永磁无刷直流电动机场路耦合运动时步有限元分析

提出一种适用于永磁无刷直流电动机的场路耦合运动时步有限元分析方法,解决了电机在非正弦供电时的场路耦合分析问题。电路中考虑了开关元件换流重叠过程和绕组中点的电位波动。给出了控制电路与电磁场方程耦合的时步有限元单元分析方法,采用改进的有限元运动边界处理方法——插值运动边界法解决转子运动问题。应用上述模型对1台无刷直流电动机的进行分析,计算结果和样机的实测波形吻合。该方法也适用于其他非正弦供电电机的场路耦合有限元分析。

多相感应电机场路耦合时步有限元分析

为解决多相感应电动机在非标准正弦供电时的场路耦合分析问题,提出一种用于多相感应电动机的场路耦合运动时步有限元分析方法。考虑变频器供电时SPWM波中的高次谐波,给出控制电路与电磁场方程耦合的时步有限元分析方法,采用运动气隙边界法解决转子运动问题,与机械运动方程相结合,可对电机的瞬态过程进行仿真。应用上述模型对1台五相感应电动机及其调速系统进行分析,计算结果与样机实验结果吻合较好。将解析法、场路耦合法的计算结果与实验结果比较,表明场路耦合法能充分考虑电机齿槽效应以及铁磁材料的非线性影响,与实验结果更接近。该方法也可用于其他类型的多相电机逆变器供电的场路耦合分析。

改进的一步模拟法及其在板料成形分析中的应用

研究了基于形变理论的板料成形一步模拟法(又称为反算法).采用由CST(ConstantStrain T riangu lar)薄膜单元和DKT 6(D iscrete K irchhoff T riangu lar)板单元组合而成的DKT 12壳单元,既可以考虑面内薄膜力的作用,也可以叠加弯曲效应对单元的影响.引入Barlat提出的6个应变率分量表示的塑性势函数,可以更好地描述板料面内各向异性.用弧长展开法获得初始解,并利用反向变形法对其进行改进,增强了求解的稳定性,提高了计算精度.盒形件的拉深实例证明,该改进的方法可以更为有效地模拟实际变形情况,分析结果具有较高的可信度.

两种拉深件毛料展开方法在“一步法”分析中的应用

给出基于势流原理和边界元法以及几何映射的两种拉深件毛料展开方法。在第一种方法中 ,势流原理可以近似描述拉深变形中凸缘区材料的流动 ,而通过拉深件不同高度的分层展开可以获得毛坯的外形轮廓。在第二种方法中 ,依据参考点到拉深件上所要展开点的截线长度和方位确定所要展开点在展开毛料上的位置 ,最终得到毛料展开形状。将按以上两种方法所得展开毛料用于“一步法”的分析优化 。

基于一步法的前门窗框加强板毛坯设计研究

毛坯设计在汽车板料冲压成形工艺设计中起重要作用,它直接影响工件的成形性。一步法将板料成形过程简化为一个简单加载的变形过程,并采用全量理论分析初始状态和变形终了构形。结合塑性变形理论和有限元技术,直接由工件反算出毛坯。并以某汽车的前门窗框加强板冲压成形为例,通过一步法获得初始毛坯的形状及尺寸,验证了一步法的快速性与准确性。

冲裁零件排样优化

本文提出了精确计算排样单元步长的新方法，与移步法相比，新方法具有大幅度缩短排样单元步长的计算时间的优点，从而进一步完善了冲裁零件的排样优化。

基于时步有限元法的多相无刷直流电动机特性仿真

提出一种适用于多相永磁无刷直流电动机的场路耦合运动时步有限元分析方法,给出了控制电路与电磁场方程耦合的时步有限元单元分析方法,采用插值运动边界法解决转子运动问题,并且应用上述模型对一台多相无刷直流电动机进行了仿真分析。仿真结果和实测波形吻合,实验结果验证了计算方法的正确性。

外台阶环闭式径向轧制轴向体积流动控制策略

外台阶环件截面变化程度大,实际轧制极易出现直径过大而截面形状充填不足的现象。基于典型的外台阶环件分析了该类环件的毛坯设计原则,提出了一种新的差速进给方式,即对环件大径段和小径段采用不同的进给速度,以确保材料在轧制中沿轴线方向无流动,确保外台阶环的良好成形。利用Abaqus软件模拟了传统进给下矩形截面环坯、两种台阶截面环坯和差速进给下台阶截面环坯的材料流动情况。结果表明,毛坯设计方法和新的差速进给方法是合理的。轧制后外台阶环件的截面形状和直径尺寸达到了要求。

台阶式凸模精冲工艺分析及数值模拟

采用平面压板的无齿圈精冲,可以有效降低模具制造成本,提高精冲材料利用率。但采用常规平面压板精冲很难获得较好的冲裁面质量。文章对常规平面压板精冲模具进行改进,通过采用台阶式凸模结构实现无齿圈精冲;采用DEFORM 2DTM软件对C20E-EN钢圆盘的台阶式凸模精冲过程建立轴对称模型进行有限元模拟,分析凸模台阶高度、台阶宽度和冲裁间隙等工艺参数对零件冲裁面光洁带高度和塌角高度的影响规律,获得了相对最佳工艺参数的配合方式。将模拟结果与台阶式凸模精冲实验结果进行比较表明,模拟结果和实验结果具有较好的一致性。

基于AUTOCAD的板材优化排样问题的研究

分析了在有限长、宽的整体板料上对单一冲裁件优化排样的方法、步骤及其关键技术 ,重点讲述了冲裁件排样单元的构造和冲裁步距的求解 。

一种新的基于BST壳单元的一步法

大多数使用壳单元的一步法公式都会借助初始构型为平板这一条件略去初始构型的曲率计算,并消去转动自由度,简化终态构型曲率和弯曲刚度矩阵的计算,以保持计算效率,但这也限制了一步快速模拟的应用范围。为此,引入无转动自由度的BST(Basic shell triangular)壳单元,通过单元片内四个相邻单元,方便地计算出初始和终态构型的曲率而无需简化。在此单元基础上,使用对数应变描述大变形,采用考虑厚向异性的全量弹塑性本构关系,通过极值功原理,推导出新的可用于非平面初始构型的一步法公式,将一步法应用范围拓展到一般的壳体成形。给出一个矩形管纯弯曲的算例,特别考察其断面畸变问题,并将新一步法模拟的结果与增量分析和试验的结果做比较,验证了其正确性。

一步成形有限元法在确定毛坯初始形状中的应用

一步成形有限元法,是从产品的形状出发,将其作为成形后工件的中面并对其离散,通过有限元方法确定在满足一定边界条件下,工件中的节点在初始毛坯中的位置。由一步成形有限元法可以得到对应的毛坯形状,通过计算毛坯结点到工件上的位移可得到工件上的应力和应变。此法计算速度快,不需要模具和工艺信息,建立分析模型简单,可用于板料成形设计早期,用来估计零件的成形性能。

扰动风作用下多段翼型流动的数值模拟及流动控制

运用有限体积法、双时间推进法、动态嵌套网格技术、网格速度法等数值技术实现了多段翼型在扰动风作用下的非定常流场的数值计算,并研究了襟翼摆动对扰动风下多段翼型上的气动力的作用和控制规律。首先,运用NACA0006翼型阵风响应的理论解对本文数值方法的可靠性进行了验证。然后,对带30%襟翼的GW-2翼型在具有垂直于来流方向的周期性扰动风环境下的气动力性能进行数值计算,结果表明:多段翼型的升力随时间亦呈现周期性变化,其周期变化频率与扰动风频率相同,升力的波动幅值与扰动风幅值呈正比关系。进一步地,通过改变襟翼的摆动幅值和摆动相位的办法,研究了襟翼运动对扰动风的作用和控制规律,结论是:针对一定频率的扰动风,运用适当幅值和相位的襟翼摆动加以控制。

飞机橡皮囊成形零件毛坯精确预示方法研究

橡皮囊成形是飞机钣金零件成形的主要方法之一,其初始毛坯形状的预示是橡皮囊成形中的一个难点问题。针对橡皮囊成形的工艺特点,提出了一种基于一步逆成形有限元法的飞机橡皮囊成形钣金零件毛坯快速精确预示方法。首先将设计好的飞机钣金零件作为最终构形,然后采用一步逆成形有限元法进行初始毛坯的快速反向模拟,最后将通过该方法获得的毛坯外形应用到实际飞机钣金橡皮囊成形中,实验结果表明该方法可以快速精确地预示出飞机橡皮囊成形钣金零件的初始毛坯形状。