围、应用特点和注意事项。

渗流计算中求解浸润线的自由面适应网格方法

渗流计算中的浸润线计算属于自由面求解问题,传统的求解自由面方法,多为改变网格去适应自由面在迭代过程中的变化。提出了自由面适应网格方法,该方法与传统方法相反,即在迭代求解过程中不改变网格而是让浸润线不断地去适应网格,采用网格映射的方法去确定浸润线,直至最后达到允许精度,得到要求的浸润线分布。结果表明,该方法具有计算简单,编程方便,精度较高等优点。采用本方法时,如果采用加密网格或者高阶映射的方法则可以进一步提高求解精度。

复杂边界几何体的结构网格生成方法

高质量的结构网格能够有效地提高有限元分析的精度.针对受限于结构网格节点分布的特殊要求,使当前的结构网格生成方法无法直接应用于边界复杂的几何体这一问题,提出结构网格生成方法.对于边界复杂的多边形区域,依据边界顶点分类,在计算空间内将边界简化为规则形状,在简化的多边形区域内进行分割并填充结构网格,再将其映射回原区域;对于边界特殊的三角形、圆形区域,依据边界节点分布计算分割线,将原区域分割为简单的四边形区域组合,再对各四边形区域分别进行结构网格填充;对于不同区域网格的连接,将区域边界相连并设置棱边方向,通过转化相应的棱边方向矩阵得出棱边方向闭合的多边形边界,在多边形边界内填充结构网格形成不同区域网格间的有效过渡.实例验证结果表明,该方法稳定、高效,能够解决复杂边界几何体的结构网格划分问题.

剪力墙结构的自由网格划分

本文针对剪力墙结构提出了一种新的自由网格划分方案,使得剪力墙结构的有限元离散模型更加合理,从而提高有限元分析的精确性和可靠性。该方案以铺砌法自由网格算法为核心并联合几何拆分法和映射网格法,兼顾自由网格的通用性和映射网格的高效性,既满足各种复杂结构模型的要求,又提高网格划分的质量,并同时确保网格划分的速度,从而节省结构分析的总时间。