钢板局部感应加热的有限元分析

针对水火弯板的感应加热进行了有限元的模拟，根据磁——热——变形的模拟耦合分析原理，选取合理的参数，选用Ansys软件建立有限元模型，并结合实验，探讨了感应加热的各个参数对于船用钢板水火变形的影响。通过数值模拟计算与试验测量结果进行分析比较验证，为后续研究提供了有价值的参考。     

艉轴密封弹簧组热-结构耦合分析

利用ANSYS软件对轴密封弹簧组进行了有限元分析。首先通过MSC．Patran2008将轴密封弹簧组结构进行离散化处理,建立简化的有限元分析模型,并将该模型导入Ansys12．0中进行密封端面温度场分析。通过瞬态分析方法得到运转过程中端面特性的变化状况,进而获得时间响应下轴密封弹簧组的动态特性;通过施加稳态热边界条件,对端面进行稳态分析,更好地掌握轴密封弹簧组热一结构耦合机理,提高轴密封弹簧组抗变工况的能力。数值结果表明了该轴密封结构的实用性。     

复合材料螺栓连接结构数值模拟研究

在实际工程中,复合材料结构连接方式常采用机械连接形式(螺栓或铆钉)来连结复合材料构件和金属构件,而其中尤以螺栓连接更为常见.如何运用有限元软件模拟螺栓连接结构是仿真计算的关键.本文采用ANSYS软件,建立了复合材料螺栓连接结构的三维有限元模型,采用不同的边界处理方法对该结构进行数值模拟,得到复合材料螺栓孔处的载荷,并将数值计算结果与试验数据比较,探求出了该结构螺栓孔处载荷数值模拟方法.采用接触+耦合的边界处理方式不仅能较准确的模拟复合材料螺栓连接结构,而且计算时间远小于完全采用接触时的计算时间,大大提高了工作效率.     

基于COMSOL有限元模拟大体积混凝土温度裂缝研究

为控制基础大体积混凝土施工因水化热过大产生的温度裂缝,在对筏板基础大体积混凝土施工温度监测的基础上,采用有限元软件comsol对筏板基础进行温度场仿真模拟分析,研究筏板基础温度变化曲线及温度场随时间变化规律。模拟结果表明:采用有限元软件comsol对筏板基础进行温度模拟,模拟结果与实测数据基本吻合,说明可以用数值模拟方法,预测大体积混凝土在不同浇注温度及导热系数影响因素下温度变化趋势。     

边界条件对柴油机活塞内温度分布计算的影响

为了模拟活塞内的温度分布，必须准确地确定活塞所处的边界条件．将柴油机缸内燃烧、流动和传热数值模拟所得的壁面热流作为活塞顶部的传热边界条件，用有限元法计算了额定工况下G4135柴油机活塞内的温度分布，并与传统的经验半经验公式作为活塞顶部边界条件的计算结果进行了比较．结果表明，采用不同的边界条件，计算所得的活塞顶部最高温度的相对误差较大，只有将数值模拟的壁面热流作为活塞顶部的传热边界条件，才能更精确地模拟活塞内的温度分布．     

波浪中远洋船舶耦合运动的数值模拟

利用基于FLAC3D和基于UDEC的2种传统方法对船舶耦合运动进行数值模拟,结果准确性较低。针对上述问题,提出一种新的基于CFD的远洋船舶耦合运动数值模拟研究方法。首先给出船舶耦合运动的假定条件,然后建立反映问题本质的数学模型,接着利用有限体积法对该方程进行离散,最后利用有限差分法对离散后的方程进行求解,完成船舶耦合运动数值模拟。结果表明:与基于FLAC3D和基于UDEC的2种传统方法相比,利用本研究方法对船舶耦合运动进行数值模拟,模拟结果准确性提高6.3%和14.5%,达到了研究目的。     

水平冻结法温度场数值模拟

利用ANSYS有限元软件,选取合适的物理参数对冻结壁的温度场进行数值模拟,得到冻结壁的温度分布再与实测的测温孔的温度比较,从而论证模拟的数据与实测温度的吻合度。     

轴类大锻件锻后余热热处理工艺研究

为提高锻件热处理组织力学性能并达到提高热处理效率、降低生产成本、节能的目的,根据某船用大锻件的力学性能要求,提出一种大型锻件余热热处理工艺方法,该工艺方法由余热正火和普通调质处理两部分组成;基于有限元数值模拟软件DEFORM-3D,对该锻件的余热正火、调质热处理过程进行了数值模拟,获得了锻件余热热处理过程中的温度、等效应力及组织变化规律。结果表明,相对常规热处理工艺而言,在确保锻件具有理想的热处理组织及良好的综合力学性能前提下,采用余热热处理工艺能有效地缩短热处理加热时间。     

考虑温度场环境的高温超导线圈Ⅰ-Ⅴ特性仿真分析

采用Ansys有限元分析软件,建立电磁场和温度场物理环境,通过顺序耦合,将在电磁场环境中计算的磁场分布、局部体生热率数据映射到温度场,计算温度场瞬态解,并更新局部体生热率,直到温度趋于稳定,从而获得考虑温度场环境高温超导线圈的I-V特性曲线.     

考虑温度场环境的高温超导线圈I-V特性仿真分析

采用Ansys有限元分析软件,建立电磁场和温度场物理环境,通过顺序耦合,将在电磁场环境中计算的磁场分布、局部体生热率数据映射到温度场,计算温度场瞬态解,并更新局部体生热率,直到温度趋于稳定,从而获得考虑温度场环境高温超导线圈的I-V特性曲线。     

换热冷却的实验与仿真研究

为了正确分析切削介质的强化冷却对金属切削过程的影响,采用实验和仿真对比分析的方法,探讨了不同冷却方式下试件"汽化能力"的最佳值问题.应用商业有限元软件DEFORM-2D,对材料进行了强化冷却条件下的正交切削有限元模拟,讨论了金属切削过程中切削温度和切削力的变化.结果表明:不同的材料,不同的切削区温度,都有相应的最佳冷却方式,并不是强化冷却方式越强即换热系数越大,冷却效果就越好.只有达到材料的最佳"汽化能力"亦即发挥了材料的最佳换热性能时,才能达到最佳的冷却效果.     

中厚耦合板结构的振动特性分析

基于Mindlin板理论,采用改进傅立叶级数的方法对任意弹性边界条件和耦合条件下的耦合板进行了振动分析。为建立通用的结构模型,在耦合板结构的耦合边上均匀布置六种类型线性约束弹簧模拟耦合条件,在非耦合边上布置五种类型的线性约束弹簧模拟边界条件。耦合板结构的弯曲振动位移函数和面内振动位移函数表示为标准的二维傅立叶余弦级数和辅助级数的线性组合,通过辅助级数的引入,解决了位移导数在边界不连续的问题。利用Hamilton原理建立求解方程,推导出中厚耦合板结构的振动控制方程的矩阵表达式,通过求解矩阵方程可以得到耦合板结构的固有频率和响应。通过数值仿真分析计算,并与有限元结果和实验进行比较,验证了该方法的准确性。     

基于镜像SPH的三维容器液体晃荡研究

基于SPH方法对液体在三维矩形容器中的非线性晃荡问题进行了数值模拟研究。采用镜像粒子边界建立三维模型,成功解决传统SPH方法在容器壁产生缝隙的问题。对横荡和横摇两种容器运动形式进行数值模拟,在液面时间历程、不同时刻液体形态、点压强以及液体晃荡作用力等方面与其他学者的实验研究结果和数值计算结果进行对比验证,表明此三维模型的正确性。     

船用带式制动器重复制动瞬态温度场分析

根据船用带式制动器刹车特点,确定制动器重复制动的边界条件,运用有限元分析软件建立带式制动器的三维有限元计算模型,对重复制动工况下制动带和摩擦片的瞬态温度场进行分析计算,揭示了重复制动工况下制动带和摩擦片内部温度场分布规律,为带式制动器的优化设计提供参考.     

履带式起重机下车有限元分析方法研究

有限元方法能够较准确模拟工程机械局部受力和变形行为,但前提是采用合适的单元,更重要的是边界条件符合实际工况.针对履带式起重机下车有限元分析中存在的问题,提出了改进的分析方法.通过将单元数量、形状和排列方式进行配合,可以在使用较少单元数量的情况下获得较准确的结果.为了准确施加边界条件,用间隙单元模拟地面和履带的接触;用梁单元模拟回转支撑和固定螺栓,使局部刚度更接近实际情况,并使载荷在车架上的分布更真实.计算时考虑3种工况：起臂、吊载和转弯工况.将应力计算结果与实测值进行对比,大致吻合,证明了方法的可行性.     

Coupled analytical-numerical approach for determining hydrodynamic responses of breakwater with multiple OWCs

A coupled analytical-numerical approach has been developed that allows one to study the hydrodynamic responses of breakwaters of arbitrary geometry that have multiple OWCs with horizontal openings. The approach incorporates the eigenfunction of the OWC fluid domain into the boundary element method, which automatically satisfy the boundary condition at the OWC opening. As a result, the exact geometry of the OWCs no longer needs to be modelled and the number of elements will be largely reduced especially when dealing with 3D breakwaters. With the present approach, a class of 2D OWC-integrated breakwater concepts in existing literature was simulated for validation and parametric study. The approach was then applied to the 3D breakwater with multiple OWCs under slender OWC assumptions, and the numerical results obtained are compared to data from a reduced scale model test. The 2D case studies show that the present approach is able to generate accurate results on reflection and transmission, wave loads, and energy extraction efficiencies with a higher efficiency than conventional boundary element method. Comparison of 3D results with the model test results shows that the prediction of the natural frequency and the wave reflection and transmission coefficients are in good agreement.     

淹没高压射流垂直切削硬质黏土数值与试验研究

针对淹没高压水射流对硬质黏土进行切削的问题,基于耦合的欧拉-拉格朗日方法,引入射流经过淹没水域发生速度衰减规律,建立有限元模型对切削效果进行分析研究,最后通过室内试验加以验证。该方法集合了欧拉算法和拉格朗日算法的优点,适用于射流和土体之间流固耦合的分析计算,其中,水体采用欧拉算法,土体采用拉格朗日算法,水土的接触面可被精确捕捉。数值结果显示,高压射流作用下,硬质黏土切削深度随切削速度的增大而减小,随射流压力的增大而增大。并与试验结果进行定量对比,两者较为吻合。该模型较好地模拟了淹没条件下高压射流对硬质黏土的切削过程,为解决这一问题提供了新的思路。     

基于共轭传热的异步电动机定子温度场数值计算

采用共轭传热的方法,建立了计算异步电动机定子三维温度场的物理模型和数学模型,避免了通风沟和气隙中边界条件的确定,运用商用CFD软件FLUENT进行计算,将温度场计算结果和实测值进行比较,说明了本方法的准确性.     

Time-domain simulation for water wave radiation by floating structures （Part A）

Direct time-domain simulation of floating structures has advantages： it can calculate wave pressure fields and forces directly; and it is useful for coupled analysis of floating structures with a mooring system. A time-domain boundary integral equation method is presented to simulate three-dimensional water wave radiation problems. A stable form of the integration free-surface boundary condition （IFBC） is used to update velocity potentials on the free surface. A multi-transmitting formula （MTF） method with an artificial speed is introduced to the artificial radiation boundary （ARB）. The method was applied to simulate a semi-spherical liquefied natural gas （LNG） carrier and a semi-submersible undergoing specified harmonic motion. Numerical parameters such as the form of the ARB, and the time and space discretization related to this method are discussed. It was found that a good agreement can be obtained when artificial speed is between 0.6 and 1.6 times the phase velocity of water waves in the MTF method. A simulation can be done for a long period of time by this method without problems of instability, and the method is also accurate and computationally efficient.     

船用重载斜齿轮啮合过程接触有限元仿真分析

应用3-D建模软件UG和有限元分析软件ANSYS建立某大型船用减速器斜齿轮多齿啮合的三维有限元非线性接触分析模型。通过接触仿真分析轮齿的变形、综合应力、齿根弯曲应力和齿面接触应力等参数。仿真结果与赫兹理论计算结果相比，说明有限元接触法具有较高的计算精度以及处理复杂边界条件的特点，可为斜齿轮的设计提供可靠的分析手段。