MODEL B-I FOR MACRO RECTANGULAR ELEMENT AND PROBLEMS OF INFLUENCE SURFACE FOR PLATE STRUCTURES

Model B-I for marco rectangular element is presented for the first time in this paper. To establish the influence surf ace for resultant R of bending plates, a number of generalized distributive loads q are defined. It is shown by numerical examples that Model B-I and the formula for the generalized distributive loads advanced in this paper are featured by high accuracy, low memory space and flexibility in practical application, and that they are especially effective for plate structures subject to moving loads, such as the two-dimensional continuous plates of highway bridges and the flat stabs in piled jetty engineering.

适用雷达外场测量的近地多路径效应抑制方法

针对雷达在外场低空测量目标过程中受到的多路径效应问题,提出基于吸收阵元装置对多路径效应进行抑制的方法。对雷达工作时的电磁波发射和接收过程进行分析,引入3具有较高吸波效率的吸收阵元装置,并合理设计装置参数。结合飞行目标理论方程,建立吸收阵元布设模型,形成能够覆盖低空飞行目标全弹道的连续抑制区域。试验表明该方法可改善外场测量设备的使用环境,有效抑制雷达在静态校准与低空动态目标测量中的多路径效应。

异形空间钢楼梯结构设计

随着建筑日益向高品质方向发展,各种造型新颖的楼梯应运而生。结合启迪设计大厦六折空间曲桥楼梯和四折弹簧空间楼梯等,介绍了异形空间钢楼梯设计在边界条件的确定、结构布置、受力特性、分析方法、构造细节、中间约束和支座设计、舒适度验算等方面与普通楼梯的区别和特点,以及异形钢楼梯荷载试验,可供异形空间钢楼梯结构设计参考。

基于多粒子群协同的环境污染传感监测点布置优化研究

当前环境污染传感监测点布置受到多个约束条件的限制,导致监测质量下降,因此研究基于多粒子群协同的环境污染传感监测点布置优化方法。首先建立模糊-物元综合评价模型,利用该模型确定区域污染物浓度。其次确定环境污染传感监测点布置优化目标函数,并设置建设成本、区域地形、人口布局和空间覆盖效率等约束条件。最后采用多粒子群协同优化算法求解目标函数,实现环境污染传感监测点的优化布置。实验结果表明,所提方法可准确地监测区域内的污染物浓度变化情况,监测点布置结果较为合理,实际应用效果好。

基于BIM的喷淋喷头间距校核算法研究

自动喷水灭火系统是最有效的建筑自动灭火系统,喷头布置间距是其重要的设计参数。近年来,随着建筑信息模型(BIM)技术的发展,基于BIM的自动审查也成为发展趋势。在此背景下,研究了一种基于BIM的直立型、下垂型喷头矩形布置间距的校核算法。通过提取模型信息,对模型喷头按与配水管平行方向和垂直方向所在直线分组和排序,并考虑两种特殊情况进行拆分后,即可计算得到喷头间距。同时,通过包含2535个喷头的实际项目模型对算法进行测试,可以在35s内计算并定位不合规的喷头间距,效率和计算准确性满足需求。

基于快速有限元的永磁电机绕组涡流损耗半解析高效计算

随着永磁电机朝着高效化和轻质化方向发展,其功率密度和转速越来越高,使得绕组交流铜耗增加,从而导致电机局部过热、效率降低。该文以永磁电机为研究对象,着重研究绕组涡流损耗的产生机理及计算方法,提出基于快速有限元的绕组涡流损耗半解析算法。首先,介绍借助快速有限元提取槽漏磁的方法,并构建导体排布模型;其次,推导了导体涡流损耗的低频和高频解析计算方法,并通过搭建基于Matlab和开源有限元软件FEMM的仿真平台将提出的半解析方法予以实现,并与传统商用有限元软件仿真结果进行对比;最后,通过实验进一步验证了其准确性。结果表明,该方法的计算速度提高了近100倍,在较大频率范围内误差小于5%。

弱刚性薄壁件夹具布局优化方法研究概述

弱刚性薄壁件因其重量轻、强度高等特点被大量应用于航空航天、汽车等工业领域,但是同时也存在厚度小、刚性弱,在制造过程中极易发生变形的缺点。而夹具布局设计是减少薄壁件制造变形、保证其制造质量的一个非常重要的因素。传统的薄壁件夹具布局设计依赖于工程师的直观判断和经验积累,速度慢、成本高、设计随意性大。随着计算机技术的不断提高,国内外学者先后应用有限元仿真、数学规划、智能优化算法以及代理模型等理论和方法对薄壁件夹具元件的布局进行优化设计,取得了大量研究成果。根据目标函数的建模方法以及所使用的优化算法对相关研究进行了系统的分类讨论,并详细分析了各个建模方法和优化算法的优缺点。最后对弱刚性薄壁件夹具布局优化方法的相关研究进行总结,并提出了相应的研究建议。

散货船双层底纵桁板缝布置和尺寸优化设计

[目的]为提高有限元结构强度校核效率,减少尺寸优化迭代成本,提出散货船双层底纵桁的板缝布置和尺寸优化方法。[方法]首先,基于理论公式论证子模型技术的可靠性,提出双层底纵桁优化设计的多工况筛选方法。然后,以某散货船双层底纵桁为例,对纵桁进行板格划分,以板格厚度为变量、《散货船和油船共同结构规范》(HCSR)的许用应力为约束条件进行尺寸优化,用穷举法列举所有板缝布置方案对优化后的板格厚度进行合并,选出重量最轻的板缝布置优化方案。最后,基于HCSR舱段有限元计算的屈服强度要求,对上述散货船双层底纵桁需加强的区域进行板缝布置优化,在此基础上,采用尺寸优化方法实现满足屈服强度要求的结构尺寸优化。[结果]结果显示,采用提出的基于尺寸优化的板缝布置优化和结构加强方法能减轻优化区域重量4.9%。[结论]所提方法能有效减少人为有限元加强时的随机性,优化有限元结构加强方案,减轻结构加强重量。

结构尺寸对316L矩形波纹管液压胀形的影响

目的掌握结构尺寸对矩形波纹管液压胀形的影响规律。方法利用有限元平台Abaqus/Explicit建立316L矩形波纹管的三维有限元模型,对其液压胀形过程进行数值模拟分析,并利用实验验证有限元模型的正确性,基于单因素法研究长宽比、过渡圆角半径及波距对矩形波纹管成形质量的影响。结果综合考虑成形波高、壁厚减薄率及周向轮廓3个指标,获得了长宽比、过渡圆角半径和波距对波纹管成形的影响规律,并给出了各参数对不同指标影响的显著性。结论随着长宽比的增大,长边壁厚减薄率明显减小,圆角与短边的壁厚变化不大,并且不同长宽比波纹管的成形轮廓均在圆角段上低于设计值,在直线段上高于设计值;增大过渡圆角半径更有利于圆角段的贴合,且有利于降低周向壁厚减薄率;波距对波纹管的壁厚减薄率影响显著,波距较小时,波峰上有明显的增厚现象,随着波距的增大,波峰上的增厚现象逐渐消失并开始减薄,波纹管周向波高增大,直边波高容易超出公差范围,可以通过降低成形内压或减小模片间距将波高修正到公差范围内,获得合格的波纹管产品。

单圈孔矩形布置的大断面冻结稳态温度场解析解

温度场是人工冻结理论的重要研究方向,也是评估冻结壁力学状态和封水性能的基础。对于周圈封闭布管形式的温度场,目前仅有规则环形条件下的解析解,包括单圈布置和双圈布置。但实际冻结工程中冻结管矩形布置也十分常见,特别是地铁车站冻结暗挖工程,其温度场尚无解答。根据冻结管矩形和环形布置的几何一致性,基于4根冻结管模型首先提出了矩形布管问题的“以圆代方”求解方法。进而结合稳态导热控制方程的边界可分离特性和势函数叠加原理,求解了8根管矩形布置和多根管广义矩形布置的温度场解析解。通过对比瞬态数值计算结果和模型试验结果,验证了解析求解方法的正确性和解析解的适用性。结果表明,矩形布管的温度场等值线在靠近冻结管圈径处显示出高度的矩形分布特征,随着计算点远离冻结圈,等温线逐渐向圆形转化。矩形冻结壁内侧发展速度大于外侧,内外0℃线内温度场受矩形布管影响显著,在冻结设计时应合理考虑冻结管布置形状对冻结壁几何特征的影响。

基于有限元模型的改造多格矩形水池底板内力计算分析

结合工程实例,对加隔墙改造前后的现状多格水池构筑物进行了基于Winkler假设有限元建模分析,将底板内力计算结果与工程设计计算中的净反力直线分布假设的计算结果对比。针对上述成果,分析了两种假设计算的优缺点,给出了改造前后不利工况下弯矩包络结果。

基于样条曲线的类矩形盾构隧道无单元自动建模与离散算法

介绍一种基于样条曲线建模的无单元数值模拟方法。利用NURBS快速、准确、参数化表达异型几何优点,在CAD中建立类矩形盾构隧道管片的样条曲线模型,进一步基于自动疏密映射技术布设结点,构建离散的无单元参数空间。在映射生成的参数空间中建立无单元形函数插值,使数值积分与场函数近似不再受制于网格剖分与几何边界形式,克服了有限元模型在复杂异型几何中对网格和单元的依赖性。对于类矩形盾构隧道管片的不规则圆弧边界结构,计算方法实现了由CAD设计模型到无单元数值离散模型的无障碍转化,提高了隧道结构设计计算的效率。

带性能约束的矩形图元布局优化模型及不干涉性算法

本文讨论了以航天卫星仪器舱布局优化设计为背景的、带性能约束的矩形图元布局优化模型及不干涉性判别算法,主要讨论了模型的性质,并将这一模型转化为带反凸约束的凸规划问题。应用文献(4)给出的最优性条件及定界锥分拆算法,可求得带性能约束的矩形图元布局优化问题的全局最优解。

矩形图元下料问题的优化模型

本文对下料问题中的一刀切原则给出了一个数学描述 ,从而给出了一个关于矩形料板约束二维一刀切下料问题的优化模型。

基于钣金工艺的机械设备造型设计研究

针对机械设备造型的美观性和钣金加工特征,研究机械设备产品在钣金技术生产条件下的工业设计方法。通过分析设备造型设计中需要考虑的造型美、成型工艺及生产成本控制等因素,提出大块面分色处理方法和小块面的分缝及棱边设计原则,同时从成本控制角度考虑钣金的排料优化方法,得出机械设备造型设计的方法。以数控铣齿机为例,对机械设备造型设计方法进行验证。

面向结构化布局设计的产品布局多色模型

为实现产品原理方案向结构化布局映射,提出产品布局元层次关系网及产品布局多色模型.首先在布局模块及其属性关系网的基础上构建布局元层次关系网;然后应用多色集合的个人颜色、统一颜色,给出产品布局元层次关系网的数学描述,形成产品布局多色模型,并提出推理算法;再利用个人颜色、统一颜色之间的围道布尔矩阵推理原理,进行产品结构布局设计过程中功能—运动分配—布局模块之间映射过程的形式化描述.应用该模型进行结构化布局设计,可有效地支持产品结构布局设计的公理化;最后在Pro/E平台中利用VC.net 2003工具进行二次开发,并以数控机床结构布局设计为例验证了文中模型和设计方法的可行性和有效性.

基于自动有限元建模的民机机翼结构布局优化

针对民用飞机中广泛采用的双梁式机翼结构,以机翼结构纵向构件(长桁)和横向构件(翼肋)的数量为参数生成机翼CAD模型,然后基于Patran的PCL(Patran Com-mand Language)语言,根据整体模型分割、局部模型编号、局部网格控制、整体有限元生成的思路,实现了以纵向和横向构件的数量变化为基础自动进行机翼结构有限元模型的构建及分析,并将上述流程集成到机翼结构的布局优化中.最后参照某大型民用飞机的机翼外形尺寸建立了CAD模型,以机翼的静强度、刚度和蒙皮稳定性为约束,以机翼结构质量最低为目标,对上、下蒙皮长桁和翼肋数量进行了优化.优化后的布局使机翼结构质量降低了10.1%,表明了布局优化方法的有效性和可行性.

矩形隧道结构的地震动力破坏研究

为深入研究地震作用下矩形隧道结构的动力响应变化规律,得到隧道结构的失稳破坏机制,通过建立土-隧道结构协同作用的整体力学模型,采用大型室内振动台实验与有限元数值计算对比分析的方法,重点探讨了地震作用下土-隧道结构整体力学模型的加速度时程、频谱特性、位移及土压力等方面的力学响应。研究发现:振动台实验与数值模拟计算的结果变化规律基本吻合,隧道结构整体表现为4个角受力最大;随着台面输入地震波峰值加速度的增大,土压力也逐渐增大,且隧道结构中部受土压力的影响最大;隧道结构的底板以及拱腰部位产生的位移最大,容易引起隧道结构的动力失稳,可对隧道结构受力薄弱处加强加固和采取抗震措施,提高隧道结构的稳定性与安全性。

三维四向编织复合材料改进模型弹性性能计算

针对三维四向编织复合材料,在改进的矩形截面单胞模型的基础上,考虑了相邻纤维束之间的界面粘结效应,推导了单胞的几何特性与编织工艺参数之间的数学关系,并且采用ANSYS软件建立了实体有限元模型,得到了等效弹性性能参数;之后,分析了各工艺参数对弹性模量的影响规律.通过有限元计算的材料弹性性能常数与试验数据符合较好,较为真实地模拟了该材料的细观结构,对三维编织复合材料的设计和工艺具有一定的参考价值.

特高压工频无局放试验变压器外电场模拟计算分析及试验布置优化

多级串级式无局放工频试验变压器是特高压设备研制和试验必不可少的试验设备。为此,对典型的串级工频无局放试验变压器成套设备的外电场分布开展了研究,进行了有限元法数值计算。分别讨论了变压器布置于理想户外、室内距墙10m和距墙7m这3种工况下场强分布特点以及最大场强随净距增加的变化规律,分析了工频无局放成套设备自身结构对最大场强的影响。在特有的计算条件下,比较分析3种不同分压器屏蔽顶罩型式下的场强分布。在顶罩圆环半径和球半径相近时,双环屏蔽优于孤立球屏蔽,且屏蔽圆环截面半径越大,最大电场强度越小。通过分析空间电场分布的特点,得出其它试验辅助设备和空间杂散物项发生悬浮放电的规律。当接地杆与该变压器相对距离>10m时,一般不会发生空间悬浮电位放电;在计算模型中,灯具尺寸越小,对空间电场的影响越小,当灯罩半径>10cm时会发生局部起晕。最后对试验空间的优化布置给出合理化建议,其可作为试验大厅设计和试验设备布置的参考依据。