超单元

摘要： 旋转部件载荷复杂,易萌生裂纹,引发疲劳断裂失效。针对含裂纹受热旋转部件,在全局无裂纹区域使用有限元法(FEM),发挥其在大型结构仿真分析方面的优势;在裂纹附近局部子域使用对称伽辽金边界单元法(SGBEM),发挥其在结构断裂分析方面的优势。构造考虑旋转惯性载荷和热载荷影响的SGBEM超单元,该超单元刚度矩阵对称半正定,且施加的旋转惯性载荷和热载荷仅影响等效力向量,可实现与有限元刚度矩阵和力向量的直接装配,从而耦合求解旋转部件的热弹性断裂问题。采用构造的SGBEM超单元FEM耦合法计算了含裂纹受热旋转圆盘的应力强度因子,验证了该方法的有效性。

摘要： 为解决HFETR乏燃料贮存格架结构抗震设计中存在的结构迭代设计速度较慢、抗震计算时间较长、多格架分析困难等问题,提出将参数化方法和超单元法组合应用于HFETR格架抗震分析。基于超单元法建立了格架有限元模型;利用APDL和VB对有限元模型的建立和计算进行了参数化处理;对HFETR乏燃料贮存格架进行了多格架抗震计算,并对格架在满载、半载、空载3种装载情况下的应力、滑移和倾倒进行了分析。结果表明:所设计的HFETR格架抗震性能满足要求;参数化-超单元法可用于乏燃料贮存格架的迭代设计和多格架抗震分析。

摘要： 作为飞机结构强度分析的有效手段,飞机全机有限元模型内力计算结果直接影响强度分析结论.超单元方法作为求解大型有限元问题的有效手段,在飞机全机内力计算中具有较好的适用性.基于超单元方法的基本理论以及NASTRAN软件,给出超单元方法在民用飞机全机内力计算的使用方法和步骤.以某型民用飞机全机模型内力计算为例,进行了超单元方法计算与全模型方法计算,并对比两种方法得到的节点位移以及单元内力.结果表明,超单元方法计算误差较小,对结果的影响可忽略不计,可用于飞机全机有限元模型内力计算.

摘要： 文章提出一种解决某样车滑动门在开闭耐久试验中出现焊点疲劳开裂问题的有限元仿真分析方法.该方法以考虑焊接熔核及焊接缺陷的精细有限元模型为研究对象,以超单元法对该模型进行简化,根据标记样件疲劳断裂试验结果,获得以精细超单元法评价焊点寿命的特殊S-N曲线.然后将该方法应用到汽车滑动门的疲劳耐久试验有限元仿真模型中,并根据Miner线性疲劳累计损伤理论,标定出评价滑动门耐久试验中焊点寿命的评价方法.最后利用该方法对试验中的疲劳问题进行了优化,并以试验手段验证了该方法的可行性.该方法能准确地预测滑动门开闭耐久试验中焊点寿命,提高计算效率,节省开发费用,具有一定的工程实用价值.

摘要： 大功率汽轮机的调节级在高温和高转速下工作,其工作条件极为恶劣.一直以来,调节级在部分进汽情况下的瞬态动力学响应是业内广泛关注的焦点.文章通过数值模拟的方法,采用先进的超单元和模态叠加法对大功率汽轮机的调节级在两阀工况下受到部分进汽激振力情况下的动力学响应进行了分析.结合调节级静力学计算的结果,对调节级的疲劳寿命进行了分析.

摘要： 民用飞机的机裁设备振动分析是强度计算中至关重要的一部分,如何使用正确的约束对于振动分析而言尤为重要.概述了模态综合超单元法理论,并通过有限元分析得到了民用飞机某机体连接结构部分的质量矩阵和刚度矩阵,并使用质量矩阵和刚度矩阵作为约束条件对机载设备进行了模态分析,并和使用机体结构的结果进行了比较,误差在1％以内.同时进行了模态试验,用试验的结果进行了再次验证,误差在5％以内.表明使用超单元模态综合方法得到质量矩阵和刚度矩阵用于动力学分析的正确性和高效性,节省时间,也提高强度分析效率.

摘要： 以水泵转子为研究对象,建立了三维转子有限元模型.采用基于旋转子结构方法的超单元减缩了该转子模型的30％自由度,该方法考虑了陀螺效应的影响.减缩模型前10阶固有频率最大误差为0.23％,计算得到的前四阶临界转速最大误差为0.3％,且振型基本一致.考虑到转子应变能无法直接从结果中提取,最后利用扩展超单元方法,将超单元转子与非减缩单元进行了转子应变能对比,结果表明转子应变能最大误差为2％左右.该方法可用于三维模型转子动力学设计中.

摘要： 为了实现连续结构优化的可行性和高效性,提出一种基于局部特征子结构的优化方法.从优化过程的各个子功能和连续结构的几何特征分析出发,将连续结构划分为参数化子结构、超单元子结构和状态变量子结构,以参数化子结构的几何特征为设计变量建立连续结构评价的目标函数;以最小的连续结构质量为优化目标,将参数化子结构和状态变量子结构所承载的连续结构应力应变作为约束条件,建立连续结构评价的最优化数学模型,其中隐含着整体结构局部几何不变而且不包含所需状态变量的局部构造,即超单元子结构.采用基于梯度的序列二次规划法对模型进行求解.以某柴油机活塞连续结构优化为例进行分析优化,并从收敛性和高效性方面与传统优化方法进行比较,说明了所提方法的合理性和优越性.

摘要： 基于广义位移假设,针对大长细比带锥度薄壁梁结构,利用变分原理和能量原理,进行降阶的超单元建模.不同的位移假设对应于不同模型精度.推导了广义位移对应的刚度矩阵.利用Matlab语言编写了超单元法计算程序,并通过3个算例,将计算结果与工程软件ABAQUS的结果以及试验结果进行了对比.分析了结构锥度、超单元划分数目对计算精度的影响.结果显示,所提出的建模方法能够降低结构自由度数,节省了数据准备工作量,同时保证足够的计算精度,可以用于快速结构设计分析和优化设计.

摘要： 随着我国海洋石油开发逐渐由浅海转向深海,工作水深百米以上的深水导管架陆续投入使用,与浅水导管架相比整体刚度较小,而且海况更加恶劣,因此需要进行动力响应分析.本文以某典型深水导管架为例,使用SACS分析软件对开敞水域的波浪P-M谱进行拟合,生成伪随机浪,并通过动力分析模态叠加法得到导管架的动力响应,进而得到动力放大系数,作为静力分析中波流力的放大因子,从而模拟导管架的真实环境荷载.

摘要： 对于具有丰富层级特性的一类复杂结构，完全基于整体分析的结构拓扑优化设计会使整个优化问题呈现出极大的求解难度，数值优化难以实施。为此，基于分层次优化设计的思想并结合当今计算机硬件的发展趋势，针对复杂工程结构的优化问题，本文提出了一种基于超单元和多核并行的多层次拓扑优化策略，将进行拓扑优化之后的低层次局部构件处理作超单元进入到高层次结构，进而进行考虑结构宏观性能的分析优化，优化过程中实现了不同层次结构优化信息的相互传递。本文最后通过对机翼这种典型复杂结构的优化设计，验证了所提出的设计方法的可行性及有效性。

摘要： 本发明公开了一种低频隔振超结构单元、超结构及超结构设计方法，能够解决隔振装置难以满足小型化、轻量化要求的问题，以及隔振导致的结构刚度和强度降低的问题。所述低频隔振超结构单元包括：外部保护结构(1)、内部质量块(2)及弯折结构(3)；外部保护结构(1)为凹形结构且有开口的一侧竖直放置；所述内部质量块(2)配置于所述外部保护结构(1)靠近竖直内壁的一侧，所述内部质量块(2)仅在其顶部靠近凹形结构开口一侧与所述弯折结构(3)连接；所述弯折结构(3)所述弯折结构配置于外部保护结构(1)靠近开口的一侧，所述弯折结构(3)包括沿竖向拼接的M个几字形结构(18)、顶部竖梁(12)及顶部横梁(13)。

摘要： 本申请公开了一种超材料单元、超材料单元的控制装置及方法、超材料。其中，所述超材料单元包括：超材料单元、超材料单元的控制装置及方法、超材料。其中，所述超材料单元包括：从上至下依次层叠设置的第一介质层、反射层以及第二介质层；其中，所述第一介质层中设置有螺旋状的空腔；所述螺旋状的空腔的每层螺旋均处于同一平面；所述第二介质层中设置有用于存储液态金属的储液装置；所述空腔和储液装置通过连通结构连接；所述液态金属通过所述连通结构在所述储液装置与所述空腔之间流动；通过调控所述液态金属在所述空腔中的填充量能够改变所述超材料单元的结构特性。

摘要： 本发明公开了一种曲折线超材料单元及利用该单元设计的聚焦超表面，曲折线超材料单元布置在介质板上，参考波采用同轴馈电，形成平面波导，从而在介质板中形成柱面波，将入射波辐射在超表面上的磁场通过Hankel函数建立模型；基于全息的思想，需要得到参考波与虚拟聚焦点反向传播至超表面全息板所干涉形成的场分布，因此，对于虚拟聚焦点

摘要： 本发明公开了一种低频隔振超结构单元、超结构及超结构设计方法，能够解决隔振装置难以满足小型化、轻量化要求的问题，以及隔振导致的结构刚度和强度降低的问题。所述低频隔振超结构单元包括：外部保护结构(1)、内部质量块(2)及弯折结构(3)；外部保护结构(1)为凹形结构且有开口的一侧竖直放置；所述内部质量块(2)配置于所述外部保护结构(1)靠近竖直内壁的一侧，所述内部质量块(2)仅在其顶部靠近凹形结构开口一侧与所述弯折结构(3)连接；所述弯折结构(3)所述弯折结构配置于外部保护结构(1)靠近开口的一侧，所述弯折结构(3)包括沿竖向拼接的M个几字形结构(18)、顶部竖梁(12)及顶部横梁(13)。

摘要： 本发明提供一种多单元超构表面阵列和宽频声衬单元结构，所述多单元超构表面阵列由多个具有内延孔(5)和空腔(6)组成的内延孔式亥姆霍兹共鸣器组成。所述宽频声衬单元结构包括：穿孔板(2)和中间空气层(3)，以及如上所述的多单元超构表面阵列；所述多单元超构表面阵列(1)置于穿孔板(2)下端，二者中间隔着一层中间空气层(3)，其中中间空气层以每个周期单元为边界用隔板(4)隔开。所述所述宽频声衬单元结构也可以仅包括如上所述的多单元超构表面阵列。本发明可以实现有效的宽带阻抗调制，提高基于多共振单元非局域耦合的宽频声衬单元结构的使用范围。

摘要： 本申请公开了一种超材料单元、超材料单元阵列及超材料结构。其中，所述超材料单元包括：表面层；所述表面层包括：第一开关、第二开关、连接所述第一开关一端和所述第二开关一端的第一连接线以及连接所述第一开关另一端和所述第二开关另一端的第二连接线；通过所述第一连接线和所述第二连接线施加电压以控制所述第一开关、第二开关的通断状态，从而改变所述超材料单元的电磁性能。

摘要： 本发明提供一种超单元及基于该超单元的减振型超板结构及应用，该超单元由框架单元和填充在框架单元内的振子单元两者构成；框架单元由筒体以及设在筒体上下表面的开孔基板连接而成，其中开孔基板的内径小于筒体内径；振子单元由两个轻质弹性圆膜和夹芯柱构成，其中夹芯柱又由两个轻质弹性表柱B中间夹芯柱A构成，芯柱A由密度范围为4000‑10000Kg/m3的材料制成；超单元通过周期性阵列形成减振型超板结构。该发明不仅具有轻质高刚度厚尺寸和构造简单等特点，形成的减振型超板结构还具有新奇的物理特性，即减振型超板结构的低宽频振动带隙特性能将带隙频率范围内的振动进行大幅衰减，因此该发明具有低频减振降噪支撑防护功能，可用于工程实际的低频减振降噪中。

摘要： 本发明实施例提供了一种相位梯度超表面单元、超单元以及反射阵列，超表面单元包括介质板，介质板包括第一正方形表面和与第一正方形表面相对的第二正方形表面，第一正方形表面上设置有S形金属贴片，第二正方形表面上设置有金属接地板。超单元包括2n个超表面单元，其中n为正整数，2n个超表面单元以第一正方形表面为正面顺序排列，2n个超表面单元中的S形金属贴片的缺口距离或缺口方向不同。反射阵列包括多个超单元，所述多个超单元以第一正方形表面为正面顺序排列。本发明实施例提供的相位梯度超表面单元、超单元以及反射阵列，可以提高电磁波调控的反射率，还可以改变电磁波的极化方向，具有极化偏转性能。

摘要： 本发明提供一种超单元及基于该超单元的减振型超板结构及应用，该超单元由框架单元和填充在框架单元内的振子单元两者构成；框架单元由筒体以及设在筒体上下表面的开孔基板连接而成，其中开孔基板的内径小于筒体内径；振子单元由两个轻质弹性圆膜和夹芯柱构成，其中夹芯柱又由两个轻质弹性表柱B中间夹芯柱A构成，芯柱A由密度范围为4000‑10000Kg/m

摘要： 本发明实施例提供了一种相位梯度超表面单元、超单元以及反射阵列，超表面单元包括介质板，介质板包括第一正方形表面和与第一正方形表面相对的第二正方形表面，第一正方形表面上设置有S形金属贴片，第二正方形表面上设置有金属接地板。超单元包括2n个超表面单元，其中n为正整数，2n个超表面单元以第一正方形表面为正面顺序排列，2n个超表面单元中的S形金属贴片的缺口距离或缺口方向不同。反射阵列包括多个超单元，所述多个超单元以第一正方形表面为正面顺序排列。本发明实施例提供的相位梯度超表面单元、超单元以及反射阵列，可以提高电磁波调控的反射率，还可以改变电磁波的极化方向，具有极化偏转性能。