关键词： 时间域全球电磁感应   矢量有限元法   三维正演   地幔电性结构  

摘要： 全球电磁感应测深方法能获得地球深部电导率结构分布,目前被广泛应用于地球内部结构与热状态研究.地磁台站与地磁卫星观测的电磁感应数据为时间序列信号,在时间域分析全球电磁感应数据,特别是分析频谱极宽的磁暴脉冲响应,具有天然的优势.然而,当前的全球电磁感应数据解释技术一般在频率域进行,缺少时间域中的研究成果.为了弥补缺少时间域全球电磁感应数据解释方法的问题,本文开发了一种基于磁场矢量势的全球电磁感应时间域三维有限元并行正演求解方法,具备高精度快速计算源于地球外部时变电流源的地球感应电磁场时间序列的能力,特别适合于计算与分析频谱极宽的磁暴脉冲电磁感应时变响应.首先,建立基于磁场矢量势的全球电磁感应时间域微分控制方程,结合磁层外部电流源的物理属性建立边界条件和初始条件,从而构建出全球电磁感应时间域初始边界值问题.然后,利用四面体矢量有限元技术和无条件稳定的隐式后退欧拉公式,分别实现磁场矢量势的空间域和时间域离散,进而获得不同时刻的实系数大型有限元线性方程组,借助于高性能并行直接求解器,快速高精度地求解不同时刻的磁场矢量势与感应磁场.最后,利用理论模型验证本文算法的正确性.利用Dst磁暴环电流指数建立的时间域电流源与真实地球三维电性模型,研究"澳科一号"后续卫星200 km轨道对中国和澳大利亚下方地幔转换带高导体的探测能力,结果表明这些地幔转换带异常体在200 km卫星轨道高度能产生明显异常.综上所述,本文开发的时间域全球电磁感应方法不仅具备精确快速计算全球感应电磁场时间序列响应的能力,还能为反演与解释"澳科一号"等我国地磁卫星观测数据提供技术支持.

关键词： 柔性件   有限元分析   焊接   热变形  

摘要： 文章针对柔性件对接点焊产生的装配偏差问题,在完成“N-2-1”柔性定位的基础上,首先采用影响系数法对柔性件装配偏差进行建模,分析焊接时产生的装配偏差;其次,利用Ansys进行有限元仿真计算,研究焊点数量以及焊接热对装配偏差产生的影响;最后,以车身门框焊装为例进行了实例研究,该方法可适用于柔性件在考虑焊接热影响下多焊点装配偏差分析。

关键词： U型带式输送机   转弯段皮带   应力   有限元分析  

摘要： 以LJY5型带式输送机为研究对象,介绍一种基于有限元分析的煤矿U型带式输送机转弯段应力影响因素分析方法。该方法先将输送机转弯段相关参数输入到SolidWorks软件内,构建出相应的转弯段皮带模型,然后将模型导入至Ansys软件,以此对模型划分网格,并在设定约束条件与载荷条件下,从托辊间距、拉力、转弯半径等方面出发,分析U型带式输送机转弯段应力影响因素,以此为U型带式输送机转弯段的优化设计提供支持,确认该方法具有一定应用价值。

关键词： 驱动桥壳   有限元分析   多目标优化   响应面模型   NSGA-Ⅱ算法  

摘要： 以某商用车驱动桥壳为研究对象,为提高其综合性能,利用响应面法(RSM)与非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)相结合的方法对桥壳变截面进行多目标优化。基于Creo建立桥壳参数化模型,联合Workbench对其进行静力学和模态有限元仿真,以参数灵敏度分析筛选后的桥壳变截面为设计变量,以桥壳最大变形量、1阶频率和质量为优化目标,采用中心复合试验设计(CCD)方法生成样本空间,基于样本数据构建反映试验因素与性能指标关系的2阶响应面模型并进行拟合精度验证;利用NSGA-Ⅱ对桥壳变截面进行多目标优化,获得满足条件的Pareto前沿解。研究结果表明:优化后的驱动桥壳在性能指标满足设计要求的前提下,质量减轻6.61%,最大变形量减小7.28%,1阶频率提高2.23%。

关键词： 弹性连接   过渡段   最大应力   有限元分析  

摘要： 本文所介绍的液压打桩锤是海上导管架主桩打桩的关键设备,由于是该类液压打桩锤的核心零部件一直受国外厂家的限制,只能通过原厂采购,不仅费用昂贵,且采购周期长。本文通过研究断裂弹性连接的材质及原始设计图纸,对弹性连接的结构进行优化设计,通过损坏件的残件元素分析,找到对应国产材料,并对标国外热处理工艺,将此核心零部件国产化,并成功应用。

关键词： 橡胶衬套   动刚度   NVH   有限元分析  

摘要： 驱动电机总成悬置系统的隔振性能对整车噪声、振动与声振粗糙度(NVH)性能有着重要的影响意义。目前纯电动汽车悬置普遍采用橡胶衬套类结构,结构相对简单,但对其动刚度性能要求高。文章选取两种典型的橡胶衬套,利用有限元技术详细分析了两种衬套在不同荷载下的动刚度表现形式,并着重分析对比了第一个峰值位置与不同预载的关系。分析结果表明,同为衬套类结构,因结构不同,其动刚度表现特性差别较大。

关键词： 有限元分析方法   Fourier定律   有限差分求解   热传导方程  

摘要： 本文针对的主要问题是在时间和厚度等可变因素的共同影响下,运用有限元分析方法,设计出合理的一维热传导模型,并应用到实际的高温防护服设计中。考虑到三维模型较为复杂,本文采用降低模型维度的方法进行分析,由简入繁。根据题目中给定的基本数据,利用Fourier定律、能量守恒定律、合理的数学建模知识以及使用Matlab计算软件,解决了题目中的两个问题。

关键词： 耦合方法   不可压缩光滑粒子流体动力学方法   有限体积法   气泡上升   自由表面   相互作用  

摘要： 上浮气泡与自由表面相互作用的过程涉及复杂的界面拓扑演化,该过程一直是气泡流研究领域广为关注的问题之一.为探究上浮气泡与自由表面相互作用动力学行为,将不可压缩光滑粒子流体动力学(incompressible smooth particle hydrodynamics,ISPH)方法与有限体积法(finite volume method,FVM)相结合提出了一种ISPH-FVM耦合方法.在ISPH-FVM耦合方法中,粒子和网格之间的信息交互是通过核近似插值技术实现,并将连续表面应力模型(continuous surface stress,CSS)引入当前耦合框架中以评估相界面处表面张力效应.此外,CSS模型通过FVM网格上定义的体积分数进行离散和计算,并且网格上的体积分数是通过网格支持域内ISPH粒子的核近似插值获得的.随后,利用ISPH-FVM耦合方法模拟了平衡状态下圆形气泡振荡以及单气泡上升,并将模拟结果与其他数值方法结果进行比较,验证了当前耦合方法中表面张力模型的收敛性以及界面追踪的准确性.为测试ISPH-FVM耦合方法模拟涉及复杂拓扑变化气泡流的性能,对上浮气泡与自由表面相互作用的动力学行为进行了分析,并且研究了不同韦伯数(We)以及雷诺数(Re)对气泡与自由表面相互作用的影响.研究发现,随着We数增加上浮气泡与自由表面相互作用时界面将发生大的畸变并且产生的夹带液滴数量也相应增加,然而上浮气泡与自由表面相互作用的过程并没有随Re数的增加而发生明显差别.

关键词： 装配式建筑   后浇竖缝剪力墙   结构计算   有限元分析  

摘要： 针对装配式后浇竖缝剪力墙的结构性能表现,文章制备了四组剪力墙试件,对L型和凸型竖缝形式进行了正交试验,探究了不同轴压比(0.2和0.3)下的性能,计算得到墙体与地梁、加载梁连接的强度,通过施加荷载作用,模拟弹性至弹塑性状态的转变,分别对剪力墙的正截面和斜截面的刚度和承载力进行计算分析,采用ANSYS有限元软件,模拟分析了荷载作用下的开裂行为和峰值荷载响应,为装配式后浇竖缝剪力墙的工程实践提供了技术支撑。

关键词： 全髋关节置换   髋臼重建   CroweⅢ型髋关节发育不良   生物力学   有限元  

摘要： 目的:应用有限元分析研究CroweⅢ型发育性髋关节发育不良(developmental dysplasia of the hip,DDH)全髋关节置换(total hip arthroplasty,THA)髋臼解剖重建与非解剖重建髋关节的生物力学为临床THA髋臼解剖重建提供理论基础和实验依据。方法:选取1例因左侧CroweⅢ型DDH伴终末期髋骨关节炎于2020年4月就诊并行左侧全髋关节置换的患者,女,57岁。术前、术后分别行骨盆CT平扫三维重建。在Mimics和3-Matic软件里建立14组髋臼杯不同前倾角、外展角、旋转中心高度模型并进行材料赋值,在Abaqus软件里设置边界和负载条件,计算并观察髋关节应力峰值和分布。结果:对于CroweⅢ型DDH全髋关节置换术,当旋转中心解剖重建,髋臼杯外展角设置为40°时,髋臼杯前倾角5°~25°变化时,髋臼杯、聚乙烯内衬最低Von Mises值出现在前倾角20°;当旋转中心解剖重建,髋臼杯前倾角设置为15°时,髋臼杯外展角30°~55°变化时,髋臼杯、聚乙烯内衬最低Von Mises值出现在外展角35°;当髋臼杯前倾角设置为15°、外展角设置为40°时,旋转中心上移0~20 mm变化时,髋臼杯、聚乙烯内衬最低Von Mises值出现在旋转中心上移10 mm。在所有14组髋臼杯参数模型中,旋转中心解剖重建,髋臼杯前倾角15°、外展角35°时,髋臼、髋臼杯、聚乙烯内衬Von Mises值最低。结论:在CroweⅢ型DDH全髋关节置换术中,建议解剖重建旋转中心,髋臼杯前倾角15°、外展角35°,同时进行髋臼外上方植骨并增加螺钉以进一步减少髋关节应力峰值。