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。

基于参数映射的螺栓结构有限元模型构建方法

文章提出一种基于参数映射的螺栓结构有限元模型构建方法。将螺栓的不同区域进行几何分块,有效简化了螺栓整体结构的几何复杂程度,间接提高网格划分的精度和质量。针对螺栓结构中主要受力区域即螺纹结构进行精细化网格划分,引导生成高精度的螺纹结构体网格,实现通过设计参数快速引导螺栓结构几何模型自动生成的过程,并实现螺纹接触面的自动化建立,有效地提高螺栓结构建模效率,满足螺栓组件局部强度仿真需求,为多型号超级螺栓组件的快速选型提供有效的模型输入。通过实例,验证所提参数化建模流程的有效性与可靠性。

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%。

不确定转子系统动力学降阶模型构建与模型散度参数辨识

在航空、航天、船舶等领域的实际工程转子系统中,广泛存在高维复杂的非线性系统。在航空发动机转子系统、燃气轮机转子系统等重点研究领域,通常还难以对高维复杂非线性系统进行直接的数据处理和分析统计。针对不确定性转子系统的模型维度较高等问题,提出了一种模型不确定性动力学降阶计算模型构建和模型散度参数辨识方法。首先,根据确定性动力学模型和静态矩阵降阶方法,完善了确定性动力学降阶模型;然后,基于随机矩阵理论和非参数动力学建模方法,提出了不确定性动力学降阶模型;最后,利用系统确定性模型的一阶临界转速、振型和实验数据,对不确定性动力学模型的散度参数进行了辨识;为了验证散度参数辨识方法的有效性,笔者又在转子实验平台上进行了实验验证。研究结果表明:实验结果与降阶之后振动响应均值的差异性较小,且与不确定性动力学模型相差不超过10%,表明所采用的理论模型在描述转子系统行为方面具备了较高的准确性和可靠性,该模型可以为深入研究模型不确定性转子系统提供参考。

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。

选择型直流输电控制系统实用机电暂态建模与参数校核方法

目前,国内高压直流输电技术分为两类:一是基于ABB、南瑞技术路线的限幅型直流,二是基于SIEMENS、许继技术路线的选择型直流。前者已有成熟机电暂态仿真模型,而后者尚缺乏深入研究,通常以限幅型模型近似代替,仿真结果与实际尚有一定差距,难以满足电力系统安全稳定计算的需求。该文在总结直流输电系统机电暂态建模原则的基础上,建立了选择型直流的精细化模型;利用轨迹灵敏度筛选出需校核参数,提出了基于实测数据的关键参数校核方法;并在中国通用的电力系统暂态稳定程序(powersystem department power tools-swing transient,PSD-ST)中开发实现,最后利用厂家电磁暂态仿真结果验证了模型的正确性。该文成果可改善直流控制系统模型缺失、仿真能力受限问题,有效提升机电暂态仿真程序的仿真精度。

同步磁阻电机交叉饱和特性参数辨识与建模

同步磁阻电机(Synchronous reluctance motor,SynRM)由于其独特的磁路结构,在运行过程中存在显著的交叉饱和效应,这给电机的精确控制和性能优化带来了挑战。本文针对由磁路自饱和及交叉饱和引起的同步磁阻电机参数非线性变化问题,提出了电机静止状态下的交叉饱和特性参数辨识方法和改进的数学模型建模方法。首先,通过离线静止辨识,获取电机在不同饱和状态下的特性数据;然后,利用神经网络及数值优化技术对数据进行拟合,得到SynRM在不同工作状态下的交叉饱和参数;最后,建立了考虑交叉饱和效应的改进数学模型,并通过与有限元仿真结果对比及仿真验证了该模型的准确性和有效性。

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。

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。

基于参数化建模方法的复合式盾构机刀盘力学性能分析与结构优化

刀盘是盾构机的核心部件之一,合理的刀盘结构设计是安全高效掘进的基础。为了快速高效建立刀盘有限元模型并分析其力学性能,采用基于APDL(ANSYS parametric design language)命令流开发的参数化建模方法,建立某型号复合式盾构机刀盘的数字模型。对刀盘施加极限工况下的推力和扭矩,通过静力学分析得到刀盘的应力分布和变形分布,确定最大应力和最大变形位置,校核刀盘的静强度和静刚度。进一步以刀盘总质量为优化目标,以刀盘强度和刚度为约束条件建立基于参数化建模的刀盘结构优化方法,提出刀盘结构优化流程。通过参数敏感性分析确定刀盘优化参数,探究相关参数对刀盘强度和刚度的影响。对复合式盾构机刀盘的关键参数进行优化。结果表明:优化后刀盘的最大应力降低了12%,最大变形降低了20%,质量减轻了119 kg。因此,基于参数化建模的优化方法可以提供刀盘的强度与刚度,并同时降低刀盘质量。研究成果可为后续多目标刀盘结构优化提供参考。