三维裂纹扩展仿真

提出了一个基于有限元方法的自动三维裂纹扩展仿真系统模型。利用有限元计算的结果来自动更新裂纹前沿的尺寸和几何形状,并使用节点移动法来模拟裂纹的扩展过程。在扩展过程中将物体分成全局模型和局部模型,并仅对局部模型进行网格重划分,从而减少计算量。实验结果表明,本系统能够模拟沿任意路径的三维裂纹扩展过程。     

渐开线直齿轮齿根裂纹扩展模拟

利用自由度耦合方法建立了具有旋转自由度的齿轮接触模型，用以分析齿轮的应力应变场。采用奇异单元和等参单元混合分网的方式建立了齿根裂纹的有限元模型。基于ANSYS有限元软件平台，依据弹性断裂力学理论编制了齿根裂纹生长的自动分析程序。模拟了渐开线直齿轮齿根裂纹扩展过程，模拟结果与试验结果相吻合。     

温度对单晶铝裂纹扩展影响的分子动力学模拟

使用三维分子动力学方法模拟了单晶铝预制初始裂纹扩展过程,研究了裂纹扩展机理,及温度对裂纹扩展过程的影响。采用Morse势计算原子之间的相互作用关系。研究结果表明,裂纹尖端由于原子晶格发生重组发射位错,导致裂纹尖端出现畸变,裂纹开始扩展。温度对裂纹扩展过程中裂纹形貌、原子晶格变形程度、系统势能有显著影响。     

管道裂纹远场涡流检测的三维仿真研究

远场涡流检测技术具有内、外表面敏感度相同的优点,因而适合铁磁性油气长输管道中裂纹缺陷的无损检测.利用数值方法对远场涡流检测过程进行了仿真,给出了检测信号与裂纹几何尺寸之间的量化关系.首先,根据麦克斯韦方程组推导出3维远场涡流磁场分布的教学表达式.然后,由ANSYS软件建立3维远场涡流有限元仿真模型,并分析磁场在管壁内的分布特性.最后,通过3维仿真模型估计轴向裂纹的几何尺寸参数(长度、深度、宽度)对远场涡流检测信号的影响,并就它们之间的对应关系展开讨论.仿真结果为实际管道裂纹检测器设计、远场涡流探头的优化和裂纹量化评估提供了有效参考.     

扩展场景的双基地SAR快速回波仿真算法

针对收发平台等速平飞的双基地合成孔径雷达条带工作模式,提出了一种用于扩展场景原始回波生成的频域快速仿真算法.为保证回波相位的准确性,频域传递函数及空变相位误差项均通过数值计算得到,由于回波信号的计算主要基于快速傅立叶变换实现,因此算法具有高的计算效率.最后利用单基地合成孔径雷达的实际图像作为扩展场景数据仿真了双基地sAR回波信号,成像结果分析验证了算法的有效性.     

固体推进剂中的裂纹扩展起始的数值分析

研究了含有裂纹和星孔的复合固体推进剂正交板的断裂问题.基于有限元软件ABAQUS,将固体推进剂当作粘弹性材料,沿着试件的上下表面施加均布位移载荷,利用J-积分法对含硬颗粒的橡胶基复合固体推进剂进行了非线性大变形仿真计算,详细分析了裂尖附近的局部力学行为和裂纹成长行为.将应变能密度理论与应力分析的结果相耦合,预测了裂纹起始与裂尖到星孔距离之间的关系.     

半实物射频仿真的误差联合概率密度函数分析

为了更详尽地描述仿真误差, 对基于三元组的半实物射频仿真的仿真角度误差二维联合概率密度函数(probability density function, PDF)进行了详细研究, 给出了仿真误差的方向性分布。基于重心公式, 在设定馈电幅度相对误差满足高斯分布的基础上, 给出了两个角度方向上的仿真角度误差的联合PDF。结果表明, 三元组对不同方向处的点目标的仿真误差二维联合PDF存在差异; 两个角度方向上的仿真角度误差会存在相关性, 且该相关性会随点目标位置的不同而不同。由于平行于航迹方向与垂直于航迹方向的角度误差对系统的影响不同, 该工作有利于对于半实物射频仿真的等效性进行更精细的评估。     

带边缘斜裂纹橡胶板拉伸试件的虚拟仿真分析

针对橡胶板存在带边缘斜裂纹的断裂问题,利用非线,陛有限元方法预测出此类裂纹可能的扩展方向.该方法首先应用ansys软件分别计算出倾角为0°,15°,30°和45°时边缘斜裂纹橡胶板拉伸试件的应变能,再利用非线性有限元法对其撕裂能进行分析,最后通过origin软件对撕裂能数据进行拟合,从而得出裂纹尖端沿不同方向撕裂能随初始裂纹方向和拉伸率的变化规律.结果表明,对于边缘斜裂纹,最大撕裂能的方向并不是沿着初始裂纹方向,而是与初始裂纹方向成150°角.由此可以预测裂纹可能的扩展方向.     

网络模拟器NS2中仿真功能的问题分析及改进

网络仿真技术为解决大规模网络规划、应用和协议设计面临的挑战提供了新的途径.作为广泛应用的网络模拟器,NS2为建立可扩展的网络仿真环境奠定了重要基础.在描述NS2仿真功能实现的基础上,重点分析了NS2仿真功能存在的不足.针对发现的问题,提出并实现了NS2仿真功能扩展,最后验证了仿真功能扩展的正确性.     

鲍兴格效应下自紧身管发射过程仿真分析

为研究某大口径火炮身管的自紧残余应力场和发射中极端循环热冲击导致的热力耦合场,采用ABAQUS软件分析了考虑炮钢材料卸载线性硬化及鲍兴格效应的自紧过程,在此基础上进一步对发射过程进行仿真,获得了该自紧身管发射炮弹时的热力耦合响应.最后采用三维疲劳裂纹仿真软件——ALOF(Analyses Laboratory of Fracture),探明了药室部内膛表面二维直裂纹和斜裂纹扩展情况.研究结果为保障身管强度和可靠性及进一步确定服役寿命提供重要科学依据.     

L系统理论在植物根系生长模拟中的应用研究

根据植物根系生长的几何特征,探讨了L系统理论在植物根系生长模拟中的具体应用.把括号L系统、参数L系统、随机L系统和时变L系统等结合起来,建立了描述植物根系生长的产生式集,实现了直根系植物根系生长的三维可视化,表达了根系生长的随机性特征和图形随时间变化的连续性.     

基于相遇误差的飞机导引方法建模与仿真

为提高飞机导引精度，使飞机在进入空战区域时占据有利条件，推导了一种基于制导武器与目标的相遇误差的飞机导引方法，并对其进行了仿真。首先，给出相遇误差的确定方法，分析了在具有发射和相遇条件限制的情况下该导引方法的原理及数学模型，根据时间最优准则确定飞机飞行的最优基准轨迹。然后，对导引第一阶段导引方程组解的情况进行了仿真分析，应用MATLAB对该导引方法的基准轨迹的建立进行了仿真验证。仿真结果表明：该导引方法在保证所导引飞机处于有利的攻击位置的条件下能够很好地完成飞机的导引。     

数控滚齿运动误差补偿的建模、仿真和应用

讨论了滚齿运动误差的来源，建立起描述该误差变化规律的数字模型， 采用了最小二乘参数估计算法，并有效地解决了数学模型的非线性问题，提出了在数控滚齿加工中进行误差采样和实时补偿的方法。仿真结果和实际应用表明，该补偿方法有效，实用。     

基于微分L系统理论的植物根系生长模拟的算法

根据植物根系的几何特征,利用微分L系统理论设计生成植物根系连续生长的算法。产生式用于表达植物根系分枝的产生,生长函数用于控制内节点的长度(根段随时间的延长)、分枝根的长度和分枝角的增加。植物根系的生长函数呈S形,用三次多项式表示。     

种子植物系统营养生长过程的计算机仿真

介绍了植物系统营养生长过程计算机仿真的基本概念,讨论了仿真的目标与策略,探索了通过计算机仿真来实现生合能量系统动力学模型运用于种子植物营养生长过程研究中的一般问题,如系统参数辨识、方程的数值分析及其可视化图形的制作、植物系统能量活动与物质活动间的映射关系等。并以东北大豆的营养生长分析为例,提出了植物系统营养生长过程的仿真系统,借助于计算机仿真技术,再再了植折营养生长的数值化和可视化动态过程,本文希望通过这一研究,开拓计算机仿真在生命科学研究中的有效运用途径。     

基于模型概率的多模型融合定轨建模及仿真

针对实际定轨系统中存在的不确定性和非线性性,提出了一种基于模型概率的多模型融合定轨方法.通过多个线性模型的组合来逼近卫星定轨复杂非线性时变过程,将卫星状态的最优估计与多模型融合方法相结合,利用残差的大小来设计性能指标函数,给出了两种模型概率的表示形式,并建立了多模型融合估计相应的算法.仿真结果表明,与单一模型定轨方法相比,该方法不仅能大大提高卫星定轨精度和可靠性,而且还可以最终辨识和估计模型参数的真值,且对外界环境发生的变化有很强的自适应能力.     

基于双星定位系统的近地卫星定轨精度仿真

通过对测距误差特性的统计分析,建立了用于近地卫星精密定轨的距离和观测数据仿真方法,在此基础上构建了基于卫星动力学方程的精密定轨模型,设计了一种基于数值融合法的精密定轨改进算法和测距系统误差参数估计算法,并进行了六类仿真实验。仿真计算结果表明,基于一天的距离和观测数据仿真计算得到的近地卫星定轨精度可以达到15.98米,与利用其他精密定轨软件系统在相同仿真条件下得到的近地卫星定轨精度基本相当,但该算法避免求解状态转移矩阵,具有计算速度快,稳健性好等特点。     

稻田玉米生长发育的计算机仿真模型

基于对玉米生长发育过程中发育模式、光合作用、呼吸作用、作物生长速率与干物质分配和叶面积发育的研究分析,建立了稻田玉米生长的计算机仿真模型。通过田间实验结果的验证表明,模型对稻田玉米的生育期,地上部茎叶干物质的动态及叶面积的变化的模拟与实测值较为一致,可以用于预测生长期及获得相关的群体变化指标。     

颅底良性肿瘤压迫周围血管的有限元力学模型

在肿瘤切除手术或肿瘤放射治疗之前对肿瘤引起的周围血管和神经的位移和形变的评估和预测极重要.为模拟良性肿瘤生长对周围血管的影响,用细胞自动机方法模拟肿瘤生长,根据四面体各顶点是否属于肿瘤体的各种情况对肿瘤几何模型进行网格化、并建立有限元力学模型.对颅底局部连续切片图像重建三维几何模型,提取血管模型并按曲率的相对值自适应细化血管网格,建立薄壳力学模型.通过碰撞检测得到血管和肿瘤的接触点集并施加大小相等方向相反的外力,以模拟生长过程中肿瘤与血管相互力的作用.模拟实验表明,在肿瘤生长过程中血管和肿瘤各自发生弯曲和形变与实际情况基本一致,实验模型可以在一定程度上预测肿瘤生长情况及其对周围组织的影响.