基于Hypermesh的复杂岩质边坡实体混合单元剖分

复杂岩质边坡的数值分析往往受到地形条件、地质构造及加固措施等的限制,难以建立较为规则的网格模型,单纯的四面体网格往往会增加计算时间,影响计算精度,因此,提高以六面体为主的混合单元剖分的灵活性及局部单元手动修改的能力成为一种改善上述局限的有效方法。文章以某电站坝肩高陡岩质边坡为例,阐述利用Hypermesh软件对三维边坡进行实体网格剖分的思路,并提出薄层单元及flac^(3D)七节点退化单元的生成方法。

新型粉煤灰泡沫混凝土墙体轴心受压性能试验研究

利用工业固废粉煤灰制备节能与承重一体的新型墙体,对无冷弯薄壁C型钢外包内置钢丝网片固废粉煤灰泡沫混凝土墙体FW、外包1mm厚冷弯薄壁C型钢内置钢丝网片固废粉煤灰泡沫混凝土墙体CW1、外包2mm厚冷弯薄壁C型钢内置钢丝网片固废粉煤灰泡沫混凝土墙体CW2分别在轴压作用下的破坏形态、荷载-位移曲线及墙体极限承载力进行试验研究。研究结果表明:从破坏形态度角度,FW、CW1及CW2在破坏时,冷拔钢丝、冷弯薄壁C型钢发生屈服,泡沫混凝土破裂;FW大面积泡沫混凝土挤压破碎剥落,破坏严重;CW2破坏时完整性优于FW、CW1。从变形角度,CW1、CW2外包的C型钢能够对墙体内部的泡沫混凝土起到约束作用,墙体的刚度得到提升。从承载力角度,CW2较CW1提升了17.4%,较FW提升了23.7%。对墙体的轴压承载力进行理论计算,与墙体轴心受压试验的实测值相比,二者误差在10%以内且小于实测值,满足国家现行规范、行业技术标准相关要求。

变网格技术及其在温度场数值模拟中应用的研究

本文针对有限差分问题中的均匀网格技术存在的弊端提出了变网格技术,给出了区分粗、细网格的假设与原则及其在算法上实现的流程图;并把它应用到了温度场数值模拟,导出了粗、细网格在三维场合下基于有限差分的算法;文章最后给出了变网格技术在温度场中应用的实例。

变网格技术在温度场数值模拟中的应用

采用变网格技术对温度场进行数值模拟 ;在分析了粗、细网格温度场计算特点的基础上 ,给出了粗、细网格在二维以及三维场合下基于有限差分的算法。

有限差分问题中的变网格技术

本文针对有限差分问题中的均匀网格技术存在的弊端提出了变网格技术，并提出了区分粗细网格的假设与原则，给出了区分粗细网格在算法上实现的流程图。

柔版印刷金属网栅光电性能研究

为满足日渐增加的电磁屏蔽要求，设计了一种透明基材上柔版印刷电磁屏蔽用金属网栅，研究了影响金属网栅透光率与电磁屏蔽特性的主要因素。首先从理论分析入手，计算并分析金属网栅结构参数（线宽、周期、占空比）等对透明导电金属网栅透光率及电磁屏蔽效能的影响；接下来利用柔版印刷方式制备周期为300、400μm线宽为20、30、40μm的金属网栅，测试了在7、10、13 GHz3个频点处电磁屏蔽效能以及300~1000 nm波段的紫外-可见透过率。测试与分析结果表明：金属网栅在紫外-可见光波段透过率在70%~80%之间，且随周期/线宽增大而分别增大/减小，电磁屏蔽效能最高达到了15 dB以上。结果显示，网栅的光电特性是矛盾的，线宽与周期越小电磁屏蔽效果越好。

一种确定斜齿轮传递误差和啮合刚度的快速有效方法

基于Smith切片法理论,提出了一种快速计算斜齿轮副传递误差和啮合刚度的改进方法。该模型将斜齿轮沿齿宽方向划分为一系列相互独立的薄直齿轮,考虑单个切片的弯曲-剪切变形、局部接触变形及轮体结构变形,通过各切片间的变形协调关系建立斜齿轮非线性承载接触模型,进而得到齿面载荷分布、传递误差和啮合刚度等信息。该方法较Smith切片法增加了时变单齿刚度、接触变形非线性效应以及轮体结构参数的影响,提高了模型的计算精度和适用性。该模型的计算精度与有限元方法相当,但具有更高的计算效率,更适合于齿轮传动系统振动和噪声的快速预测。

镍网基NiHCF膜电极电控离子分离性能

在镍网基体上通过阳极氧化、循环伏安电沉积、化学沉积与脉冲电沉积分别制备出具有电化学控制离子分离(ECIS)性能的铁氰化镍(Nickel hexacyanoferrate,NiHCF)薄膜电极。在1mol·L-1KNO3溶液中采用电势循环可逆地置入与释放碱金属离子,考察不同制备方法膜电极的离子交换容量、循环寿命与再生能力,并通过SEM、IR、IC分析了膜电极表面形貌、组成与ECIS过程性能。研究结果表明,镍网基NiHCF膜电极制备工艺简单,具有较大的离子分离能力、良好的循环稳定性与再生能力,其中脉冲电沉积膜电极的离子交换容量和循环稳定性优于其它方法制得的膜电极。

薄壁杆件六面体网格剖分的组装法

针对箱梁等薄壁杆件的六面体网格自动生成问题,提出以下算法:在内外壳表面上,根据其拓扑关系和几何位置,采用映射和插值的方法布设节点;根据各个壳节点三维位置和拓扑关系对其进行编号;采用动态规划的方法,根据壳之间的拓扑几何关系组装内外壳,统一节点编号,生成单元。应用以该方法编制的相应计算软件对一座三跨连续箱形梁桥进行网格剖分。结果表明:该算法简单,效率高,生成的单元质量好。

微秒级导通时间等离子体断路开关的二维雪耙模型

给出了适合微秒级导通时间等离子体断路开关的二维雪耙模型的具体描述,建立了二维雪耙模型的基本方程及其差分格式,对方程进行了显式求解。通过对一个模型的计算,给出了雪耙阵面的传播图像,指出了断路开关的断开位置及附近点密度随时间的变化曲线,在该位置附近出现了等离子体薄化现象。

具有雷达波隐身功能的红外窗口的研制

介绍了一种既高效透过红外光，同时又能有效屏蔽电磁干扰的金属网栅薄膜的基本原理和制备工艺。分析了网栅参数对其光学及电磁性能的影响，推导了金属网栅结构参数对雷达波屏蔽效率和透红外关系式。理论研究表明，金属网栅的周期选择在200～400μm之间，线宽不大于10μm，是较为理想的网栅参数。通过使用光刻和镀膜技术，在红外基片上制作线条宽度小于10μm，周期约350μm的金属网栅。

超薄板料多次拉深成形数值模拟关键问题处理

针对超薄板料多次拉深数值模拟中出现的网格翘曲和质量增大过大问题,从有限元理论基础和材料厚度的特点出发,指出薄板多次拉深成形仿真过程中应注意的几个关键技术问题:单元大小、单元法向之间夹角、单元厚度、质量缩放因子。并通过钢笔外壳多次拉深实例说明,及时修改自适应划分网格参数可以避免网格翘曲,随着网格变小要相应调整质量缩放因子以降低虚拟惯性力。

基于PET基底透明屏蔽膜的制备研究

为满足光学器件透红外屏蔽电磁波的要求,在PET柔性基底上制作了金属网栅透明屏蔽膜.分析网栅参数对其屏蔽效率及透过率的影响,选取结构参数.针对PET基底的柔性特点及其热稳定性,经试验研究优化光刻工艺中的提拉速度、烘烤时间及温度等参数,从而得到高质量的图形结构.采用磁控溅射法制备透明屏蔽膜,通过优化溅射功率、溅射气压等参数使膜/基结合更牢固.最后得到线宽为3μm、周期为250μm的金属网栅透明屏蔽膜.采用分光光度计测得其在300~2 200nm波段的平均透过率为77%;采用屏蔽室法测得其在2~18GHz频段的电磁屏蔽效率为12dB以上.

求解时域电场积分方程的偏置网格有限差分法

细线、薄板状良导体的时域散射特性可由“全切向”时域电场积分方程 (TDEFIE)描述。本文采用偏置网格的有限差分方法数值求解“全切向”TDEFIE。这种网格充分利用物体的几何、物理特性 ,数值实现简便。利用这种方法 ,本文研究了电磁辐射、散射的三个经典问题 ,同时分析了方法本身的数值稳定性。数值结果表明 。

高压挠性薄管板的计算

利用SH/T 3158,AD规范及EN 12953中的计算方法对高压薄管板进行了计算,并应用ANSYS软件对计算厚度进行了分析校核,得出的结论是这些标准公式在计算管板布管区及布管区外的厚度是适用的,但在薄管板的转角处因受力复杂,且属于挠性支撑,标准公式无法考虑这些因素,需要使用应力分析软件对这些部位进行设计计算。

薄平板气动导数的数值计算

用基于一般曲线坐标系和交错网格的差分法求解原始变量二维不可压粘性流体的Ｎ－Ｓ方程，计算了宽高比为２２．５、两端圆滑的薄平板的气动导数．将薄平板当作刚性物体，首先分别计算物体做竖向强迫振动和扭转强迫振动的气动力，雷诺数取为１０５，物体运动和气流的耦合作用用动网格法考虑，Ｎ－Ｓ方程用二阶投影法和多重网格法求解．然后用最小二乘法确定Ｓｉｍｉｕ和Ｓｃａｎｌａｎ给出的气动力表达式中的８个气动导数．

正则化薄板样条函数拟合地层界面

地层界面几何形态形成的力学机理与数学上广泛应用的薄板样条形成的力学机理十分相似,都遵循板状体受力弯曲变形的力学机理。通过分析讨论曲面拟合的常用方法,以及这些方法对于稀疏不均匀离散地层界面的采样数据应用中的不足,提出用薄板样条曲面拟合构建地层界面的方法。介绍了薄板样条函数的基本原理,并引入正则化方法来解决因原始采样点分布不均匀而导致曲面拟合中发生"过冲"现象(在数据贫乏区域,产生陡坡的现象)以及原始采样点存在噪声的问题。最后以某页岩气勘探区水平钻井数据为例,用具有最优几何形态的等边三角形网格加密数据点的方式构建地层界面,采用正则化的薄板样条函数确定这些加密点,通过调节正则化参数的值,使拟合的地质界面在可视化效果和精度上都能满足要求。

横截面参数化网格变形算法及耐撞性优化应用

薄壁梁结构是汽车等运载工具的主要承载构件,提高该类结构的耐撞性对乘员安全具有重要意义。然而,形状优化设计要求多组有限元模型与仿真分析,因此需要特定的建模技术或人工交互。本文提出了一种基于横截面形状的参数化网格变形方法,以实现已有有限元模型的有效重用。以给定有限元模型为输入,采用基于各向异性径向基函数网格变形方法,并结合骨架内嵌空间,可快速生成适用于仿真分析的有限元模型变体。以S形梁轴向冲击耐撞性设计为例,采用所提方法改变构件塑性铰区域的横截面形状,可快速(低于4 s)获取100组局部变形有限元模型,并采用代理模型技术和多目标遗传算法优化结构耐撞性。数值结果显示,构件耐撞性获显著提高,验证了所提参数化变形方法的有效性,展示了与一般形状优化框架的可集成性。

基于四边形面积坐标法的广义协调薄板单元

为克服等参坐标的缺点,采用四边形面积法构造一系列4节点12自由度的广义协调任意面积坐标四边形薄板(Area-coordinate Quadrilateral Plate,AQP)单元.对广义协调条件、边界位移场和试函数的选取规律进行深入探讨.该系列单元克服等参单元易网格畸变的缺点,在推导过程中引入广义位移的特征矩阵、节点位移的特征矩阵以及转换矩阵的概念,以使推导过程简单化、通用化.数值算例表明,此方法通用性强、易于程序化,所构造的单元自由度少、效率和精度较高.

带状图像的三角剖分与细化

为了对带状图像进行快速的识别,提出了一种新的带状图像细化算法。通过对带状图像边界的近似多边形顶点集合首先进行三角化,生成三角形网格,接着把多边形外部的三角形去掉,剩余一系列保持拓扑关系的内部三角形,然后根据三角形的类型生成不同的局部骨架,最后连接生成整幅带状图像的骨架。