CAE建模与工程验证

提出了具有共性和普遍意义的复杂产品CAE性能仿真的能量等效替换、定性力学、主要矛盾和反馈建模原则,基于这些原则对中空挤压铝型材高速动车组、不锈钢点焊结构的城市轻轨动车组、中空挤压铝型材/蜂窝夹层板混合结构的常导磁浮动车组车体进行了CAE性能仿真.性能仿真结果与物理样机测试结果的基本一致,证明了本文建模原则的有效性.     

常温常导中低速磁悬浮列车车体数值仿真及验证

针对磁悬浮列车的中空挤压铝型材、蜂窝夹层板结构和承载特殊性,研究了常温常导中低速磁悬浮列车车体有限元建模对策,并从包括强度、刚度、侧风压力、振动模态及耐撞性等多学科领域进行数值仿真与评估.工程样车车体强度实测结果证明了上述工作是可靠和有效的.     

常温常导中低速磁悬浮列车车体数值仿真及验证

针对磁悬浮列车的中空挤压铝型材、蜂窝夹层板结构和承载特殊性,研究了常温常导中低速磁悬浮列车车体有限元建模对策,并从包括强度、刚度、侧风压力、振动模态及耐撞性等多学科领域进行数值仿真与评估.工程样车车体强度实测结果证明了上述工作是可靠和有效的.     

动车组车体铝型材隔声性能分析

建立了动车组车体大部件铝型材结构的分频段隔声仿真模型,高频段用统计能量模型,中低频段用有限元统计能量混合模型,仿真预测了铝型材的隔声损失,并对铝型材进行了隔声实验研究,用实验结果验证了仿真模型的正确性.基于仿真模型,分析了不同板厚、筋板形式对隔声量的影响,分析了铝型材总体厚度对隔声量的影响.结果表明,随着铝型材上下板厚度增加隔声性能提高,增加内部筋板厚度导致隔声性能略微降低,隔声性能随着铝型材总厚度增加而增加,三角形筋板的隔声性能好于梯形筋板和矩形筋板.     

虚拟样机与其核心技术——CAE的内涵与建模

首先给出了虚拟样机的定义和内涵,论证了虚拟样机技术可以缩短复杂产品的研发周期,最大可能地降低物理样机投资风险的可行性及紧迫性.以虚拟样机的核心技术—物理行为仿真为切入点,从理论上论证了虚拟样机性能仿真技术CAE与CAD内涵的差异,认为CAE性能仿真可以为产品创造更多技术附加值.最后,给出了从工程实践中提炼出来的四点建模原则以及一些典型应用案例.     

多柔体车辆耦合系统对动力学性能的影响

研究轨道车辆在运行状态下,刚柔耦合建模方式的车辆系统对动力学性能的影响程度.以某型高速动车组拖车为研究对象,基于SIMPACK多体动力学软件分别建立多刚体车辆模型和由柔性轮对、柔性构架以及柔性车体结构耦合的刚柔耦合车辆模型,通过对两者在不同运行速度和不同运行线路工况仿真计算的结果进行对比,从而评价采用刚柔耦合建模方式对动力学性能方面的影响.结果表明:对比多刚体车辆计算结果,刚柔耦合车辆整体上在稳定性、运行品质和曲线通过性能等指标结果表现较差,尤其在高速运行状态下,刚柔耦合车辆在垂向方向上影响更加剧烈.     

基于动车组性能的坡度适应性分析与仿真研究

最大坡度的自由选择与动车组所具备的优越性能密不可分。论文基于CRH型动车组的各项性能,采用仿真分析方法,对动车组的加速性能、动能闯坡、不同坡度起伏坡对速度影响、动车组运行速度与坡度适应性以及长大上坡道对动车组运行速度的影响进行模拟分析,实现了动车组对不同坡度的适应性分析与仿真研究。得到了CRH型动车组在给定功率下列车速度与坡度适应情况,解决了基于动车组性能的高速铁路线路最大坡度确定决策问题,为高速铁路线路最大坡度的选择和动车组车型的选择提供了参考和依据。     

CRH2G高速列车车体振动性能分析

对新型高寒抗风沙动车组CRH2G七车车体,利用ANSYS软件进行建模和仿真计算,获取车体前4阶整车模态参数,并与运行模态试验测试结果作对比,验证了有限元模型的正确性.根据模态仿真分析结果,得到车体振动频率和振型等固有参数,同时也验证了CRH2G型车体最重要的一阶垂向弯曲振型对应的固有频率大于10 Hz,符合设计标准要求,为车体振动性能改进及优化设计提供参考依据.     

动车组牵引传动三电平逆变器SVPWM控制

提出了适用于高速动车组牵引传动中三电平逆变器控制的空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制策略.动车组起动和低速阶段要求转矩脉动小,采用恒定最大开关频率控制的三电平异步调制策略;高速时,要求逆变器在低开关频率下的良好谐波性能,在中高速和高速分别采用4脉冲和2脉冲同步调制策略.仿真结果与实测动车组牵引电机电压波形进行了对比,证实了SVPWM控制策略的有效性.     

CRH5型动车组碰撞吸能结构研究

结合我国现有动车组端部吸能结构现状,介绍CRH5型动车组车体结构、碰撞吸能工况类型、车体碰撞仿真模型及碰撞吸能性能分析、碰撞吸能元件的材料和结构.对我国高速动车组吸能结构设计具有指导意义.     

新型组合式制动梁基于接触理论的数值仿真

货车提速后，制动梁可靠性问题日益突出．基于接触问题基本原理和数值仿真关键技术。采用MSC Marc／Mentat的直接约束法对最新研制的组合式制动梁进行接触分析．在可靠性已被试验验证的接触模型基础上，对多种改进方案进行数值计算，尤其是新方案的计算结果与试验结果相当吻合，从而有效地指导了新型制动梁的设计．数值仿真既节省了成本又缩短了研制时间．     

解析型Timoshenko梁有限单元

为提高深梁结构内力及变形的计算精度和效率,以Timoshenko梁理论为基础,建立了深梁位移控制方程,进而构造了深梁挠度、截面弯曲转角和剪切角的解析位移形函数. 采用势能原理建立了深梁的势能泛函,利用势能变分原理得到了解析型单元列式,进而给出了解析型单元总刚度矩阵,将其与理论解、插值多项式深梁单元进行对比分析. 结果表明:构造的解析型单元只需划分为一个单元即可保证计算的深梁挠度和转角与理论解一致,采用插值多项式单元确定的挠度和转角与理论解的相对误差最大可达到19.785%. 同时,为验证剪切变形对深梁位移影响,将构造的单元与Euler梁单元的计算结果进行对比. 对比表明:对于承受均布荷载作用的悬臂梁,基于Euler梁计算的位移与基于Timoshenko梁理论构造的解析型单元计算的位移偏差可达到50%;对于承受端部集中弯矩作用的简支梁,基于Euler梁计算的位移与基于Timoshenko梁理论构造的解析型单元计算的位移偏差可达到10.769%. 本文构造的单元满足了高精度、高效率的要求;该解析型梁单元可适用于浅梁分析,且不存在剪切闭锁的问题.      

金属再结晶组织模拟及实验对比研究

金属再结晶过程计算机组织模拟,可以仿真实验中观测不到的组织演变细节,得到定量的特征参数,预报退火后的材料性能,指导热处理工艺设计。构建一个新的静态再结晶MC Potts模拟模型,并以1060铝合金为研究对象,进行再结晶模拟与实验对比研究。结果表明,1060铝合金表现出明显的再结晶特征,得到了近似等轴晶组织;新模型模拟的再结晶形核位置、组织形貌与实验结果一致,组织演变过程也与实验结果基本一致,但模拟的再结晶等轴晶与实验近似等轴晶不完全一致,模拟的再结晶速度也低于实验结果。     

Nonlinear free vibration analysis of thin-walled curved beam with non-symmetric open cross section

A finite element formulation was presented for the nonlinear free vibration of thin-walled curved beams with non-symmetric open across section. The kinetic and potential energies were derived by the virtual principle. The energy function includes the effect of fiexural-torsional coupling, the torsion warping and the shear centre location. For finite element analysis, cubic polynomials were utilized as the shape functions of the two nodal thin-walled curved elements. Each node possesses seven degrees freedom including the warping degree of freedom. The nonlinear eigenvalue problem was solved by the direct iteration technique. The results are compared with those for straight beams as available in the literature. The results for nonlinear free vibration analysis of curved beams for various radii and subtended angle are presented.     

铝熔体吹气发泡过程的水模拟研究

通过水模拟实验描述了气泡在铝熔体中的形成过程,结合铝熔体发泡实验,研究了不同工艺参数对浸没孔中气泡形成尺寸的影响.研究结果表明,气泡在膨胀过程中为椭球体.当出气管的最大往复平动线速度由0变为366 mm/s时,水溶液表面气泡尺寸从3.4减小至2.6 mm,泡沫铝的胞直径由10.4减至3.0 mm.水模拟实验结果表明,随着气流量的增加（0.025~0.075 L/min）以及聚乙烯醇水溶液粘度的增大（2.27~16 mPa.s）,气泡的直径由1.5增加到2.7 mm;随着出气口距液面距离从150增至330mm,气泡直径从2.3增至2.6 mm,而实际泡沫铝胞直径为2.7 mm,考虑静压力并修正后,实验值与预测值的相对误差由15.45%减小至3.22%.     

大陆架划界原则比较研究——兼论我国东海大陆架划界原则的选择

大陆架划界原则主要有公平原则(或公平原则/有关情况规则)、等距离-特殊情况原则、自然延伸原则、成比例原则等.公平原则是海洋划界的习惯国际法和最终目的,也是我国明确主张的划界原则,等距离-特殊情况只是一种划界方法.我国在东海大陆架划界中应主张公平原则(或公平原则/有关情况规则),自然延伸是应考虑的有关情况之一,成比例是划界公平与否的检验标准.     

斜拉桥主梁挂篮悬浇2种计算模拟方式的探讨

建立悬臂挂篮法施工桥梁的计算模型时,在待浇梁段未达到一定的强度和刚度前,计算模型中待浇梁段单元尚未生成,为了模拟主梁的这一悬臂现浇过程,需在挂篮单元上施加待浇段的等效自重。该文对建立计算模型时是否施加这一自重进行了对比,并通过实例分析找出2种模拟方式对计算结果的影响。     

预应力超高强混凝土梁抗弯性能试验研究

为研究预应力超高强混凝土梁的受弯性能,对4根后张法有粘结预应力超高强混凝土梁进行了试验研究,分析了预应力筋高度和预应力筋配筋率对其受力过程、破坏形态和裂缝开展情况的影响,并通过大型通用有限元程序ANSYS对预应力超高强混凝土梁承载力进行了模拟计算。结果表明：预应力筋高度和预应力筋配筋率对超高强混凝土梁的承载力和裂缝开展情况均有一定的影响; ANSYS模拟计算所得的开裂荷载、屈服荷载以及极限荷载与试验结果较吻合。研究结果可为超高强混凝土梁的设计及研究提供一定的基础依据。     

超静定Γ型刚架的置换原理解答

介绍多种梁的挠曲线与其置换梁的挠曲线的关系研究，给出了求解各梁位移的置换法转角方程和置换原理中的转角连续性关系．鉴于对Г型刚架的求解中稀有几何类方法的情况，运用所述的置换法和置换原理，把解梁问题的手段应用于该型刚架的解算．策划、归纳了求该型超静定刚架不同约束类型时的步骤．具体求解过程所用的计算为代数方程的分式四则运算，方法较通俗简便，结果是解析解．