有限元及工程软件课程思政探索及实践

有限元及工程软件是力学及相关专业重要的研究生专业核心课之一,已成为工程设计分析和科学研究中物理过程建模的重要计算工具。在课堂教学过程中加强课程思政,是高校提高人才培养质量的有效途径,对培养具有很强专业素质的“四有”新人具有重要意义。为加强有限元及工程软件的课程思政教学,根据课程内容及特点分析课程思政的必要性,确定课程思政目标,给出课程思政内容的教学设计,使课程内容与课程思政元素有机融合,同时探讨课程思政的教学实践方案,可为专业课程的课程思政教学提供借鉴。

基于有限元自主仿真软件的教学创新研究

随着数字化建设的不断推进,计算机辅助工程(Computer Aided Engineering, CAE)在各领域的应用也愈发广泛,将CAE仿真技术引入课堂,以数字化教学模式培养新时代具有创新能力的复合型人才已经成为教育发展的必然趋势。国外商用有限元仿真软件存在操作烦琐,无仿真基础学生一时难以上手等问题。国产自主开发的有限元仿真软件配有众多应用接口,凭借其操作简单、功能完善等优势脱颖而出,为CAE仿真与课堂教学的结合注入全新的活力。

基于Python语言和Abaqus软件的轮胎有限元分析结果自动后处理插件的研发

基于Abaqus软件的Python语言二次开发功能,采用录制并修改宏文件的方法,开发了一款轮胎有限元仿真分析结果自动后处理插件,用户只需选择要处理的Odb文件,按照需求指定输出数据,单击OK按钮,数据即自动保存到指定的文件夹中。所开发插件与Abaqus软件无缝连接,用户使用Abaqus软件对轮胎模型仿真分析得到Odb文件后,可直接在Plug-ins菜单下选用插件对数据结果进行整理,实现有限元分析结果的自动后处理,减少了数据提取和整理工作量,缩短了后处理时间,极大地提高了仿真分析效率。本研究成果可推广应用于其他有限元模型仿真结果的自动后处理。

大型工程有限元分析软件COSMOS/M的开发与应用

介绍大型工程有限元分析软件ＣＯＳＭＯＳ／Ｍ的性能、建模、分析计算与成果显示，并以实际工程非线性问题为例进行展开。

COSMOS/M 有限元程序在 Tokamak 装置设计中的应用

概述了有限元技术及其在Ｔｏｋａｍａｋ装置工程设计中应用的最新发展动态。对新一代面向微型计算机的大型结构有限元分析程序ＣＯＳＭＯＳ／Ｍ作了较全面的剖析，并给出了应用该程序对核聚变实验装置中大型机械结构强度分析的应用实例。

基于Cosmos/Works液压支架整架有限元分析

对适用于大倾角的液压支架优化设计技术进行研究,在对液压支架产品建立虚拟样机模型的基础上,按照MT312-2000试验标准,通过Cosmos/Works软件,主要分析支架在顶梁扭转载荷工况下的有限元分析,为支架结构的优化设计分析提供了参考。

基于COSMOS/Works的带式输送机传动滚筒的有限元分析

对输送机传动滚筒受力状况做了理论分析,运用有限元分析软件COSMOS/Works对传动滚筒进行了静力分析,得出滚筒在载荷作用下的应力和变形分布规律。分析结果表明,该传动滚筒的结构设计完全满足其强度、刚度要求。

基于COSMOS的滚筒体有限元分析与试验

针对现有电动滚筒的关键部件—滚筒体的设计计算复杂,无比较成熟的计算公式等问题,在选定了符合要求的电动机和活齿减速器之后,以SolidWorks为平台建立滚筒体的实体模型,并利用COSMOS软件进行了有限元静力和模态分析,找出滚筒体的应力、变形分布规律及危险截面位置,得到其固有频率和临界转速,为滚筒体的结构设计和动力学分析提供理论依据。初步试验结果表明,电动滚筒运转平稳,无卡滞现象及周期性噪声,最大噪声值不超过77dB(A),完全能够满足机电产品对噪声值的要求。

基于COSMOSWorks的还田机直刀有限元分析

利用有限元软件COSMOSWorks对不同秸秆粉碎直刀重心前移量进行分析。分析结果表明,重心前移5%～10%时刀具所受应力合理且安装孔应力取得最小值。通过理论计算,取中间值前移量的重心前移式直刀所受最大应力值未超出许用范围。通过对该直刀中心轴多点应力趋势跟踪分析得到:重心前移的直刀各点分布的应力降低,改善了安装孔处的应力集中,不仅可以提高其工作性能,且刀具不易损坏。

基于COSMOS的轻烃外输泵泵轴危险点的有限元分析

利用Solid/Works的COSMOS软件,对轻烃外输泵泵轴的危险点,在静态状态下,进行了有限元分析与强度校核。得出了不同工况条件下,泵轴三向应力图。通过分析计算,确定零流量工况时,泵轴在安装叶轮的轴肩处应力值最大,为整个泵轴的危险点。实践应用表明,有限元分析的结果是正确的。

基于COSMOS的并联机床有限元分析

针对新颖的五自由度五轴并联机床结构,在三维建模的基础上,借助有限元分析软件COSMOS,根据并联机床具有随位形变化而变化的动态特性,分析了该机床主轴在不同关键位置时整机的静刚度和固有频率。结果表明,机床具有良好的性能。

基于COSMOS/Works链锯链轮的有限元分析

以伐木链锯链轮为例,运用Solidworks对链轮进行虚拟设计,以COSMOS/Works有限元分析软件为平台对模型结构进行强度和刚度分析,从中及时发现设计缺陷并进行结构优化,提高了设计效率。

基于COSMOS/Works多功能锚杆钻机摆动机构的有限元分析

多功能锚杆钻机主要用于岩土锚固工程,其摆动机构实现钻机的多方位、多角度的施工。在对多功能锚杆钻机摆动机构设计的基础上,建立其三维模型,运用COSMOS/Works软件,主要进行摆动机构在侧向最高点和最低点施工情况下的有限元分析,为摆动机构的优化设计及生产制造提供了参考。

基于COSMOS的粉碎机主轴有限元分析

根据机械冲击式超细粉碎机的工作原理与工作过程,分析主轴参数和冲击过程载荷的变化,得出机械冲击式超细粉碎机的受力简化模型,利用COSMOS进行主轴有限元分析,为精确计算零部件强度和优化设计提供依据。

农业机械设计中有限元分析软件的应用研究

有限元法是一种求解复杂工程结构非常有效的数值方法,应用于现代机械工程领域,能够解决大量的设计与分析问题。将有限元分析软件应用到农业机械设计中,具有非常强的实用性。笔者以“农业机械设计中有限元分析软件的应用研究”为题,分析了我国农业机械设计现状,从有限元法的基本思想、基本步骤对农业机械的结构进行动态分析,并剖析了相关应用案例。研究结果表明,农业机械设计中应用有限元分析软件,可以减少产品试验成本,能够优化机械性能,缩短产品研发时间,农机设计的结构尺寸更合理,验证了有限元分析的科学性和可利用性。

应用有限元商业软件提高《材料力学》课程教学效果的教改实践与探索

新工科教育正在全国高校如火如荼进行,以加快我国从工程教育大国走向工程教育强国的快速转变。在新工科背景下,培养学生运用力学基本知识解决实际工程力学问题的能力变得尤为重要。作为最重要的工科专业基础课《材料力学》课程,力学概念多、公式推导过程繁杂。为解决这一教学挑战问题,北京石油化工学院力学教学小组坚持以学生为中心的OBE教学思想,开展了基于有限元商业软件驱动《材料力学》教学效果的教学实践活动,从翻转课堂、大学生创新研究训练计划UT项目、本科生学科竞赛与实践,以及本科毕业设计论文等几个环节,实践论证了该教学思想驱动下的教学成果,大幅提高了本校学生对《材料力学》课程的学习兴趣与热情,锻炼了学生的力学建模能力和分析能力,培养了学生解决复杂工程力学问题的实际能力。本文提出的基于有限元商业软件驱使的《材料力学》课程教改实践有助于全面提高学生的创新能力和终身学习能力,形成高素质的新工科型人才。

基于有限元计算的脱硫塔吊装强度分析

在脱硫塔吊装作业中,安装吊耳的部位承受着整个脱硫塔的重量,若其结构强度不够,会发生塑性变形,严重时可能会引发坠落事故。对此,以某脱硫塔改装项目为例,采用有限元方法分析并优化吊点的局部结构,使其满足吊装强度要求。结合生产实例,利用AM(Aveva Marine)软件进行脱硫塔一体化建模,得到包含材质信息的脱硫塔有限元分析模型。根据吊装方案和计算需求对该模型进行单元划分、载荷加载和边界约束,在此基础上利用FEMAP软件对脱硫塔在吊装过程中的结构响应进行有限元分析,结果表明吊装方案可行,脱硫塔结构响应满足强度要求。

基于有限元的桥基斜坡稳定性及支护措施研究

为研究桥基斜坡的稳定性及支护措施,文章以云南省昆明市某边坡工程为例,基于有限元数值模拟软件MIDAS GTS分析了边坡在不同工况下的位移变化特征,并提出锚索抗滑桩的边坡支护措施。主要结论为:(1)桥梁荷载使岩土体的粘聚力和内摩擦角发生劣化,位移变化主要集中在边坡中下部;(2)桥基边坡对地震所产生的动力荷载较为敏感,坡体内部的岩土体与桥基均易受到动力荷载的影响;(3)随着降雨持续时间的增加,边坡的最大位移由坡顶缓慢向坡底处移动,且位移量不断增加;(4)锚索抗滑桩改善了坡体的受力模式,进而使得边坡的位移量减少,起到了较好的预加固作用。

基于COSMOS／Works的构件有限元分析和网格划分的探讨

介绍了COSMOS／Works软件的有限元分析功能在结构静强度、刚度和安全系数等计算上的具体运用，并对网络格划分问题进行了探讨。运用COSMOS／works软件可以方便、快速、准确地对工程构件进行有限元分析，使工程设计人员从繁琐而又容易出现错误的强度与刚度计算中解脱出来。通过COSMOS／Works软件对构件的有限元分析结果可知，其运算结果与理论设计计算结果基本相符，其运算结果的精确度取决于有限元网格划分的精度。经过对比计算发现，其理论值与运算值还存在着一定的误差，分析结果不收敛。

基于COSMOS/Works的带式输送机胀套联接的有限元分析

胀套联接作为带式输送机中滚筒轴与轮毂之间的一种联接形式,具有其自身的优越性。通过建立胀套的有限元模型,利用COSMOS/Works插件的接触分析功能来检查胀套及其所联接的滚筒轴的应力和变形情况,从而选择合适的滚筒轴和确保其安装的精确性。并在此基础上比较胀套与其他联接的优缺点。