有限元理论

摘要： 为了分析变流器功率单元的辐射电磁干扰问题,提出了根据有限元理论及网格划分技术的三维模型简化方法。首先利用有限元数值分析软件ANSYS对变流器功率单元进行了三维实体简化建模,并采用现场测试与电路仿真两种方法获取了辐射电磁干扰的干扰源。基于简化后的功率单元三维模型对辐射电磁干扰情况进行仿真,对该辐射电磁干扰进行现场测试,并将两种仿真与实际测试结果进行对比分析。最后根据三维仿真对功率单元内部的驱动板受扰情况进行了分析,研究表明提出的三维模型简化方法和辐射电磁干扰仿真方法可为变流器的电磁兼容性能分析与预测提供参考。

摘要： 以高压配电网真空断路器操作特性为研究对象,提出小型化电机操动机构设计方法。基于断路器的负载反力和操作速度要求,计算得出驱动电机的主要尺寸,分析了相同体积、不同绕组线径和匝数下的电机性能,确定输出转矩大、运动速度快、功率密度高的线径和匝数配合方案,完成驱动电机的整体设计。采用有限元理论建立驱动电机数学模型,计算得到电机角位移和输出转矩特性。与已有电机操动机构相比,新型驱动电机体积减小23%,输出转矩、运动速度分别提高了53.4 N·m和38 r/min。

摘要： 随着城市地下综合管廊高速发展,拼装式管廊因其独特优势被广泛应用。我国关于地下综合管廊地震响应文献较少,相关抗震设计规范也不够成熟,开展综合管廊地震动力响应研究十分必要。本文基于有限元理论和时程分析法,以北京某地下综合管廊为工程背景,结合实际地质资料,对8 m埋深下的预制拼装综合管廊在不同分块形式下地震响应进行研究;建立综合管廊三维模型,针对现浇管廊、预制管廊两种工况分别采用人工合成地震波和EL-centro波两种地震波作用下的动力响应规律进行探讨分析,旨在为工程设计施工提供参考依据。

摘要： 针对某地铁短枕式整体道床轨道出现的钢轨波磨问题,开展波磨状态的现场测试,获得波磨特征参数。基于有限元理论建立轮对模型、轨道模型、单轮对-轨道模型和双轮对-轨道模型,采用谐响应分析验证模型的正确性。通过对比4种模型的固有频率以及振型特征,明确适用于钢轨波磨成因分析的理论模型。研究钢轨波磨成因与轮轨系统振动特征之间的内在联系,分析转向架轴距及扣件刚度对钢轨波磨波长及幅值的影响。研究结果表明:当钢轨波磨主、次波长分别为50 mm和315 mm时,对应的波磨通过频率为472 Hz和75 Hz;双轮对-轨道模型由于考虑了轮轨之间的相互作用以及钢轨振动波的反射,对于波磨通过频率处的轮轨系统振动特征描述更为全面,更适用于钢轨波磨成因的分析;主波长波磨的产生主要与轮轴的垂、纵向二阶弯曲振动以及两轮对之间钢轨的三阶弯曲振动有关;次波长波磨的产生主要与轮轨系统的P2共振有关;转向架轴距的增大仅会导致由钢轨横向弯曲振动引起的波磨波长增大,对由轮轴垂向、纵向振动及P2共振引起的波磨波长几乎无影响;扣件刚度的增大仅会导致由P2共振引起的波磨波长减小,对由轮轴垂向、纵向振动及轮对之间钢轨横向弯曲振动引起的波磨波长几乎无影响;钢轨波磨幅值随转向架轴距增大呈现波动趋势,但随扣件刚度增大而减小。

摘要： 笔者基于ANSYS有限元软件对工件系统进行模态分析求解系统模态振型,在有限元模态分析的基础上进行模态参数辨识,利用MATLAB对系统进行参数辨识得到系统理论频响函数,并根据实际测量的频响数据通过频域辨识方法进行拟合分析,得到系统理论与实测频响曲线以及系统模态固有频率,最后对比分析模态参数表示方法的准确性与实用性.相关研究结论能够为提高薄壁零件加工精度与效率提供依据.

摘要： 采用有限元方法对固结磨料磨具使用寿命的影响因素及影响规律做了详细分析,结果表明:埋入深度对固结磨料磨具的寿命有着显著影响,随着磨粒埋入深度的增大,磨粒的临界失效力在逐渐增大,其失效时产生的变形也越来越大,所以随着埋入深度的增加,磨具的寿命会不断提高,其磨具精度的寿命也保持得更为长久,整个磨具的稳定性更优良且主轴的振动也更小;磨粒粒径对固结磨料磨具的寿命有较大的影响,随着磨粒粒径的增大,磨粒的位移量及其临界失效力也随之逐渐增大,即粒径越大金刚石磨粒越不容易脱落,磨具的寿命随磨粒粒径的增大而逐渐提高.

摘要： 深水环境直接对基础施工产生影响,可变、未知的技术因素随着水深的增加不断增多,对应的施工难度也随之增大.在沿海或深水河流上建设大桥,遇到深水裸岩时会出现无覆盖层的情况,如何在深水裸岩中使用平台基础,是目前钻孔管桩施工技术的难点,因此需要对深水裸岩地质钻孔灌注施工关键技术进行研究,建立有限元模型,在有限元模型的基础上根据深水裸岩地质钻孔灌注施工的流程研究施工过程中的关键技术,为钻孔灌注施工技术的完善和优化提供相关依据.

摘要： 本文通过对结构抗震分析技术研究,形成了一套确保机械设备抗震性能的分析技术路线,并以某卧式容器水平位置时,内部结构件抗震设计与分析为列介绍.其原理是应用地震反应谱理论和有限元理论,分析结构的模态特性,确保设备固有频率避开地震反应谱的平台区,然后应用反应谱分析理论进行结构整体地震响应分析,获得结构在地震时的最大应力响应,确保结构能够满足此应力要求,以判断原设计方案是合理性,并提出改进方案.

摘要： 齿轨铁路与桥梁的梁轨相互作用对行车安全和结构稳定均有重要影响。基于有限元理论,建立了齿轨(钢轨)-轨枕-桥梁-墩台空间耦合计算模型,分析了典型荷载作用下齿轨铁路轨道-简支梁桥相互作用。结果表明:简支梁桥上齿轨铁路梁轨相互作用强于常规桥上无缝线路,在列车纵向荷载作用下的钢轨纵向力、梁轨相对位移、墩顶纵向力、墩顶纵向位移等指标比常规桥上无缝线路大40%以上,建议增强轨道基础与梁体的约束作用,增大轨道结构纵向阻力,防止在列车纵向荷载作用下的轨道爬行。齿轨最大等效应力小于其容许应力,齿轨强度不是结构设计的控制指标。建议齿轨轨缝与梁缝错开布置,可有效避免齿轨轨缝变化过大。

摘要： 文章以有限元理论为基础，并利用ANSYS软件建立了两端带半球帽的环肋双层圆柱壳体，外部包裹于无限的流体中的模型，利用软件中的简谐力模拟机械设备振动对潜艇壳体的冲击，利用软件中流固耦合设置来模拟壳体与流体之间的传递效应，以获取结构振动及其引起的辐射声场的时域信息，为噪声源的定位与分离提供技术基础。

摘要： 点阵桁架夹芯板作为一种特殊的超轻多孔材料，具有广阔的应用前景。针对其加工和服役过程申经常发生的脱焊损伤，提出了一种基于结构振动特性进行夹芯板无损评价的方法。首先.基于有限元理论对夹芯板在不同损伤状态下(损伤个数、位置)的振动特性进行了数值模拟，然后基于计算所得振动特征参数，运用切比雪夫多项式逼近法计算相应模态柔度派生量——均布载荷曲面的曲率，最后运用曲面光滑算法解决该检测方法对原始未损伤模型的依赖性问题。计算结果验证了基于结构振动特性对夹芯板脱焊损伤进行检测的可行性。

摘要： 本文基于非线性有限元理论，提出一种新的轮胎运动学描述与六分力预报方法.其创新之处在于建立轮胎速度场的有限元结构计算方法与接触变形受力的混合拉格朗日-欧拉计算方法.据此对某型号载重子午线轮胎进行了六分力特性的相关仿真计算与实验研究，其侧向力与回正力矩的仿真结果与实验数据吻合良好.从而证明所提出方法的正确性，开辟了直接从轮胎结构出发正向地预测其外特性的途径.

摘要： 隧道施工中的地质超前预报的精确度关系到工程的安全、质量和进度.由于隧道内可供观测的空间及观测方法受到限制,预报难度的确很大.聚焦电流法(BEAM)的工作原理是通过人为地附加一个电场,迫使工作电场具有一定的方向性,从而达到聚焦电流的目的,突出探测方向上目标体的异常特征,较适合隧道的特殊环境.本文首先对聚焦电流法在隧道超前探测中的基本原理、边值等问题进行有限元理论计算研究,在此基础上对聚焦电流法的工作方法、电极布置方式进行研究探讨,分析研究聚焦电流法的异常曲线特征,探讨其在隧道超前探测中的应用前景.

摘要： 随着社会经济的发展,工业生产以及文化、体育事业的不断进步,社会对空间结构尤其是大跨度高性能空间结构的需求大大增加了。本文正是基于这一需求探讨研究一种新型斜拉网架结构体系并引入碳纤维索,以期提高其跨度水平。在有限元理论和元胞自动机理论的基础上,本文对斜拉网架进行了线弹性分析,并采用计算机仿真的方法得到斜拉网架使用状态下索内的合理预应力。在合理预应力作用下,斜拉网架的杆件内力被控制在一定范围内,这使提高斜拉网架的跨度水平成为可能。

摘要： 在电容探测器中,目标信息包含在引信与目标之间形成的电容变化中,引信与目标之间的电容及其变化规律对探测器的探测性能有直接的影响,因此,电容探测器的探测电极对探测距离起着很重要的作用.论文将有限元理论引入引信探测电极的数值分析当中,采用有限元方法计算分析探测电极与目标之间的电容值随弹目距离的变化规律,为探测电极的设计提供理论指导,改变了传统的根据经验手工设计电极的方法.

摘要： 从双层圆柱壳体结构水下噪声预报要求出发，提出基于有限元二次修正理论，通过空气中和水下振声试验测量数据修正有限元模型，计算得到完整、准确的频响函数矩阵和外壳体表面速度场重构矩阵方法。通过水下多点激励下的双层圆柱壳体速度场重构试验研究表明，该方法重构出来的速度场基本满足水下噪声仿真评估的要求，可以有效解决实际工程结构中难以通过频响函数测量获取完整速度场重构矩阵的问题，从而大大提供速度场重构方案的可行性。

摘要： 从双层圆柱壳体结构水下噪声预报要求出发，提出基于有限元二次修正理论，通过空气中和水下振声试验测量数据修正有限元模型，计算得到完整、准确的频响函数矩阵和外壳体表面速度场重构矩阵方法。通过水下多点激励下的双层圆柱壳体速度场重构试验研究表明，该方法重构出来的速度场基本满足水下噪声仿真评估的要求，可以有效解决实际工程结构中难以通过频响函数测量获取完整速度场重构矩阵的问题，从而大大提供速度场重构方案的可行性。

摘要： 从双层圆柱壳体结构水下噪声预报要求出发，提出基于有限元二次修正理论，通过空气中和水下振声试验测量数据修正有限元模型，计算得到完整、准确的频响函数矩阵和外壳体表面速度场重构矩阵方法。通过水下多点激励下的双层圆柱壳体速度场重构试验研究表明，该方法重构出来的速度场基本满足水下噪声仿真评估的要求，可以有效解决实际工程结构中难以通过频响函数测量获取完整速度场重构矩阵的问题，从而大大提供速度场重构方案的可行性。

摘要： 从双层圆柱壳体结构水下噪声预报要求出发，提出基于有限元二次修正理论，通过空气中和水下振声试验测量数据修正有限元模型，计算得到完整、准确的频响函数矩阵和外壳体表面速度场重构矩阵方法。通过水下多点激励下的双层圆柱壳体速度场重构试验研究表明，该方法重构出来的速度场基本满足水下噪声仿真评估的要求，可以有效解决实际工程结构中难以通过频响函数测量获取完整速度场重构矩阵的问题，从而大大提供速度场重构方案的可行性。

摘要： 本发明涉及一种基于有限元单元节点的子午线轮胎胎面花纹有限元自动建模方法，该建模方法基于有限元单元节点构建胎面花纹有限元三维网格模型，通过MATLAB编程与AutoCAD二次开发技术并结合HyperMesh软件操作，实现了由胎面花纹二维结构设计图直接生成轮胎有限元三维网格模型，省去了构建胎面花纹三维几何造型的繁琐步骤，大幅提高了建模效率，同时保证了有限元网格单元的高质量特性。本发明由胎面花纹二维结构设计图通过建模程序自动生成轮胎花纹有限元三维网格模型，建模效率比传统方法提高了一倍以上，建模过程科学高效，具有很大的应用价值，并且为子午线轮胎复杂胎面花纹有限元自动建模技术的探索提供了新的思路。

摘要： 本发明公开了一种活塞销孔的有限元网格圆整方法，用于将活塞有限元网格中，单一直径，且直径为R的销孔有限元网格调整为端部呈喇叭口，其包括：1)以上述销孔有限元网格的轴线为Z轴构建坐标系；2)利用三角函数关系确定销孔有限元网格的喇叭口段中，各处有限元网格节点的坐标。该有限元网格圆整方法能够将活塞有限元网格中单一直径的销孔有限元网格调整为端部呈喇叭口，利于提高有限元分析的精度。本发明还公开了一种活塞有限元分析方法，其应用了上述活塞销孔的有限元网格圆整方法，避免了销孔上朝向活塞内部的喇叭口由软件自动生成，提高有活塞的有限元网格中销孔的喇叭口处的网格精度，利于确保该活塞有限元分析方法的精度。

摘要： 本发明公开的一种基于像素理论的颗粒增强复合材料有限元建模方法，涉及一种基于像素理论的考虑微观组织的颗粒增强复合材料有限元建模方法，属于颗粒增强复合材料的有限元建模技术领域。本发明在传统颗粒增强复合材料有限元模型材料的定义的基础上，基于像素理论的方法建立增强相颗粒几何模型，能够准确反映增强相轮廓，平衡效率和仿真结果准确性的矛盾，提高颗粒增强复合材料有限元模型仿真准确性和可靠度，进而解决颗粒增强复合材料领域工程问题。此外，本发明具有一般通用性，适用于但不限于颗粒增强复合材料的有限元建模；能够提高模型的准确性的同时极大的简化有限元的建模操作，具有简化数字化图像处理以及有限元软件建模的繁杂度的优点。

摘要： 本发明公开了一种基于abaqus有限元软件的切石机基础有限元建模及动力仿真分析方法，abaqus有限元软件包括前处理、求解和后处理三大步骤。前处理主要是有限元建模及网格划分；求解是对已建好的有限元模型进行计算；后处理则是对计算结果进行分析、处理。本发明分析方法简单，以切石机基础建立有限元模型，为有限元模拟达到预期的研究效果，能够得到精确地仿真数据。

摘要： 本发明提供一种基于逆有限元与有限元方法的结构状态监测及载荷识别方法，包括：选用适配的逆壳单元对板壳结构进行离散；基于mindlin板理论计算每个逆壳单元的膜应变、弯曲应变以及剪切应变；在逆壳单元的上下表面选取应变测量点，并在应变测量点上粘贴应变传感器实时测量应变，得到应变测量数据；基于应变测量数据，计算每个逆壳单元的膜应变以及曲率；基于最小二乘方法构造泛函，对节点自由度求导，得到逆壳单元的类刚度矩阵和载荷矩阵并组装，赋予恰当的边界条件，计算结构的位移场；利用有限元方法构建的位移场与加载力向量之间的关系，并利用Tikhonov降低应变采集和位移重构产生的误差，实现对结构的状态信息的监测和载荷信息识别。

摘要： 一种基于有限元超收敛性的静电场光滑有限元数值算法。输入数据，所述数据为数值数据；根据节点编号和节点坐标，对所有节点按照节点序号顺序循环，并判断其是否为内部节点；当节点为内部节点时，确定重构点附近的单元集合，计算重构点附近超收敛点坐标和超收敛点原始梯度，以此计算多项式展开和重构梯度，所述内部节点为至少预设数目的单元的共同节点；当节点不为内部节点时，确定重构点附近的单元集合，计算不同单元中重构点的梯度和重构点梯度平均值。本发明提出了一种高精度、高效率的静电场光滑有限元数值计算方法，在保证计算效率的前提下，极大改善了静电场梯度计算的精度与收敛速度。

摘要： 本发明涉及一种基于有限元单元节点的子午线轮胎胎面花纹有限元自动建模方法，该建模方法基于有限元单元节点构建胎面花纹有限元三维网格模型，通过MATLAB编程与AutoCAD二次开发技术并结合HyperMesh软件操作，实现了由胎面花纹二维结构设计图直接生成轮胎有限元三维网格模型，省去了构建胎面花纹三维几何造型的繁琐步骤，大幅提高了建模效率，同时保证了有限元网格单元的高质量特性。本发明由胎面花纹二维结构设计图通过建模程序自动生成轮胎花纹有限元三维网格模型，建模效率比传统方法提高了一倍以上，建模过程科学高效，具有很大的应用价值，并且为子午线轮胎复杂胎面花纹有限元自动建模技术的探索提供了新的思路。

摘要： 本发明公开了一种活塞销孔的有限元网格圆整方法，用于将活塞有限元网格中，单一直径，且直径为R的销孔有限元网格调整为端部呈喇叭口，其包括：1)以上述销孔有限元网格的轴线为Z轴构建坐标系；2)利用三角函数关系确定销孔有限元网格的喇叭口段中，各处有限元网格节点的坐标。该有限元网格圆整方法能够将活塞有限元网格中单一直径的销孔有限元网格调整为端部呈喇叭口，利于提高有限元分析的精度。本发明还公开了一种活塞有限元分析方法，其应用了上述活塞销孔的有限元网格圆整方法，避免了销孔上朝向活塞内部的喇叭口由软件自动生成，提高有活塞的有限元网格中销孔的喇叭口处的网格精度，利于确保该活塞有限元分析方法的精度。

摘要： 本发明公开了一种基于局部应力应变理论及有限元仿真的螺栓寿命快速预测方法，属于机械工程与材料科学应用技术领域。该方法首先分别采用应变、应力控制开展螺栓材料疲劳试验，并基于最小二乘法对试样数据进行回归，获得弹性应变寿命和塑性应变寿命曲线方程。通过对弹性、塑性应变寿命曲线方程叠加，获得总应变寿命曲线方程。然后，针对螺栓构件开展有限元仿真与模拟，确定危险位置，提取螺栓应力与应变分布。最后，将最大应力、应变值代入总应变寿命曲线方程，获得工程实际中螺栓构件的寿命。该方法基于局部应力应变理论及有限元仿真，整个流程易于实现、成本低廉，可有效解决工程中螺栓构件的疲劳寿命预测难题。

摘要： 本发明公开了一种基于有限元理论的模具最大零件外缘线提取方法，首先利用有限元分析工具将零件三维模型转化为空间中点数量有限的点云；然后将点云文件导入至CATIA的模具三维模型中，并投影至模具型面；最后使用数字曲面编辑模块DSE对投影点集合进行网格面重建，重建得到的曲面的外缘线即为零件的最大外缘线。本发明利用有限元思想，借助CATIA提取了较高精度的模具最大零件外缘线，通过本方法得到的零件最大外缘线的精度取决于零件三维模型生成点云的数量，这一步由电脑自动完成，因此是一种拟合精度和效率都很高的拟合方法。本方法广泛适用于提取任何零件在各种模具型面上的最大外缘线，以满足材料成型、零件加工的需要。