关键词： 变压器绕组   混合有限元   热点   并行计算   加速比  

摘要： 针对油浸式变压器2维流-热耦合仿真计算效率低的问题,提出了基于混合有限元法的并行计算方法。首先,在Visual Studio 2019中采用C++语言实现无量纲最小二乘有限元法以及迎风有限元法的串行计算方法。然后,基于图形处理器(graphic processing unit,GPU)实现流体场的并行计算,针对单分区分匝模型对比分析了不同GPU卡在不同网格条件下的并行计算效率,分析结果表明数据规模越大,GPU卡流处理器越多并行效果越好。其次,基于Intel MKL(Intel math kernel library)函数库结合共享存储并行编程(open multi-processing,OpenMP)实现了2维温度场的并行计算,并对比分析了不同网格数量对并行效率的影响。最后,在此基础上提出了根据不同仿真条件的混合并行计算方法,并应用到大型油浸式变压器绕组模型的2维温升热点分析中。结果表明,相较于串行程序,混合有限元并行计算方法的加速比达到了69.5,实验测试结果进一步验证了并行计算结果的准确性,研究成果为大型油浸式变压器流-热耦合问题的快速计算奠定了基础。

关键词： 煤巷快速掘进   改进工艺   掘进切割方案   有限元分析  

摘要： 针对古城煤矿现有掘进切割工艺,介绍了1种煤巷快速掘进改进工艺设计方案。该方案以原掘进切割工艺的具体情况为基础,结合煤矿领域现有掘进技术水平,设计出了多种不同的掘进切割方案,然后利用有限元分析软件分别对各种方案在实际中的应用效果进行模拟分析,并通过对比模拟分析结果,以此确定出最终的掘进切割方案。应用该改进工艺,不仅可以提升煤巷掘进速度,而且还可以提高井下作业的安全性,具有一定的应用价值。

关键词： 活化计算   聚变堆   固定源   ALARA   cosRMC  

摘要： 在聚变反应堆运行过程中,中子活化会导致大量放射性核素的产生,因此活化计算在反应堆的屏蔽设计和辐射安全分析中具有重要作用。本文基于蒙特卡罗粒子输运程序cosRMC的内置燃耗求解器Depth,开发了固定源模式下的内耦合输运-活化耦合计算功能。将该程序应用于中国聚变工程试验堆(Chinese Fusion EngineeringTestingReactor,CFETR)的第一壁(First-wall,FW)材料钢和面向等离子体部件(Plasma-facing Component,PFC)材料钨,分别使用连续能量截面和多群截面进行活化计算,并与活化程序ALARA进行对比验证,发现cosRMC的计算结果与ALARA计算的结果符合良好,初步验证了开发的cosRMC程序输运-活化内耦合计算功能的正确性。与传统蒙特卡罗-活化计算程序的外耦合方式相比,内耦合方式蒙特卡罗不需要把中子能谱传给外部活化程序,而是在蒙特卡罗中子输运过程中嵌入计算活化相关的核素单群反应截面,动态更新中子能谱和材料信息,同时可以使用连续能量截面进行反应率计算,得到与实际问题的几何、能谱相关的反应截面,从而精确地考虑了共振区核截面的影响。

关键词： 面向对象编程   弹塑性有限元   程序框架   数值模拟   Python  

摘要： 随着有限元应用领域的不断扩大,对有限元的可扩充性提出了更高的要求。为克服传统有限元的缺陷,基于Python提出了一种简单、易扩充的面向对象弹塑性有限元程序框架,结合Python的特性,设计了前处理类、后处理类、线性求解类、应力积分类、分析类等有限元类。通过将程序框架应用于几类典型弹塑性问题的有限元分析与模拟,并与ABAQUS计算结果进行了对比,验证了基于Python的面向对象弹塑性有限元程序的准确性和有效性。

关键词： 摩擦阻尼器   组合隔震支座   时程分析   高宽比   有限元分析   隔震方案优化  

摘要： 为解决一种摩擦阻尼器组合隔震支座的有效性及计算方法的问题,研究了用于结构设计有限元建模的组合元件计算模型,包括水平向、竖向刚度和滞回模型。使用有限元软件SAP2000,对比研究了布置有该组合支座的优化隔震方案和传统橡胶支座的隔震优化方案在高宽比不同的高层框架剪力墙筒体结构的抗震性能。结果表明:与传统隔震支座方案相比,组合隔震支座隔震方案可适当延长结构自振周期,减小隔震层侧移,有效降低支座拉应力,提高支座的抗倾覆能力和支座耗能,还可有效降低上部结构的层间剪力及侧移等地震响应,证明组合隔震支座方案较传统隔震支座方案综合性收效明显。

关键词： 电辅助制造   有限元分析   热模型   虚拟样机  

摘要： 电辅助制造(EAM)是一种前景广阔且发展迅速的金属加工方法。低压大电流脉冲电源是EAM中的关键子系统之一,需要进行合理设计以应对EAM场景下器件瞬态温度变化大的情况。提出了一种基于器件级电热建模的低压大电流脉冲电源的模型设计方法。首先,通过器件级有限元仿真得到了关键部件的热应力,并提出了一种简化的热建模方法,以减轻有限元模拟的计算负担,得到脉冲电流作用下的动态热剖面。其次,基于热模型,研究了电流脉冲持续时间对MOSFET最高温度和温度变化的影响。最后,以10 V/500 A脉冲电源为例进行了理论分析和验证。研究结果有助于EAM应用中脉冲电源的优化设计。

关键词： 内燃机车   曲轴轴承   疲劳磨损   有限元   雨流计数法   Miner准则  

摘要： 疲劳磨损关系到轴承使用寿命,铜矿内燃机车工况环境恶劣,对曲轴轴承的可靠性与寿命提出了严格的要求,提出铜矿内燃机车曲轴轴承疲劳磨损的有限元分析。利用有限元软件建立曲轴轴承有限元模型,并定义约束和边界条件,通过曲轴轴承加载得到轴承应力分布情况,根据轴承受力特征,利用雨流计数法和Miner准则计算轴承累计疲劳磨损,进而估算轴承疲劳寿命,实现铜矿内燃机车曲轴轴承疲劳磨损的有限元分析。通过实验证明,设计方法分析结果与轴承疲劳磨损实际情况相符,可以准确分析铜矿内燃机车曲轴轴承疲劳磨损情况。

关键词： 高速铁路   斜拉桥   梁桁组合结构   有限元分析   收缩徐变   徐变计算模型   刚度  

摘要： 梁桁组合结构高铁斜拉桥中,混凝土收缩徐变对桥面线性的平顺性及行车的舒适性有直接影响,是桥上能够铺设无砟轨道的关键因素。因此,为分析收缩徐变对梁桁组合结构受力和变形的影响,依托新建西安至十堰高铁汉江特大桥工程,采用CEB-FIP90徐变计算模型,通过建立有限元模型分析收缩徐变影响下主要构件的内力和变形,评价各主要受力构件刚度变化对徐变变形的贡献程度,研究改善收缩徐变变形措施。结果表明:(1)收缩徐变引起主梁跨中下挠、桥塔向跨中侧偏移,同时引起主梁和桥塔的压缩变形,5年完成的收缩徐变变形占前10年的70%以上,且主梁产生的收缩徐变贡献超过50%;(2)收缩徐变引起斜拉索索力松弛,运营30年的最大变化率在5%以内;(3)收缩徐变引起主梁应力及上下缘应力差变化,随着运营时间增加主梁跨中区域应力差增大明显,主要表现在下缘压应力储备降低;(4)随着桥塔刚度、主梁刚度、加劲钢桁刚度增大,收缩徐变引起的变形有所减小,而斜拉索刚度则产生相反的趋势。(5)延长铺轨时间、适当增加底板钢束面积、增加斜拉索索力以及在跨中加劲钢桁上弦灌注混凝土可有效降低主梁跨中徐变下挠。

关键词： 径向基函数神经网络   电子节气门   滑模控制   扩张状态观测器  

摘要： 为解决车辆电子节气门在复杂环境下发生的模型参数不确定和外部扰动问题,根据电子节气门的非线性特性,选择了基于RBF神经网络的滑模控制器。通过RBF神经网络对节气门的非线性部分进行逼近,并采用Lyapunov方法设计系统的自适应律。同时系统通过对扩张状态观测器的设计,达到对阀板角速度变化的准确观测。仿真结果表明,在复杂环境下,该控制器可以对不精确的节气门模型,保持较快的响应速度和对期望开度的准确跟踪,神经网络的自学习能力提高了节气门系统的鲁棒性。

关键词： Matlab   拟合   建模   有限元  

摘要： 随着环境污染和能源危机的日趋严重,很多国家已经颁布了非常严格的柴油机排放法规,促使柴油机朝低排放和低油耗的方向发展。燃油系统作为柴油机的核心部分,其技术指标直接影响燃烧产物的产生及油耗的高低。高压共轨燃油喷射系统作为新型的燃油系统,是满足上述柴油机发展要求的重要技术工具。因此,开展高压共轨燃油喷射系统的研究具有十分重要的理论意义与现实价值。