关键词： 有限元分析与应用   混合式教学   模式探索   教学实践  

摘要： 本文以国家一流课程建设为契机,以“智慧课堂、人文课堂、思政课堂”为定位,开展了机械工程专业“有限元分析与应用”课程线上线下混合式教学模式的探索与实践。开发课程网络教学平台,并制定了课程教学内容和预期目标。设计混合式教学模式,实现了启发教学和诱导教学同步推进、科研案例和工程实例科学融入、多维互动和翻转课堂贯穿始终、评价体系和评分机制并行构建,强基础、重应用,融“知识-能力-素质”三位一体。通过混合式教学模式的实施和教学效果分析,证明了混合式教学模式能够有效实现学生自主学习积极性的提高和学生创新能力的激发。

关键词： 冷拉拔   超高强度钢丝   残余应力   有限元分析   工艺优化  

摘要： 冷拉拔过程中钢丝塑性变形不均匀,拉拔后钢丝内部会产生明显的残余应力,这会极大影响钢丝的力学性能。本文利用Abaqus建立了超高强度钢丝多道次冷拉拔有限元模型,研究了模具半锥角、拉拔道次、定径带长度、摩擦系数对冷拉拔后钢丝残余应力的影响,并分析了各个工艺参数对钢丝残余应力及塑性变形均匀性的影响程度,在此基础上优化了拉拔工艺参数。

关键词： 三维风速计   阴影补偿方法   随机森林回归算法   有限元分析  

摘要： 三维风速计在众多领域有重要的价值,但三维超声风速计自身结构影响待测量风场,导致阴影效应的产生,从而引起测量误差。现有的阴影补偿方法研究多从阵列结构上优化或局限于二维风速风向,在应用到三维测风中效果较差。针对该问题,本文利用随机森林回归算法建立三维超声风速计阴影补偿方法,通过有限元仿真获取受阴影效应影响后的风速风向数据,以该数据为样本,对模型进行训练和测试。结果表明:本文提出的阴影补偿方法将风速值与理论值的相对误差降低到±1%以内,垂直风向角的平均相对误差从-4.1%降低至0.08%,水平风向角的平均相对误差从1.9%降低至-0.8%,验证了本文提出的补偿方法在解决阴影效应问题方面的可行性。

关键词： 扭力梁   焊缝   疲劳寿命   有限元  

摘要： 随着汽车底盘零部件产品对高承载、轻量化、低成本、高性能、高可靠性、大空间等综合性的要求越来越高,作为汽车后桥的扭力梁产品,其具备轻量化、低成本、高性能和大空间的综合优势,但其可靠性是扭力梁设计中最重要的难题。扭力梁的可靠性难题体现在横梁与横梁侧向加强板搭接结构的疲劳寿命,基于Hypermesh、FEMFAT有限元法的疲劳寿命方法,对扭力梁进行了扭转台架疲劳工况的仿真和疲劳寿命预测,将其结果与实际台架疲劳试验数据进行对比分析,结合扭转台架疲劳工况受力机理分析,发现了原结构方案设计的不足。研究扭力梁开裂失效的原因,对扭力梁结构进行创新优化设计,改进优化了结构方案设计,降低扭力梁的风险区域应力值,大幅提高了疲劳寿命,保障了扭力梁在扭转台架疲劳工况载荷下的可靠性,同步获得了重量更轻的结构方案,有效地解决了扭力梁的焊缝疲劳开裂问题,为扭力梁横梁加强结构及类似受力结构的设计提供了重要的指导。

关键词： 混凝土   细观数值模拟   Voronoi网格   刚体弹簧模型   二相材料  

摘要： 为解决已有混凝土细观数值模拟方法计算效率低、对象尺寸受限的问题,提出一种基于Voronoi网格拓扑和刚体弹簧模型(RBSM)的混凝土细观建模新思路。该模型将混凝土视为由骨料、水泥砂浆组成的二相材料,骨料通过Voronoi单胞描述,视为刚性体,水泥砂浆简化为Voronoi单胞交界面的均布弹簧,弹簧刚度依据局部砂浆的实际情况自动定义。无需对骨料和水泥砂浆进行网格细化,可大大减少单元数量,允许Voronoi单胞在界面处侵入和分离,描述混凝土的变形、开裂等。为验证该文模型的有效性和适用性,开展了室内试验与数值模拟的对比研究,并分析了骨料占比等参数的敏感性。结果表明:基于Voronoi-RBSM的混凝土细观模型,可以较为高效、准确预测混凝土构件在加载过程中细观力学响应,对于尺寸较小的混凝土试件、尺寸较大钢筋混凝土简支梁均有较好的细观模拟效果,尤其是当网格尺寸与骨料平均粒径接近时,预测结果与试验结果最为接近。此外,模型的预测精度受骨料体积占比影响,骨料体积占比越小精度越低,因此,并不适用于浆体占比高的混凝土材料细观数值模拟。

关键词： 钢结构   桁架   网架   吊装   理论计算   有限元分析   稳定性  

摘要： 结合理论计算与有限元分析,对超长桁架和超大网架吊装形态、力态及稳定控制问题进行讨论。计算超长桁架在单机吊装时内力、挠度和端部转角与吊点位置间的关系,提出对应的最佳吊点位置,并通过有限元分析进行验证;分析超长桁架在双机吊装时的最佳吊点位置,提出全部吊绳正常参与工作时的吊点设置范围。讨论超长桁架吊装过程的面外稳定问题,绘制吊点位置和吊绳倾角变化时的稳定曲线,并对比双机吊装设置多吊点对面外稳定性的影响,结果表明双机吊装相较于单机吊装并未提高稳定曲线的峰值,但可有效提高稳定曲线的最小值。对超大面积网架吊装过程形态与力态控制问题进行分析,分别得到内力绝对值最小、挠度绝对值最小和端部转角为0时所对应的吊点位置,并对比网架平面尺寸对其影响,对比发现网架长宽比仅影响应力绝对值最小时的吊点位置,而对挠度绝对值最小和端部双向转角为0对应的吊点位置无明显影响。结合某实际工程,建立对应桁架和网架结构有限元模型,验证分析结果的准确性与适用性,同时也证明了施工方案的合理性。

关键词： 钢-混凝土组合梁   有限元分析   抗扭承载力   最大剪应力   组合效应  

摘要： 为揭示开口截面钢-混凝土组合梁抗扭工作机理,提出适用于工程实际的抗扭承载力计算方法,建立了工字钢-混凝土组合梁精细有限元分析模型,探究了纯扭作用下混凝土板截面尺寸、混凝土强度、钢梁截面尺寸、钢梁强度、配筋率、宽跨比等参数对组合梁抗扭力学性能的影响.基于组合作用和叠加原理,提出了考虑混凝土板和钢梁腹板与翼缘抗扭贡献的开口截面钢-混凝土组合梁抗扭承载力计算公式.结果表明:组合梁抗扭承载力主要由混凝土板承担,混凝土板抗扭承载力组合作用系数为1.1,与实验结果吻合较好,能较好预测组合梁抗扭承载力.

关键词： 电导率各向异性   有限元   电磁场三维正演   二阶后退欧拉差分法  

摘要： 地—井瞬变电磁法由于抗干扰能力强、响应信号明显等优势而应用广泛。在深部矿产资源调查和地质构造勘查等任务中,多个油气储存在层理发育的沉积岩地区大多数情况下表现为电各向异性,但是目前地—井瞬变电磁反演算法均基于各向同性模型,传统反演成像技术不再适用。为了分析地层电导率各向异性对地—井瞬变电磁勘探结果的影响,对各向异性介质模型研究其电磁响应特性。基于各向异性介质的电导率张量,提出了一种基于有限元方法的三维分析模型,采用PARDISO求解器进行求解。针对多个各向异性角度的情况模拟了各向异性介质的瞬变电磁响应,分析介质各向异性对电磁波传播规律的影响,探讨了各向异性瞬变电磁响应特征。研究结果表明:在垂直各向异性介质中,电磁波传播方向垂直于电导率最大的方向时,电磁响应变化最明显;电磁波传播方向平行于电导率最大的方向时,电磁响应变化最弱。在水平各向异性介质中,电磁波垂直于电导率最小的方向时,电磁响应变化最明显;电磁波平行于电导率最小的方向时,响应变化较弱。最后,针对地—井瞬变电磁方位测井,分析了发射源沿不同方向条件下各向异性地层和异常体模型的电磁响应,结果表明其瞬变电磁响应特征与发射源的方向有关,且对于主轴各向异性异常体,发射源方向的选择直接影响对异常体各向异性方向的判断。该研究结论对油气开发地球物理勘探方法的研究具有一定的参考价值。

关键词： 红黏土   应力路径   加载速率   有限元分析   二次开发  

摘要： 利用ABAQUS有限元软件,建立轴对称模型,分析赣南地区的红黏土在不同加载速率及应力路径下的力学响应,并验证数值模型的可行性。结果表明:不同应力路径下红黏土的应力-应变关系曲线、孔压-应变关系曲线变化特征不同,同一应力路径下加载速率的大小不影响整体发展趋势,但决定峰值大小;红黏土对侧向卸荷的敏感性高于轴向加载,高加载速率的敏感性大于低加载速率;三种应力路径下的孔压-加载速率关系曲线,均可用对数函数关系描述。

关键词： 子午线轮胎   滚动阻力   胎侧增强部件   有限元分析  

摘要： 以205/55R16 91V半钢子午线轮胎为对象,利用有限元分析方法及试验研究胎侧增强部件对子午线轮胎滚动阻力的影响。结果表明,增加胎侧增强部件可降低轮胎的滚动阻力,其中胎侧胶、外护胶、三角胶部件滚动阻力降低最多,且越靠近胎侧增强部件区域,滚动阻力降低越多。