数值建模

摘要： 针对航行体入水冲击过程中的流固耦合问题,利用任意拉格朗日-欧拉算法建立三维入水冲击数值仿真模型。首先,建立球体入水冲击数值模型,获取了入水过程中的冲击载荷和表面压力数据,通过与试验对比,探究网格密度、接触刚度耦合系数以及时间步长对仿真准确性的影响。结果发现,冲击区域网格密度和接触刚度耦合系数决定流固耦合接触刚度;冲击域的网状密度对冲击系数结果和入水速度变化有明显影响;耦合节点之间的接触刚度系数会影响局部压力峰值。最后,建立锥形头部圆柱体入水仿真模型,提出分段刚体计算截面载荷方法,研究不同速度下结构入水冲击加速度、速度、位移和截面载荷变化规律,与试验结果对比证明仿真准确性。

摘要： 为充分挖掘全极化探地雷达探测道路空洞时的数据解译与融合规律,获取更加全面、准确的探测信息,以实际道路空洞为研究对象,首先利用GprMax数值建模软件对道路空洞进行全极化探测模拟,将获取到的极化数据图像化处理后,提取原始数据中蕴藏的极化特征,再采用主成分分析法对极化图像进行特征融合,最后将融合图像上的振幅最大值与初始极化图像进行比对。结果显示:融合图像的振幅最大值在单空洞条件下较VV、HH极化分别提升了约60%,20%,在“管线+空洞”条件下较VV极化提高了5倍,较HH极化则降低了约20%。用主成分分析法对雷达全极化数据进行融合,能得到更加真实、更高分辨率的探测图像。

摘要： 风电海缆是浮式风电系统中的关键输电装备,其在复杂的海洋环境中易受到较大拉伸载荷的破坏,导致整个风电系统无法正常工作。为了保证风电海缆系统正常运行,需要研究风电海缆的拉伸力学性能。由于风电海缆结构的复杂性,目前多依托于数值模拟方法开展相关研究,但是不同数值模拟方法对拉伸力学行为分析结果有着明显的影响。文中首先给出风电海缆力学模型的拉伸刚度理论计算方法,然后,通过合理的简化构建了基于梁单元和基于实体单元两种不同的数值建模方法对风电海缆的拉伸力学性能进行求解。最后将理论建模方法和两种不同数值建模方法相对比,研究不同数值建模方法对风电海缆拉伸力学性能分析结果的敏感性,进而为实际工程提供一定的参考意义。

摘要： 为研究杯型柔性谐波齿轮传动系统柔轮的应力情况,采用弹簧近似法和单元接触法对该系统进行三维建模。对柔轮进行数值计算和分析,得到柔轮变形和柔轮齿根处的应力分布情况。将数值计算结果与实验测试结果进行对比,结果表明:在定性和定量方面,数值计算结果和实验结果相吻合,用该方法来分析柔轮应力分布状况具有可行性,可为柔轮的优化设计提供参考。

摘要： 激光抛光作为一种光整加工技术近年来得到了迅速发展,然而其模型研究相对滞后,目前通过数值模型仍难以评估抛光工件的表面质量。在考虑工件表面形貌、传热和流体流动的基础上,建立一个二维移动数值模型来预测熔化机制下被抛光工件的表面粗糙度。通过该模型模拟熔池内的熔体流动,估算出激光抛光后工件的表面粗糙度,其与试验值非常接近;同时,引入凝固角的概念,以此揭示激光抛光熔化机制中表面轮廓的形成机理。

摘要： 电动船直流系统的安全性关系到电池安全、功率变换装置安全、日用电的安全以及航行安全,必须保证直流母排系统短路故障时保护的选择性。本文以电动游船"君旅号"为背景,介绍电动船电力推进系统直流母排系统短路故障选择性保护设计的原理、方法和效果,能够为之后的电动船的研究、设计、建造提供借鉴。

摘要： 分析新型装配式梁柱螺栓节点的设计和构造,提出装配式结构节点的新型连接技术,对螺栓的承载力进行计算分析,并对施工现场的施工步骤给出建议。为模拟实际情况下的节点性能,采用ANSYS有限元分析软件对装配式梁柱螺栓在受荷作用下进行数值计算,望能促进装配式建筑技术的发展。

摘要： 为了实现F-T煤制油在柴油机上低排放燃烧的目的,选取柴油机典型工况,采用Box-Benhnken方法进行试验设计,通过支持向量机和响应面方法建立喷油参数与排放指标之间的数值模型,在对比分析模型性能的基础上,对柴油机排放指标进行多目标优化研究。分析表明:响应面模型选择二次回归方程进行拟合分析,支持向量机模型(SVM)选用RBF核函数时,两种模型的预测精度最高。试验工况下,响应面模型对SOOT和NOx预测的最低精度分别是77.4%和97.1%,SVM模型对SOOT和NOx预测的最低精度分别是40.1%和90.8%,在试验样本较少状况下响应面模型预测精度高于SVM模型,可以准确表达喷油参数与排放指标之间的关系。在测试工况下,采用响应面模型对柴油机排放指标进行优化分析,SOOT和NOx分别降低55.72%和7.43%。

摘要： 线圈式电磁炮利用线圈间电磁感应产生的电磁斥力完成炮弹的发射,追求电磁炮更大的发射能力一直是当前研究的热点。设计了一种线圈式电磁炮,针对其控制系统的放电回路建立了等效电路和电磁力的数学模型。为准确分析放电回路各个参数对线圈间电磁力的影响,利用有限元分析和试验研究相结合的方法研究了不同参数对电磁发射力的影响。研究结果表明,放电回路参数和加载线圈匝数、线圈温度等对线圈间产生的电磁力均有不同程度的影响。通过对这些影响因素的研究分析,给出了提高电磁发射能力的方法和改进措施,并通过试验验证了研究结果的可靠性。

摘要： 对复杂空间钢结构中的节点在复杂受力情况下的受力状况进行分析,讨论复杂钢节点加工要点和难点,并提出可供提高生产效率的智能化装配技术,结合ANSYS软件对复杂钢节点进行建模和分析,力争给研究复杂空间钢结构的同行提供一定参考。

摘要： 针对含钢纤维活性粉末混凝土数值建模方法,提出了判断钢纤维在投放过程中是否交叉的优化算法(钢纤维外包六面体法).该方法通过在当前投放钢纤维外侧构建外包六面体,把曲面图元间的交叉判别问题简化为线段与线段或矩形与矩形之间相互位置关系的判别问题,降低了数值建模过程编程难度.并通过第1次粗判与第2次细判,实现了钢纤维在投放过程中的交叉判别,有效提高了投放运算效率.利用Matlab软件编程实现上述算法,完成钢纤维活性粉末混凝土数值建模过程.通过与同钢纤维含量活性粉末混凝土圆柱体试样(h=100mm,R=50mm)切片比较,发现数值模型与试验试样对应切片面内钢纤维的分布较一致,能较好地模拟钢纤维在活性粉末混凝土中的分布情况.

摘要： 本文以保护层混凝土从碳化透彻到锈胀开裂过程中的RC构件为研究对象,通过分析常用单元族的力学特性并结合现有研究成果,认为三维实体线性减缩单元C3D8R和两节点三维单元T3D2能很好地模拟混凝土材料、内嵌钢筋的力学行为,指出了指数衰减摩擦模型在处理锈蚀钢筋与混凝土间接触问题上的优势,将Hsich-Ting-Chen四参数强度准则作为混凝土材料的破坏准则,给出了锈蚀钢筋、混凝土及材料间粘结滑移的本构模型.基于多龄期RC构件抗震性能试验研究结果,对本文提出的基于ABAQUS软件平台的适用于轻度锈蚀RC构件数值建模理论进行可靠性验证,并取得了理想的验证效果,为后续对相关科学问题的研究提供了一种可行、有效的研究手段。

摘要： 文章针对局部基座、长基座、平台基座和悬臂基座这四种船上典型的基座结构形式,详细分析了其在整个频段内的振动形态及阻抗特性,并在此基础上提出了"基于振动参与程度的数值建模方法".文中从能量的角度解释了该建模方法的合理性,最后针对四种基座分别建立了一系列的简化模型并对模型进行收敛性考核,考核结果进一步证明了该方法的有效性.

摘要： 低频航船噪声对声呐检测远距离目标信号有很大的影响.通过对大范围航船噪声进行建模,将噪声级与指向性作为频率、水深、环境等相关参数的函数,可以实现对声场的预报.近年来,已经有许多人对航船噪声建模进行研究.浅海情况下,海底地形对低频声场结构有重要影响.大陆架地形是浅海向深海过渡的典型地形,分析浅海噪声源经斜坡反射作用后的声场特性,有助于研究海底特性对于低频噪声场的影响.本文提出了一种基于大陆架斜坡的航船噪声建模计算方法,并对该航船噪声特性进行了分析.

摘要： 以理想海洋信道中脉动球为例,利用虚源法和球波函数加法定理推导了理想海洋信道中脉动球的辐射声场表达式.为了克服解析解计算效率低的缺点,将自由域中单元辐射叠加法推广到海洋信道中,建立基于单元辐射叠加法的理想海洋信道中三维结构声辐射数值建模方法.计算和讨论了脉动球辐射声压随频率的变化规律.结果表明,数值解与解析解吻合很好,在保证计算精度的同时,数值方法可大幅提高计算速度.

摘要： 本文主要就单通道和并联通道流动不稳定性的数值建模方法及计算程序TRAFLO(TRAsient FLOw)的预测能力验证进行研究.探讨人为施加固定压降Δp边界的理想单通道模型和具有旁通的实验单通道模型发生流动不稳定的结果,分析旁通面积大小对流动不稳定性的敏感性影响;还分析了同样边界条件的并联通道流动不稳定性,并与单通道的结果进行比较.研究结果表明,旁通需要达到一定面积后才能建立起与理想单通道模型相同的压降边界;由于建模的差异造成理想单通道模型比有旁通的实验单通道模型的不稳定结果更为保守;在具有相等的压降边界下,单通道不稳定边界与并联双、三通道不稳定边界基本一致.

摘要： 以扬州市某含有开口天井的高层住宅楼为范例,通过数值建模,设置具有代表性的火灾场景进行模拟计算,研究开口天井对高层住宅楼的火灾危险性影响.验证了开口天井的设计形式火灾危险性较低.

摘要： 本研究以两淮煤田为研究区域，在查阅和分析国内外文献和收集研究区相关地质资料的基础上，应用扫描电了显微镜、TOC- II残余碳分析、X射线衍射测试以及液氮吸附与等温吸附等实验方法，阐述了煤系泥页岩的有机质与矿物组成特征，分析了不同泥页岩的吸附性能，并从泥页岩组成的含量、类型以及组成演化等方面探讨了影响泥页岩吸附的主要因素，建立了吸附性能的复合数值模型。

摘要： 贵州省地处山区,是崩塌地质灾害的易发区及高发区.据贵州省88个县(市、区)重点地区重大地质灾害隐患详细调查数据统计,拉裂式崩塌占全省崩塌总数第二位.本文针对贵州省拉裂式崩塌的特点,从地理位置、地形地貌、地层岩性、地质构造、破坏过程、形成机理等方面总结其分布特征及发育情况,并结合贵州拉裂崩塌某一实例通过稳定性计算及数值建模两种方法分别对其稳定性进行了理论分析.

摘要： 大型临时空间桁架结构看台因广告和维护等非结构构件使结构受风面积大量增加,在较强风力作用下极易发生倾覆.本文采用数值模拟方法确定大型临时看台风荷载立面作用特征,对临时看台周围有遮挡附属结构时看台表面的平均风荷载分布特性进行了建模和仿真,提出了临时看台立面具有遮挡物时各表面的平均风荷载计算方法,并建立了可直接用于大型临时看台结构设计使用的压力系数,本文得到的计算方法对提高大型临时看台抗风性能具有实际和重要的应用价值。

摘要： 本发明提供一种不可移动文物数值仿真建模方法和系统，其中，方法包括：获取不可移动文物的点云数据；根据所述点云数据获取所述不可移动文物表面轮廓线，并对所述表面轮廓线进行坐标点的提取，得到多个坐标点；对所述多个坐标点进行拟合生成多个面域；对所述多个面域进行有限元模型构建，得到有限元模型；对所述有限元模型进行网格划分，得到对应的三维网格；对所述三维网格进行处理，得到模型仿真结果。本发明以前期获取的点云数据为基础，建模时做微小调整，实现精细化建模，使模型最大程度地接近实体，仿真结果相对准确，并能够揭示结构缺陷位置，推测不可移动文物的性能状态。

摘要： 本发明涉及一种二维任意形状骨料颗粒离散元数值试样建模方法，属于混凝土技术领域，用于为混凝土的力学行为模拟提供保障。本发明提供的二维任意形状骨料颗粒离散元数值试样建模方法，首先，通过在Matlab中构建等于数值试样尺寸的计算区域，在此区域内随机生成一定级配的二维任意形状骨料颗粒；其次，将所构建的计算区域内信息进行分组，骨料为一组，其余区域为一组，将分组信息导出；然后，依据指定孔隙率，在离散元软件中生成单一颗粒形状的数值试样区域，随后将分组信息导入，构建出骨料区域及基质区域；最后，赋予多重接触模型，并设定相关模型参数及物理参数。

摘要： 本发明一种适用于有限元数值模拟的复杂三维地质体逆向建模方法，包括：导入三维点云数据；使用Geomagic软件对点云数据进行处理；判断曲面是否闭合，若地质体尖灭则直接使用Geomagic Freeform软件转化为三维几何模型，否则使用Gempy软件进行曲面插值延拓其几何形态使曲面闭合后再使用Geomagic Freeform软件转化为三维几何模型；格式转换，将上述三维几何模型文件stl，igs，iges数据类型通过软件STL2STP转化为stp格式；导入到有限元分析软件进行有限元分析，将格式转换后的三维几何模型导入到有限元软件中进行有限元分析。本发明一种适用于有限元数值模拟的复杂三维地质体逆向建模方法，能够建立闭合的地质体模型，且该地质体模型能适应不同的求解精度需求。

摘要： 本发明属于土木工程结构砌体工程领域，其公开了一种用于藏式毛石墙体的离散元二维数值模拟建模方法，解决传统建模方案无法反应相应墙体的真实块体形状和分布情况的问题。该方法包括以下步骤：S1、采集墙体二维图像；S2、利用工程软件对二维图像进行墙体边界轮廓和石材轮廓描绘，生成离散的轮廓块体；S3、对各个轮廓块体进行单独的文件输出，并采用格式转换软件将每一个单独的文件转换成离散元数值模拟软件可识别的格式文件；S4、将转换后的格式文件导入离散元数值模拟软件中，进行属性赋予。该建模方法适用于已有藏式毛石墙体的模拟计算和分析。

摘要： 一种盾构隧道相邻管片之间变形过程的离散元建模及数值模拟方法，包括：1)输入长，宽，高，建立一个三维的长方体模型箱；2)将模型中需要的光纤材料和管片材料的材料属性，即杨氏模量，泊松比，抗拉强度，抗压强度，内摩擦系数，密度共六个参数导入到模型当中；3)输入隧道的半径和长度，建立两个大小完全相同的隧道模型；4)设置两隧道模型之间的间距；5)输入光纤模型的长度，建立四个完全相同的光纤模型；(6)在模型中调整四个光纤模型的位置，使得四段光纤模型在隧道的横截面上位于0°，135°，180°，225°；7)设定另一侧隧道在Z方向的位移，使其在Z方向发生运动。完成盾构隧道管片之间错动变形的离散元定量建模。

摘要： 本发明涉及一种吸波材料的数值建模方法，往单一基底材料空间中的随机位置填充一定数量的半径满足一定范围分布的空气小球，小球表面生长一层一定厚度的导电材料。实现过程是首先指定一个固定大小的区域用于吸波材料建模，然后设置吸波材料中填充小球的数量，半径分布函数，小球之间的相交关系，小球表面生长导电材料层的厚度，然后设置随机数种子，将小球随机填充到基底材料空间中。如果小球的填充率未达到要求，可以修改填充小球的参数，重复进行多次小球填充操作，直到小球的填充率达到要求为止。本发明实现了内部存在许多不规则且无序排列的缝隙孔洞，具有极其复杂的拓扑结构的吸波材料的快速建模，能够模拟真实的吸波材料的内部结构。

摘要： 本发明公开了一种运用格点态布尔运算的混凝土数值建模方法，包括：1)生成混凝土数值模型空间；2)构建用格点态描述的骨料修饰基本模具；3)构建用格点态描述的骨料修饰适体模具；4)二重随机骨料网格划分；5)选取骨料单体生成空间；6)生成待修饰骨料；7)待修饰骨料的四角修饰；8)修饰骨料的安放；9)完成模型构建。本发明基于网格技术采用格点态布尔运算简化了建模运算，优化骨料特征的控制，由于是在空位按要求生成骨料，采用了全新的布尔运算投放骨料，不受骨料比率上升影响，投放效率高。

摘要： 本发明提供一种滑坡‑抗滑桩体系三维数值建模方法及装置，包括步骤：获取滑坡所在区域等高线数据，处理成带有标高信息的dxf文件；将dxf文件导入Rhino软件，通过移动与变换，将等高线移动到目标区域，依次按照点‑面‑布帘方法建立滑坡三维地表，并挤出形成实体，切割至目标厚度；依据滑坡剖面信息构建三维地层，并使用三维地层分别切割实体模型以实现地层分组；使用实体构建抗滑桩模型，通过平面图和剖面图对其进行定位；网格划分，借助Griddle插件进行网格对接与局部加密，最终导出可用于有限差分与离散元数值计算的网格。本发明实现了对滑坡‑抗滑桩体系的三维数值建模，为进一步研究滑坡‑抗滑桩体系的演化机理、防治效果与稳定性评价提供了基础。

摘要： 本发明提供的一种高性能多域耦合数值建模与仿真系统，包括数据层、离散层、应用层和系统层；所述数据层用于存储数据模拟计算中所需的数据；所述离散层用于数值模拟计算，构建物理模型；所述应用层用于提供基于数值物理模型构建的仿真应用；所述系统层用于提供供用户进行仿真的用户使用界面。本发明提供的高性能多域耦合数值建模与仿真系统能够有效解决现有技术中存在的技术问题，提供一种新型的仿真软件架构，从计算规模、效率、用户使用方式上满足数字孪生的要求。

摘要： 本发明公开了一种含预留间隙的薄板脉冲激光焊熔池动力学仿真数值建模方法，属于焊接过程数值模拟技术领域。该方法结合流体连续性方程、Navier‑Stokes方程与能量守恒方程，建立了多相多物理场耦合的CFD模型。建立了薄板上下表面的高斯面热源模型，采用光束追踪算法求解气‑液相界面，计算了气相瑞利散射引起的能量衰减及匙孔壁面的菲涅尔吸收。结合计算流体力学软件Fluent进行子程序开发、边界条件设置、材料参数加载，实现含预留间隙薄板脉冲激光拼焊过程中熔池温度场、速度场及液桥的动态模拟。本发明能够合理再现含间隙薄板脉冲激光拼焊过程中的传热、金属液流动和液相桥接行为，揭示焊接过程中的连接机理。