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。

SolidWorks软件装配体在农机虚拟样机设计上的应用

为了提高农机的设计效率,缩短设计周期,将虚拟样机技术应用到了农机产品的设计优化过程中。采用SolidWorks软件创建了农机产品的各种零部件,并在软件中进行了虚拟装配,得到了虚拟样机。基于SolidWork软件的二次开发,在虚拟样机的有限元分析过程中引入了神经网络智能算法,有效提高了仿真计算的精度,且虚拟样机的使用为农机产品的优化设计提供了更多的依据。

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ANSYS WORKBENCH有限元软件的轮对疲劳寿命评估

基于大型有限元软件ANSYS WORKBENCH,以常用铁路货车车辆轮对为例,详细介绍了轮对疲劳寿命评估的有限元分析方法,得到了轮对在随机载荷谱下的疲劳寿命,并与实测寿命进行了对比。结果表明:轮对疲劳寿命较其设计寿命而言有较大裕量,使用寿命达到设计寿命的轮对,若无损伤,则可用于再制造,以节省资源。

基于SolidWorks的旋耕刀设计与有限元分析

本文对旋耕刀的基本工作原理进行了分析,利用SolidWorks工程设计软件对旋耕刀进行了三维建模,并用有限元分析插件COSMOS对其进行了有限元分析,得到了旋耕刀正常工作时的应力、变形和位移的数据。分析结果表明:旋耕刀刀柄的连接孔附近受力最大,刀尖处的变形量最大,连接孔处应力最大。研究结果为刀具的结构设计提供了有价值的参考依据。

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SolidWorks的水稻育秧土混拌机混拌筒虚拟样机设计及有限元仿真研究

在混拌机的结构设计中,最繁琐、最困难的任务就是运动机构的设计和零部件的强度校核。传统的方法是通过轨迹图法或根据几何约束条件建立方程组来求解,但是这种设计比较繁琐,而且设计工作不够直观,设计结果不能尽如人意。研究提出利用SolidWorks软件进行自落式混拌机混拌筒虚拟样机的设计及有限元仿真的分析。研究结果表明,利用三维设计技术有利于提高设计质量,缩短开发时间。

基于SolidWorkS的基座有限元分析

通过Solidworks三维绘图软件建立基座的三维模型,在COSMOSWorks仿真环境下,对基座进行了受力分析,获得了工况下基座周围的应力应变图,为其进行结构优化设计提供了重要的依据。

基于HyperWorks的井下电气设备隔爆装置箱体有限元分析

当煤矿井下隔爆电气设备发生爆炸时,隔爆外壳的受力十分复杂,整体刚度要求很高。外壳结构性能需要依靠国标规定的试验手段来检验,试验非常复杂且成本高。文章针对科技攻关项目提供的软起动模型,根据设计要求,利用Hyper-Mesh建立有限元模型,Radioss求解器进行求解,得到隔爆箱体在1MPa压力作用下的应力和应变,为下一步冲击分析和结构改进提供理论依据。

基于SolidWorks的行星架有限元分析

行星架结构复杂,用传统的力学方法进行其力学分析较为困难。文中利用SolidWorks软件建立了行星架的三维模型并进行了有限元分析,详细介绍了模型建立方法、网格划分及载荷、约束的施加过程。结果表明该行星架的最大应力为61.43MPa,最大位移为0.01945mm,能够满足强度和刚度要求。

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。

子午线轮胎有限元分析平台的开发

使用Python编程语言编写脚本,对轮胎在Abaqus软件中的有限元建模过程进行二次开发,搭建子午线轮胎有限元分析平台,将复杂的有限元建模过程参数化,并以11.00R20载重子午线轮胎为例对有限元建模过程进行验证。结果表明,二次开发的有限元分析平台在保证仿真精度的前提下,将原来需要1~2 h才能完成的轮胎有限元建模过程缩短至2 min左右即可完成,极大地提高了工作效率。有限元分析平台的搭建对于有限元分析在轮胎行业中应用的推广和轮胎性能的优化有着十分重要的意义。

基于SolidWorks的螺旋压力机机架有限元分析

利用Solid Works软件对63MN液压式螺旋压力机机架进行三维建模和有限元分析,获得了机架结构中应力应变和位移分布规律。通过Solid Works的优化功能对拉杆进行了优化设计。结果是:当拉杆直径增加16.3%,变形下降58.8%,安全系数增加18.5%。结果能为大型锻压设备的结构分析和优化提供参考。

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。