大口径管道远场涡流缺陷检测仿真建模

利用有限元分析软件ANSYS对大口径油气管道的远场涡流检测进行了仿真研究。根据远场涡流的特点,采取局部法进行三维仿真,即先对无缺陷的二维轴对称远场涡流模型做仿真,得到缺陷外围区域的磁场分布,再以此为边界条件对缺陷区域做三维仿真。该方案显著降低了模型的规模,提高了远场涡流缺陷检测仿真的效率和准确性,使得对大口径油气管道的远场涡流仿真得以在PC机上完成。

成形和焊接仿真工艺链的改进有限元模型

本文研究了一种成形和焊接虚拟工艺链的可行性。与其他制造工艺不同，本文中引入了一个可变的有限元模型。通过有限元法，可以输入模型并用来多次进行仿真。与单个工艺仿真相比，本文说明了应用成形和焊接仿真工艺链的必要性和重要性。每种仿真都有其特性和目的。因此，成形仿真有限元模型不同于焊接仿真模型。本文提出了一种形成焊接成形仿真的模型和获得仿真结果的方法。成形仿真结果作为焊接仿真的初始状态，从而可以建立回弹行为模型。焊接仿真中需要对模型作些小的调整以满足仿真的要求。用于综合仿真的材料是DC04钢；因此，为了获得理想的结果，必须要考虑材料的金相组织。为了进一步满足生产应用的需求，本文应用了商业有限元求解器进行了计算。这种组合方法用于不同实例中，并且对结果进行了验证和讨论。本文提出了成形和焊接仿真工件的瞬时变形行为，并与单纯焊接仿真进行了对比；在考虑初始成形仿真的焊接仿真中，对变形的结果进行了重大改进。

悬浮石墨烯薄膜的压力敏感特性建模与仿真分析

针对悬浮式石墨烯压力传感器设计缺乏定量分析方法的问题,本文采用有限元建模仿真方法,建立了矩形、方形和圆形等3种不同形状悬浮石墨烯薄膜的压力敏感特性模型,仿真得到了其压力-应变关系,然后进行了不同条件及与实测值的对比分析.对比分析结果验证了有限元建模仿真的准确性,表明3种形状薄膜中矩形薄膜的中心形变位移和应变最大,且二者随薄膜尺寸的增大而增大.上述结果为悬浮式石墨烯压力传感器的结构与性能优化设计提供了有效指导.

轮胎-路面三维力解析模型的建立与简化方法

研究轮胎-路面之间的三维作用力,对预测路面早期损坏、优化道路设计具有指导作用,同时也是分析车辆动力学性能、研制和改进整车控制系统的有效手段.文中利用ABAQUS有限元仿真软件,建立了轮胎与路面之间相互作用力与胎冠相对轮辋中心位移之间的力-位移多元非线性回归模型;该模型通过分析在三维力作用下轮胎不同位置处节点的变形和位移,实现了不同节点处的轮胎与路面之间作用力的求解,并通过改变充气断面尺寸、不同载荷下沉量等指标使模型有效性得到了验证,为设计并优化位移传感器的布局、提高测量结果的可信度,提供了理论依据.采用带有二次项的多元非线性回归模型对11.00R20载重子午线轮胎进行仿真计算.结果表明,在接地中心角θ不超过±15°范围内,回归模型的三维力预测值相对于预设值的误差不超过±2%.为在兼顾回归模型准确度的前提下,提高该模型的解算效率、降低由位移解算力过程的繁琐性,通过分析完整模型中各子项对力预测结果的贡献度,进一步提出了简化回归模型;当θ≤±15°时,各个节点处完整模型与简化模型均方根误差(RMSE)的最大值相差0.43 kN;当θ≤±9°时,两者差值减小至0.27 kN.分析结果表明,通过对安装在轮胎上的位移传感器所采集的数据进行处理,完整模型和简化模型均能实现轮胎与路面间相互作用三维力的预测和计算,但简化模型的适用范围比完整模型要窄.

基于有限元对机床动态特性优化的研究

以上海理工大学自主设计的机床移动部件实验平台为对象,以有限元模态分析数据为基础对整机的动态特性进行优化。对机床移动部件实验平台进行三维建模,进行有限元建模,在此基础上进行整机的有限元模态分析。得到机床移动部件实验平台的动态特性参数。结合有限元模态和实验模态的结果,分析实验平台的薄弱环节和设计的不足之处。以机床移动部件实验平台的第1阶固有频率为优化目标,对关键部件立柱进行筋板布局方式和筋板厚度尺寸进行了优化。

基于直升机ACSR的共振式作动器设计

为了扩大作动器的适用范围、获得高效动力放大系数,基于直升机ACSR的环境,设计了一种固有频率可调的共振式作动器。该作动器基于共振原理,主要由专门设计的梁结构、模组-质量块机构、电磁式作动器、支架以及轴承等组成。本文对该共振式作动器进行了结构设计、动力学建模、有限元建模仿真、性能试验和振动主动控制仿真:控制质量块的位置,以实现其固有频率的调节;通过性能仿真和试验,标定其调频范围以及输出力与输入激励之间的传递效率(放大系数);结合HHC控制算法以及LabVIEW仿真,将其应用于振动主动控制中。性能仿真和试验结果表明:该共振式作动器在结构固有频率可调节的同时,满足了高效放大系数的设计要求。同时,LabVIEW控制仿真也表明,其可根据不同外激励频率,切换不同的共振频率档位以应用于ACSR中。