机床结构对流换热系数的参数化建模方法

热态特性分析是研究控制数控机床热误差的主要研究方法之一,而对热分析结果有很大影响的对流换热系数计算却是一个难点问题。在量纲分析的基础上,结合实验数据与多元线性回归分析,提出一种考虑环境温度与温差变化的机床结构对流换热系数的参数化计算方法,提高了对流换热系数和机床热分析计算的准确性与效率。以某机床滚珠丝杠进给系统为例,通过仿真计算与实验对所提方法的有效性进行了验证。

基于参数化建模的垃圾收运车机械手轻量化优化

为提升垃圾收运车机械手的静动态特性、降低制造成本,基于SolidWorks建立了垃圾收运车机械手的三维模型,利用ADAMS运动仿真软件对垃圾收运车机械手进行动力学分析,根据不同工况的运动情况得出位移、力、速度曲线;在HyperWorks中对机械手进行静力学分析,为后续优化提供条件;基于参数化建模,以体积最小为目标,保持变形和应力满足使用要求为约束,进行轻量化优化。优化结果表明,在强度允许的条件下,机械手总质量减轻了17 kg,减少了16.73%。

基于ABAQUS/Python的三维混凝土骨料参数化建模

通过ABAQUS中调用Python程序文件的方式提出一种新的三维多面体混凝土骨料模型的生成方法。利用向量判断法对骨料表面凹凸性进行调控,从而控制多面体的尖锐程度;同时,通过调整骨料体积分数以确保模型在空间分布和体积比例上的合理性与准确性。生成符合混凝土细观结构特征的骨料模型,具有较高的几何精度和参数化调节能力,为混凝土骨料复合材料结构的参数化建模和力学性能分析提供一种新方法。

S135钻杆接头螺纹三维参数化建模及力学特性分析

S135钢级钻杆在矿井勘探、探放水、瓦斯抽采等钻孔施工中得到了广泛使用。然而,由于钻杆接头螺纹承受轴向拉压、扭转、弯曲及其复合载荷的循环作用,导致接头螺纹的使用寿命远远低于其设计寿命,是整个钻杆结构中最薄弱的环节。因此,通过万能拉伸试验获得钻杆接头材料的力学性能参数,经计算转化得到其本构参数,对钻杆接头进行有限元分析。为了提高有限元分析效率,推导垂直于钻杆接头轴线的螺纹截面轮廓几何表达式,基于旋转、抬升、缩径和连接节点的设计思路,提出了一种考虑钻杆接头锥度和台肩的三维螺纹参数化建模方法,并根据单元和节点之间的关系开发了钻杆接头连接的参数化三维六面体网格建模程序,通过与交互式建模方法计算结果的对比验证了其有效性和可行性。此外,对上扣扭矩、压扭及压弯扭复合载荷作用下接头外螺纹的力学特性进行了分析。结果表明:3种工况下钻杆接头外螺纹上的应力近似呈现“浴盆”形态,第1螺纹牙上的应力最大;随着圈次的增加,螺纹牙上的应力迅速下降,最后一圈螺纹牙上的应力呈现上升趋势;在弯矩的作用下,螺纹牙上的应力具有非对称特征。在接头螺纹设计时,必须考虑井眼曲率的影响并且需要重点关注接头压缩边第1螺纹牙上的应力。

空间结构模型优化的弹性参数FFT-MA随机建模

快速傅里叶变换滑动平均(FFT-MA)法是一种灵活高效的随机建模方法,在地下介质高分辨率建模、复杂介质非平稳建模和不确定性评价等方面具有重要的应用价值。准确构建空间结构模型是利用FFT-MA方法生成合理的随机模型的关键。然而,以往对FFT-MA方法的研究并未提出准确构建空间结构模型的有效方法。为此,文中提出了一种有效的空间结构模型估计方法。该方法基于反演思想,通过最小化随机模型与测井数据和地震数据的空间结构差异,分别估计空间结构模型的纵向自相关长度和横向自相关长度。同时,为了优化空间结构模型的估计效果,在纵向自相关长度的反演过程中引入边界保护正则化,以提高反演的稳定性。此外,将地震约束引入模型优选以提高随机模型的稳定性。实验结果表明:该方法能够稳定估计地下介质的非平稳空间结构模型,从而建立准确描述复杂储层非平稳空间相关特征的高分辨率随机模型。与基于序贯高斯协模拟的随机建模方法相比,使用空间结构模型优化的FFT-MA随机建模方法能够有效刻画多种复杂地质构造从而实现复杂储层建模。

弧齿锥齿轮齿面建模和参数化设计系统软件开发

基于弧齿锥齿轮的复杂齿面设计和实际啮合情况,提出一种利用齿廓成型刀具的齿廓建模方法,能有效实现弧齿锥齿轮齿廓的精确建模.以弧齿锥齿轮为主要建模对象,提出自动化建模及装配方法,开发一种参数化设计系统软件.该软件能够实现弧齿锥齿轮的自动化快速建模和装配,缩短建模时间,提高设计质量与效率,有助于推动产业数字化转型,发展高端装备制造业.

基于几何语义铁路隧道参数化建模研究

研究目的:为提高铁路隧道BIM建模效率及铁路隧道参数模型的通用性,解决商业BIM软件内置几何约束表征对二次开发参数化隧道建模的限制问题,本文基于独立几何语义对铁路隧道参数化建模进行研究,构建铁路隧道优化参数建模流程,发展相应的参数化算法,并采用开源几何造型库进行实现。研究结论:(1)提出了一种铁路隧道参数化建模流程与铁路隧道实体模型生成方法;(2)基于几何语义对铁路隧道横断面进行分解,确定了描述横断面所需参数;(3)确定了三种横断面轮廓分段形式下的参数关系,提出了一种优化铁路隧道参数化算法;(4)基于Open Cascade开源几何造型库,实现并验证了该铁路隧道参数化算法的优越性;(5)本文提出的铁路隧道参数化算法不受常用建模软件内置几何约束表征方式的限制,可直接绘制隧道断面轮廓并生成三维实体模型,能满足铁路隧道实体建模需求,提高铁路隧道实体建模效率与铁路隧道参数化建模的通用性。

风电NACA63418翼型参数化建模及优化

风力发电机的风轮气动效率与优良翼型的气动性能密切相关。以风力机传统翼型为研究对象,结合翼型参数化建模及自适应遗传算法,寻优搜索得到高性能优化翼型。比较了CST法和改进的Hicks-Henne型函数法对于NACA63418传统翼型的拟合精度,进而选用Hicks-Henne型函数法对NACA63418翼型进行参数化建模。通过自适应遗传算法和XFOIL软件耦合实现翼型气动特性的自动计算,提高翼形的设计效率,为翼型的理论设计拓宽了思路。

基于SolidWorks的钢丝绳参数化建模系统

针对空间结构复杂的钢丝绳,设计和建模过程较繁琐的问题,对SolidWorks进行二次开发,实现钢丝绳快速参数化建模。该方法首先对特定型号钢丝绳参数方程和扫掠所需法平面圆进行计算,对计算结果进行编程化处理,基于Visual Studio编程平台,利用VB.net语言和对应API函数,实现钢丝绳快速参数化建模。以弯曲状6×7+IWS钢丝绳为例,对钢丝法平面圆的参数方程推导过程进行了详细介绍,一键绘制了弯曲状6×7+IWS钢丝绳模型,对所建模型进行有限元分析,验证所得此建模方法所建模型精确可靠,可提高钢丝绳建模效率,具有一定实用性。

基于CST参数化方法的风电叶片翼型建模及软件实现

在风电叶片翼型的气动设计优化研究过程中,CST参数化方法能够通过较少的几何设计变量来表现出翼型的几何形状。为提高该参数化方法的拟合精度,分别针对CST参数化方法中形函数在选择不同次数时的拟合精度进行计算和讨论,并通过计算机编程语言完整地实现CST参数化。以叶片NACA4412为例,将利用CST参数化方法处理后的翼型导入CFD软件进行气动仿真,将其结果和原始翼型气动仿真结果进行比较,结果表明,两种翼型呈现近似的气动性能,验证了形函数最优次数的准确性及CST参数化方法的编程可行性。

基于APDL的船用电梯井架参数化建模与仿真

基于APDL软件,对船用电梯井架进行参数化建模和有限元分析,实现了电梯井架的快速设计、优化和分析。具体方法是采用多面体拼接法对电梯井架进行几何建模,然后定义参数化变量,通过改变参数化变量的值来实现电梯井架的参数化设计。最后利用有限元分析方法对电梯井架进行仿真分析。结果表明,该方法能够提高设计效率,减少制造成本,同时也能保证产品质量。因此,在电梯井架的设计和制造中具有一定的应用价值。通过调整参数、进行工程设计的优化,可以在设计阶段找到成本效益最佳的设计方案,从而避免了在后期制造和维护过程中出现意外的高成本,帮助预测维护成本和整个产品的生命周期成本。

公路工程中BIM参数化建模与智能管理技术研究

为探究公路工程中BIM参数化建模和智能管理技术的实施与应用情况,本文结合当今BIM参数化建模研究现状,通过案例分析的方式,利用Revit、Airoad、Navisworks等软件,深入研究了BIM参数化建模以及智能管理技术在公路工程中的实际应用。研究结果表明,在公路工程领域,BIM的参数化建模使设计速度提高了30%,同时设计错误几乎消除。在施工管理效果上,施工模拟帮助项目团队预见并规避了多个潜在问题,施工阶段的时间缩短了20%,成本节约了15%。

基于参数化建模的负泊松比微结构性能分析与优化

为提高分析微结构单胞结构参数对其力学性能影响的效率,提出一种基于ABAQUS二次开发的参数化建模方法。该文以双箭头负泊松比微结构为研究对象:基于ABAQUS二次开发设计参数化建模的图形用户界面(GUI),且采用3D打印方法制造样件开展准静态压缩试验,以验证上述参数化平台所建立有限元模型的准确性;基于此,建立峰值力和比吸能的响应面模型,采用NSGA-Ⅱ多目标遗传优化算法,以峰值力最小、比吸能最大为目标,以θ_(1)、θ_(2)、T_(L)、T_(M)为设计变量,对微结构的冲击性能进行优化,获得最优的微结构拓扑参数。与优化前微结构的冲击性能进行对比分析,结果表明峰值力降低了14.36%,比吸能增加了33.72%。

飞翼无人机外形与进排气几何一体化参数化建模

飞翼布局是无人作战飞机的优先布局方案,其特点是机体与发动机进排气系统高度融合。针对飞翼式无人作战飞机概念方案快速几何建模需求,提出一种飞翼机体外形和进排气几何外形的一体化参数化建模方法。基于类函数/形函数方法,建立飞翼机体和进排气几何外形的参数化数学模型;确定关联的外形参数和关联控制规则,实现飞翼外形参数与进排气几何外形的匹配;将所建立的模型与CATIA二次开发方法相结合,实现飞翼式无人机概念方案三维几何模型的自动生成。结果表明:针对不同的进排气方案,本文方法能自动调节飞翼外形,匹配进排气系统的几何外形,有效地提高了飞翼式无人作战飞机概念设计的效率。

基于Revit的地铁铺轨参数化建模及工程应用

文章以广州地铁十四号线二期工程轨道铺设项目为工程背景,基于Revit软件开展了地铁铺轨参数化建模研究,完善了地铁轨道及附属部件的参数化族库,实现了地铁轨道模型的快速搭接工作。研究结果表明:开展的地铁铺轨参数化建模显著提升了地铁轨道构件的建模效率,降低了建模出错率;基于地铁轨道参数化模型可以提高地铁轨道工程三维模型的装配和搭接效率,加快施工进度。

三尾船型参数化建模及型线优化设计

文中以某型三尾船为研究对象,采用CAESES软件进行全参数化建模,通过改变控制船体曲面的设计变量,基于布置约束以及静水力约束以三尾船的总阻力作为优化目标,对其首尾型线进行优化.结果表明:该船型在设计航速下的总阻力得到了有效降低.

基于ABAQUS的金属结构损伤导波监测参数化建模的二次开发

由于导波的结构损伤识别与定位研究存在着样本数据严重不足的问题,需通过数值仿真产生大量虚拟数据样本。为了提高有限元建模和数据提取的效率,基于Python语言的ABAQUS二次开发功能,完成金属结构损伤导波监测参数化建模工具的开发,实现有限元模型前后处理的自动化。利用该工具研究裂纹长度对Lamb波信号特征的影响,并与现有结论进行比较,验证了参数化建模工具的可靠性。

基于参数化建模的涡轮叶片气热耦合分析方法研究

气冷涡轮的出现使得航空发动机涡轮前温度可以进一步提高,促进了高性能航空发动机的飞速发展。然而随着复杂的内部冲击、扰流强化换热、对流气膜、致密气膜喷淋等冷却形式在涡轮部件上得到应用,冷气与燃气之间的相互作用也越发复杂。为对复杂冷却涡轮叶片的流动和传热耦合影响进行快速、精细化评估,本文建立了一种参数化建模方法,针对GE E3高压涡轮一级导向器进行高保真几何建模和气热耦合仿真。分析结果表明,该参数化建模方法可实现复杂气冷涡轮叶片的高保真几何建模,获得较高的气热耦合计算精度。同时通过详细分析获得了大量的涡轮叶片内部流动换热细节,可支撑高温涡轮叶片的精细化设计。

矿山三维巷道参数化建模方法研究与应用

矿山巷道三维可视化作为数字矿山的一个重要组成部分,是开展相关应用研究的基础。针对当前巷道三维建模人工干预高、过度依赖建模软件等问题,提出了矿山三维巷道参数化建模方法。对于部分巷道转折处、分叉口处缺少导线点的情况,通过巷道数据处理,基于搜索算法进行虚拟导线点的补充插值,构建了巷道空间拓扑网络模型。针对巷道空间拓扑网络模型,根据任意2条相交巷道沿角平分线对称的特点,采用基于角平分线对称的建模法,解决了巷道相交处、分叉口处的连通性问题和平滑拼接问题;通过集成方法实现了不同形态断面巷道的集成建模,从而实现了矿山三维巷道网络模型的自动化构建。以典型矿井的实测数据为例开展了应用研究,结果表明:巷道空间拓扑网络模型各个导线点处拓扑连接关系正确,矿山三维巷道模型在巷道相交处、分叉口处连通性和平滑拼接良好,该模型能够直观地展示巷道真实形态和巷道之间的空间关系,为矿山管理者和生产者提供重要的数据信息,方便进行辅助决策,对于矿山安全生产及智慧化管理具有较好的参考意义。

基于参数化建模的控温包装传热仿真系统开发

目的开发控温包装传热仿真系统Tpackage,通过参数化建模和传热仿真,对控温包装的保温效果进行有效分析。方法以典型控温包装为研究对象,基于OpenCASCADE、QT与VTK设计控温包装参数化建模模块;分析包装内外热量传递规律,开发控温包装传热求解器模块。集成2个模块实现控温包装的参数化建模和传热过程的数值模拟。结果使用Tpakcage在30、40℃2个环境温度下对2套控温包装系统(TC1、TC2)进行传热仿真,并采用Comsol进行同条件模拟,产品测温点到达8℃所经过时间的最大误差分别为7.04%(TC1-30℃)、9.87%(TC1-40℃)、8.82%(TC2-30℃)、9.73%(TC2-40℃);在30℃条件下进行实际验证实验,通过Tpackage进行同条件对比验证,产品测温点到达8℃所用时间的最大误差为9.47%。结论Tpackage能够实现典型控温包装的参数化建模,并有效评估控温包装的温度场分布。该研究可为控温包装优化设计提供参考,提高控温包装设计效率。