基于ANSYS的回旋加速器主磁铁优化设计

基于ANSYS软件的建模与磁场有限元分析功能,实现了回旋加速器主磁铁的优化设计.给出了由滑相角度估算磁极张角修正量的方法,根据滑相角度计算磁场沿圆周的平均值与等时性场的偏差;为消除此偏差,将磁场沿圆周的分布做硬边界近似,估算出磁极几何尺寸(磁极张角)的修正量.利用ANSYS软件创建和修正磁铁模型,计算磁场;通过束流动力学分析给出设计磁场与等时性磁场的偏差,据此对磁铁进行不断修正,实现磁铁的优化设计计算.为完成上述功能,开发了应用软件CMEF,把ANSYS自动建模计算程序和束流动力学计算程序集成在一起,形成一个完整的回旋加速器主磁铁优化设计软件.     

非完全填充谐振腔微扰法测量介电常数实部的改进研究

基于有限元的数值计算方法对高介电常数介质加载的谐振腔作了数值仿真，发现谐振频率与介质插入深度基本呈线性关系.通过引入一个补偿因子对介质的插入深度进行补偿，提高了传统谐振腔微扰法在介质不完全填充时测量介电常数的精度，介质插入深度大于腔体深度的27%时，介电常数实部误差小于3%.     

光子带隙谐振腔回旋管研究的评述

对光子带隙谐振腔回旋管这一新型管型的研究进行了全面的综述与评论.文中集中展示了光子晶体结构的主要物理特性,指出理解和掌握这些物理特性对于开拓新型微波器件应用所具有的重要意义.在此基础上,对光子晶体谐振腔回旋管的主要工作特性和国际、国内的相关研究工作进行了介绍,并结合目前的研究现状对以后的发展方向和所需要解决的一些关键性问题进行了分析.文章最后对光子带隙谐振腔回旋管的研究给出了一些新的思路和建议,以促进其相关的研究和发展.     

华中科技大学新任校长樊明武院士简历

樊明武 ,男 ,1 943年 7月生 ,湖北沙市人 ,研究员 ,博士生导师 ,中国工程院院士 .樊明武同志 1 965年毕业于华中工学院 .他是我国著名的回旋加速器专家、磁铁理论与工程专家 ,国家级有突出贡献的中青年专家 .樊明武同志多次应邀工作于美、英、法等国著名研究所 ,从事粒子加速器和电物理设备有关技术研究 .在回旋加速器研制、改进工程中 ,发展了回旋加速器理论和主体技术 .在 30ＭｅＶ强流质子回旋加速器研制中 ,解决了关键设备技术问题 ,使该加速器达到 90年代国际先进水平 ,磁场计算结果有偿转让国外 ,该加速器被两院院士投票评选为全国 1 …     

关于谐振腔品质因数的数值计算

本文讨论如何采用数值方法计算谐振腔的有载品质因数。讨论了谐振腔损耗电阻对输入阻抗谐振曲线的影响。利用所得结果 ,在采用数值方法计算谐振腔的有载品质因数的时候 ,可以用腔体的介质损耗代替导体表面损耗计算谐振腔的有载品质因数     

块体表面裂纹应力强度因子有限元方法研究

研究三维表面裂纹建模及其计算精度问题. 采用有限元方法,对奇异单元和J积分两种求解裂纹强度因子方法的计算精度进行研究,并进一步研究了计算精度对网格密度和网格形式的依赖程度. 研究发现,对奇异单元法而言,影响计算结果准确度的主要原因是裂纹尖端区的尺寸,网格密度的影响不大;对J积分法而言,网格形式和网格密度的影响都不大,适合处理复杂结构的应力强度因子计算.     

重型载货车驱动桥壳有限元分析

采用有限元分析软件ANSYS对桥壳总成进行了建模、计算和分析,通过误差估计等技术构建了计算精度较高的有限元模型,为进一步降低桥壳故障率提供了理论参考.     

回旋加速器磁场若干参数的有限元分析

以一台小型医用回旋加速器为例,使用ANSYS软件进行磁铁三维分析,讨论了磁铁各参数,包括谷区深度、角度、磁极间隙、线圈形状等对中平面上磁场的影响,总结了变化规律,对回旋加速器磁铁的分析设计有一定指导意义。     

低频大功率Janus-Helmholtz换能器的设计

阐述了Janus-Helmholtz换能器宽带工作的机理,运用有限元软件ANSYS对JanusHelmholtz换能器的结构参数进行优化设计,研究了腔体结构尺寸对工作带宽等电声参数的影响规律.设计制作了一个工作带宽为500~2 000Hz的试验样机.水池测试结果显示,仿真结果和实验结果基本相符.验证了有限元仿真结果的正确性,表明有限元方法是研究液腔振动和设计宽带Helmholtz换能器的可信手段.     

非延性框架结构多尺度建模与抗震性能分析

为了研究非延性框架结构的抗震性能并开发有效的仿真分析方法,采用有限元软件ABAQUS建立了非延性框架结构的多尺度模型,对其滞回曲线、骨架曲线和中节点的损伤情况进行了分析,并将其与一榀非延性框架试验结果进行了比较、验证,在此基础上建立了非延性框架结构的多尺度建模方法,并用建立的模型与其它分析模型进行了性能比较,最后对影响框架结构抗震性能的因素进行了讨论.结果表明:非延性框架多尺度模型在保证一定计算效率的同时可更为逼真地模拟复杂受力结构的边界状况及其在整体结构响应中的性能.这表明多尺度建模方法能够在计算精度和计算效率之间寻找到一个平衡点,为今后相关研究提供技术支持和参考.     

下套拱加固石拱桥复合拱圈极限承载力研究

下套拱加固石拱桥形成的复合拱圈由石块、砂浆、混凝土和钢筋四种材料组成,而且属于二次受力结构,受力复杂.采用分离模型和整体连续体模型相结合的方法,提出复合拱圈的极限承载力有限元计算方法.有限元计算结果与试验结果吻合良好,表明有限元计算方法能够反映复合拱圈的受力性能.应用该方法,对某实桥进行了分析,结果表明,复合拱圈在半跨均布活载和L/4集中活载联合作用下的破坏模式为四铰破坏,第二个铰出现时荷载已达极限荷载的77.9%.复合拱圈的极限承载力随着集中活载占总活载的比例的增大而减小,随加固层厚度和配筋率的增大而增大.加固层混凝土的强度对复合拱圈的极限承载力影响较小,因此,加固层不必采用高强混凝土.     

正常人咽腔气体流场数值模拟

为研究人体咽腔内的气体流动状况,基于10名志愿者的螺旋CT医学图像,应用表面重建的方法对人咽腔进行三维重建,并采用有限单元法和有限体积法两种数值方法对志愿者吸气过程中咽腔中的气流场进行了数值模拟及分析. 所建模型较真实地反映了咽腔实际解剖结构形态,有限单元法和有限体积法两种数值模拟方法计算结果相近,从数值模拟结果可以得到人体呼吸过程中气体流场在咽腔内压力与速度的分布规律. 本研究对吸气时人咽腔中气体流动特性、临床上咽腔解剖结构相关疾病的诊断及发病机理等问题深入探讨具有参考价值.     

有限元法研究闭口薄壁杆件约束扭转

基于乌曼斯基薄壁杆件约束扭转理论,利用刚性周边假定建立了闭口薄壁杆件约束扭转分析的一维离散有限元方法.同时利用ANSYS大型有限元软件作对比研究,分析了薄壁箱型梁的截跨比、截面相对厚度等几何特征参数对箱梁扭转变形的影响,并发现这两个参数的取值上限可以从0.1分别扩大到0.15和0.24.算例显示:一维有限元法不仅保持了很好的计算精度,而且计算模型更加简单、离散未知量大大降低.     

并行技术在电磁有限元计算中的应用

有限元方法FEM(Finite Element Method)是计算电磁学中非常重要的一种方法,而当问题规模较大时或计算量较大时,传统串行单机FEM难以胜任.本文在基于消息传递(MPI)的分布式并行系统上,采用有限元方法对电磁场问题进行并行求解.有限元方法形成的系数矩阵可以表示成块三对角矩阵,适合采用并行多分裂方法高效求解.并行计算技术的运用减少了计算时间并扩展了可处理问题的规模.结果表明,将并行技术应用于电磁有限元计算是有效并且可行的.     

大型鼠笼异步机起动性能的计算

采用二维涡流场有限元法计算小型异步电动机起动电流及转矩，已可满足工程要求，但对于大型电机，由于转子端部结构复杂，端部漏阻抗计算值不准确，使起动电流及起动转矩计算误差较大。直接计算三线电磁场，变量过多，费用太大，不易为工厂接受。为此作者提出一种新的二、三维结合的简化模型。它可分离出端部漏阻抗，代入考虑定、转子铁心非线性的二维涡流场程序进行计算，可获得误差小于１０％的计算精度，而机时与内存比直接三维场的计算少得多。对两台电机进行了实际计算，与实测值比较，精度较高。文中还对转子温度对起动参数的影响作了分析计算。     

单轴压缩条件下含闭合双裂纹体岩石类材料的破坏机理

在微型控制电液伺服单轴加载试验系统上,对含倾斜平行双裂纹的岩石类试件进行单轴加载试验研究,推导单轴压缩条件下试件应力强度因子(stress intensity factor,SIF)的解析表达式.分析裂纹表面摩擦系数对试件应力强度因子的影响,应用有限元法（finite element method,FEM）对同一问题进行数值分析,并与解析解进行比较.结果表明,随着裂纹表面摩擦系数的增大,应力强度因子减小,且采用有限元法求解应力强度因子是可行的,能准确预测含裂纹构件的安全性.此外,还对试件宏观裂纹的扩展机理进行了分析.     

静电磁问题的有限元并行数值模拟

有限元方法FEM（Finite Element Method）是近似求解数理边值问题的一种数值技术,它在计算电磁学中有着非常重要的应用,但当问题规模较大时或计算量较大时,传统单机FEM难以胜任.文章在基于消息传递（MPI）的分布式并行系统上,采用有限元方法对静电磁问题进行并行求解.共轭梯度法作为一种实用的迭代法可以充分利用有限元方法形成的系数矩阵的稀疏性,不需预先估计别的参数就可以计算,预处理共轭梯度法通过降低系数矩阵的条件数,可以进一步加快收敛速度.并行计算技术的运用减少了计算时间并扩展了可处理问题的规模.结果表明,将并行技术应用于电磁有限元计算是有效且可行的.     

多尺度表面织构流体润滑问题的快速求解方法

为解决传统数值方法在求解多尺度织构流体润滑问题时计算速度慢、效率低、规模受限等问题,提出了有限细胞算法.针对简单的织构模型,通过对比有限元、流体力学和细胞算法的计算结果,验证了算法计算结果的准确性.通过对比不同计算规模下有限元和细胞算法的数值试验结果,发现新算法的计算速度和计算规模都有显著提升.对于大规模多尺度的织构模型,使用细胞算法进行求解,发现新算法的计算时间与网格数目成线性关系,表明细胞算法对于大规模织构问题具有良好的快速求解能力,并且为工程中类似的多尺度问题提供了具体的解决思路.     

改进并推广到三维接触问题的有限元混合法

提出一种改进的有限元混合法分析弹性接触应力,由于其中的柔度阵实现了对称化,故和通常的有限元混合法相比,不仅显著地提高了计算效率,而且减少了数据存储量.就考虑摩擦的三维弹性体接触模型,建立了一套相应的有限元计算格式并已付诸计算机实施.给出的汽缸盖算例与ADNA程序算得的结果对比,表明本方法有效、可靠、省时.     

椭圆形截面管受内压作用的环向应力分析

本文以通常的结构静力分析方法推导了椭圆形截面管受内压作用时沿环向各截面的附加矩公式，并用数值积分求出了管中各截面上的应力，与有限元方法得到的结果比较，两者非常接近。文中绘制了危险点应力随椭圆度a，长轴半径a和管壁厚t而变化的关系曲线。计算结果表明，随椭圆度的增加，管内危险点的应力迅速增加，是造成管道破坏的主要因素。