航天热控制系统关键受力部件结构分析与优化研究

以阿尔法磁谱仪(AMS-02)热控制系统中支架为对象,运用有限元方法对其关键受力部件进行了结构分析和优化设计.分析了中支架板单元的最大Mises应力和梁单元最大复合应力并进行了强度校验.计算了中支架支撑梁的屈曲临界应力,与极限工况下梁的最小主应力进行了对比.结果表明,目前设计的中支架不存在强度破坏和失稳问题,并有很高的安全裕度.在进一步的优化设计中,以减轻质量为目标函数,发现目前中支架在安全裕度范围内仍可以减轻质量16.6%.     

基于ANSYS优化法计算拱桥施工扣索索力与预抬量

以在建的新龙门大桥为工程背景,开展拱肋吊装过程扣索索力和预抬量的优化分析。采用有限元计算与优化分析相结合的方法对扣索索力和预抬值进行求解,索力和预抬值的计算以拱肋各标高控制点的高程偏差平方和最小为优化目标,以拱肋各个控制点的标高偏差为状态变量,采用一阶分析法对设计变量进行迭代优化。计算结果表明该方法具有计算精度高的优点,与实测结果吻合良好。     

基于进化计算的薄板冷连轧轧制规程优化系统设计与应用

轧制规程是轧钢生产的核心内容,一套好的轧制规程可以使轧钢生产稳定顺行,减少生产事故的发生,降低生产能耗,以最低的成本发挥最大的经济效益。为了得到更优的轧制规程,本文采用一些快速高效的基于进化计算的智能优化方法,用VC++6.0开发了轧制规程优化系统。本系统操作简便,优化快速,优化结果可以为轧钢生产提供一定的参考。     

用倒拆修正法计算拱桥施工扣索索力与预抬量

以在建的大宁河大桥为工程背景,开展拱肋吊装过程扣索索力和预抬量的优化分析。提出了引入索力罚系数的修正倒拆法,推导了罚系数的计算公式,利用ANSYS建立了相应的倒拆分析模型。计算结果表明,该方法具有计算精度高的优点,与实测结果吻合良好。     

基于Marc和遗传算法的焊接工艺参数优化

焊接变形的大小主要受焊接速度、焊接电流、电压、送丝速度、焊接顺序等工艺参数的影响.根据焊接热加工特点和实际需要,针对设计变量数目繁多、类型多样的焊接工艺,采用遗传算法与有限元分析相结合的方式,对重点参数进行了优化.以二维平板对接焊的模型为例,以工件最小焊接变形量为优化目标,经过遗传算法进化后,结合有限元方法进行每组参数组合的焊接过程热力耦合分析,找出焊接能量和焊接速度的最优组合,为焊接工艺的优化和制定提供科学的评价和预测.     

高温超导直线感应电机的电磁优化设计

主要给出了高温超导直线感应电机的设计和电磁分析方法.根据常规直线感应电机设计公式,结合遗传算法和约束条件得到了当前条件下最优化的电机参数.由于高温超导直线感应电机的特殊性,很难用公式法直接得到准确的电机优化参数,因此用有限元电磁分析软件Ansoft对得到的电机模型进行了性能分析,并根据分析结果修改电机参数,直到电机性能满足设计要求为止.     

轿车电磁与摩擦制动集成系统摩擦制动力分配优化方法

分析了轿车电磁与摩擦制动集成系统的结构与工作原理, 推导了轿车前后轴利用附着系数的计算公式。以ECE R13制动法规与电磁制动器设计要求为约束条件, 以轿车前后轴实际利用附着系数与理想状态制动强度差值的平方和最小为目标函数, 以MATLAB优化工具箱为计算工具, 建立了轿车电磁与摩擦制动集成系统摩擦制动力分配优化方法, 计算了不同工况下的摩擦制动力分配最优值。计算结果表明: 当制动强度分别为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8时, 优化前的目标函数值分别为0.03、0.05、0.07、0.07、0.08、0.07、0.06、0.04, 优化后的的目标函数值分别为0.00、0.00、0.00、0.00、0.00、0.00、0.01、0.01, 优化后, 目标函数值明显减小, 轿车前后轴利用附着系数曲线更靠近理想曲线, 且均在ECE R13制动法规控制曲线的下方, 因此, 提出的优化方法满足ECE R13制动法规的要求, 轿车制动稳定性得到提高。     

高速开关磁阻电机的电感计算与运行分析

高速开关磁阻电机（SRM）常采用角度控制方式（APC）,因而准确计算电感曲线,确定开通关断角对电机的控制非常重要．本文采用能量增量法计算了SRM的静态电感和动态电感特性,分析比较得出动态电感能更好地反映电机的动态特性及饱和特性．根据高速运行的SRM动态电感,确定了合适的角度控制方案．基于有限元软件JMAG-studio,采用场一路耦舍方法,对高速SRM运行于APC的工况进行分析计算,得到了电机的磁场分布及电流、转矩特性．     

中国高速列车气动减阻优化综述

研究了中国高速列车气动减阻优化进展,总结了典型部件的压力分布特性与各部件在列车气动阻力中的贡献占比,评析了惰行试验、风洞试验与数值模拟3种列车气动阻力研究方法,论述了和谐号、复兴号等系列列车头型气动性能的差异,阐述了高速列车头型气动减阻优化方法与技术,梳理了转向架区域、车端连接处、受电弓及导流罩等局部不平顺区域的气动减阻措施,归纳了适用于高速列车的前沿减阻技术。研究结果表明：数值模拟和风洞试验各有优缺点,经过风洞试验有效验证的数值模拟是准确计算列车气动阻力的有效途径; 列车气动阻力中贡献占比的主要部件为头车、尾车、转向架、受电弓与车端连接处; 由于现有高速列车的高度流线化,头型优化较难实现大幅度的减阻,改善转向架区域裙板、设计全包外风挡与优化受电弓和导流罩外形是进一步减阻的有效措施; 减阻降噪、提升运行平稳性和舒适性等多目标优化是列车头型设计的发展趋势,通过直接寻优计算或者代理模型寻优计算能够提高优化效率与降低优化设计成本; 未来应重点研究高速列车的仿生表面微结构、吹吸气流动控制、等离子体减阻与涡流发生器减阻技术,实现中国高速列车的绿色、节能、高速化发展。     

时空有限元方法的高效计算

为提高时空有限元方法求解二维瞬态不可压缩的Navier-Stokes方程的计算效率并降低对计算机内存的需求,用行格式存储法存储大型稀疏矩阵,用Newton-Raphson迭代法求解非线性代数方程组,用无填充不完全分解预处理方法以及重启型GMRES方法求解子迭代步的线性方程组.为验证该方法的可行性,对Reynolds数为100的圆柱绕流问题进行数值模拟.采用行格式存储法的存储空间仅为等带宽存储法的3.68%.     

端面铣削铣刀刀片温度场的有限元分析

本文提出了一个简化的端面铣削片二维温度场模型并对之进行了有 限元分析与计算。结果表明,在切削期与非切削期,刀片温度变化剧烈这是产生刀片热疲劳裂纹,从而引起早期破坏的重要原因。      

发动机进排气摇臂的有限元分析

利用有限元法建立进排气摇臂的数值模型,计算3种材料摇臂的应力和变形分布。在此基础上,通过拓扑优化的结果获得改进摇臂设计的思路,重构铝合金材质的进排气摇臂模型,并通过有限元分析进一步降低应力和变形水平。     

热反射涂层路面温度场模型建立与分析

基于传热学及气象学原理,采用有限元软件ANSYS CFX建模分析热反射涂层路面、普通沥青路面、水泥路面等3种路面的温度场,表明反射率越高,路面表面温度越低;反射率为51%的热反射涂层路面较沥青路面和水泥路面最大降温值分别为9℃和3℃。同时对这3种路面温度进行了实测验证,理论分析与实测结果基本一致。     

基于EBE的Bi-CG迭代法求解Navier-Stokes方程的并行计算

阐述了用有限元求解流场不可压Navier-Stokes方程时，基于单元接单元（Element-By-Element,EBE）技术的并行双共轭梯度法(Bi-CG)。在国家高性能计算中心（成都）的曙光2000并行系统上，采用MPI消息传递实现了此种算法，计算定常三维空穴水域流场，取了较好的加速比。由于不需存储系数矩阵，在很大程度上节省了内存，大大提高了求解流场问题的规模。