基于SPH/FEM耦合算法的土壤切削仿真与研究

ANSYS/LS-DYNA仿真软件,采用SPH/FEM耦合算法模拟旋转刀具切削土壤作业过程。在Solid Works中建立刀具—土壤模型,用ANSYS/LS-DYNA进行前处理,修改K文件建立耦合模型,在LS-PREPOST中查看LS-DYNA9 7 1求解结果 ,对数据进行二次处理,分析作业过程能耗变化及应力分布,为后期优化刀具提供依据。文中土壤本构模型采用MAT_147(MAT_FHWA_SOIL)材料,对材料屈服准则进行详细阐述,相比标准MohrCoulomb屈服准则,修改后的Mohr-Coulomb屈服准则引入了修正系数Ahyp,分析了Ahyp取值对屈服面的影响,得出Ahyp与土壤内聚力和内摩擦角关系;阐述SPH算法和SPH/FEM耦合算法,分别用FEM算法、SPH算法和SPH/FEM耦合算法模拟土壤切削过程。结果表明:在土壤切削前期,网格没有发生畸变时,3种方法模拟结果相近,随着有限元网格发生畸变,FEM算法产生了误差,验证了SPH/FEM耦合算法在土壤切削仿真过程中的可行性与准确性。

三维SPH-FEM耦合算法在熔渣离心雾化过程的应用

采用SPH-FEM耦合算法模拟了熔渣离心雾化过程。通过比较相同条件下的实验和计算结果,验证了该算法在离心雾化仿真过程中的适用性。研究了熔渣流速、转盘转速、转盘直径对熔渣粒度分布的作用规律函数,据此得到了熔渣离心雾化系统的优化方案。

SPH-FEM耦合方法在切削加工数值模拟中的研究

针对SPH与FEM的各自特点,采用SPH与FEM耦合的方法进行切削加工数值模拟。在变形比较小处采用FEM,以提高计算精度和效率;在变形较大处采用SPH,以避免网格畸变造成计算困难。在ABAQUS软件环境中,建立了弯颈刨刀对45号钢切槽的SPH-FEM耦合模型,模拟了刨削过程材料的应力、切削应力,验证了耦合算法的有效性。

超磁致微致动器能量耦合转换有限元分析

根据超磁致材料(giantmagnetostrictivematerial,GMM)磁-机耦合能量转换的本构关系,采用有限元(FEM)耦合迭代方法,设计了超磁致微致动器,研究了超磁致介质的力学特性(应力、应变)与磁学特性(磁场强度、磁感应).对算法的考察分析表明,不同类型负载下FEM耦合迭代算法均具有良好的收敛性能.将FEM耦合迭代计算的理论结果与实验结果作了比较,两者比较吻合.对不同预压力下器件的响应特性进行了分析,结果表明,在6MPa预压力下,致动器具有较好的线性和较大的应变量,二者取得较好的折中.

滑坡下成品油管道力学响应研究

针对于管道横穿滑坡体存在的潜在危害,基于光滑粒子流体动力学与有限元耦合算法(SPH FEM)构建土管油完全耦合模型,综合考虑材料、几何及接触非线性,分析土管油作用机制,并探讨滑坡体位移、埋深及径厚比等主要因素对管道力学行为的影响。研究表明,相比于简化为内压的油管(存在内压的空管),当考虑管内成品油存在时,均存在滑坡作用下管道典型的损伤行为,但在满管输送工况下,管内成品油的作用由滑坡初始时刻的“抗变”转变为“助变”,且对管道位移形变产生更大的影响,与简化空管相比,其位移增加了10.63%(应力增加了4.96%);随滑坡体位移、滑坡规模的增大及埋深的减小(对于敷设于滑坡中部的管道),会产生更大位移及塑性形变区域;对于穿越滑坡区的管道,可适量增加壁厚以增强管道极限承载能力。研究所得成果可为保障管道安全运行及滑坡灾害下管道防护给予理论指导与技术支持。