弹性地基梁小波有限元分析

为了提高有限元法对弹性地基梁的变形和固有振动的分析精度,将小波分析的“多分辨”分析思想引入传统有限元法。利用Daubechies小波尺度函数作为单元插值函数,构造了用于弹性地基梁弯曲变形和自振固有频率分析的小波单元,给出了单元矩阵的计算方法。经编制程序,对典型算例计算表明,在总自由度数相当条件下,该单元分析精度高于传统三次弹性地基梁单元,特别是在低阶固有频率的分析中具有更明显的优势。     

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。     

基于小波有限元方法的复印纸张温度场仿真研究

复印机定影过程的温度场仿真研究对提高定影效果具有重要意义。由于定影过程温度场变化梯度大，用传统有限元分析时存在着明显的数值振荡，引起数值失真。本文利用Daubechies小波尺度函数，构造了适用于热传导问题分析的小波单元，对复印纸张复印过程的温度场变化进行了仿真研究，并与传统的有限元方法进行了比较，显示了小波单元对于大梯度问题分析的优越性，为了提高复印机的定影效果和改善复印机的性能研究提供了新方法。     

基于B样条小波有限元IMU结构的模态分析

给出了一种惯性测量单元(IMU)系统结构,建立了整个模型B样条小波有限元模型;研究了一类新的有限元空间,它以B样条小波函数作为有限等参元的形状函数;建立了IMU模型的B样条小波有限元序列,利用B样条小波函数的变尺度特性在不改变网格的剖分下提高分辨率,因此在处理局部应力集中,曲率分布突变边界等应用中具有一定的优势,其结果更接近于实际;最后对系统模型进行了仿真,给出了各个阶次模态值,通过与传统有限元比较发现,小波有限元具有收敛性好、求解迅速和网格划分灵活等优点。     

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。     

裂纹扩展仿真分析

扩展有限元法(XFEM)是一种在常规有限元的框架内仿真不连续问题的新型数值方法.首先给出了扩展有限元法仿真裂纹问题的基本原理,即采用Heaviside函数加强裂尖后面的裂纹,采用渐近裂尖位移场加强裂尖附近.接着给出了基于残值法的扩展有限元后验误差估计,算例表明可以通过后验误差估计确定优的裂尖加强范围.其次,给出了扩展有限元仿真裂纹扩展的过程.最后,仿真了单一裂纹扩展和多裂纹扩展.仿真结果表明,基于扩展有限元后验误差确定优的裂尖加强范围是可行的,采用扩展有限元仿真裂纹扩展是有效的.     

薄板坯连铸凝固应力分析的有限元算法的研究

研究了薄板坯凝固过程坯壳中的二维热弹塑性蠕变应力模型有限元求解实现的方法。讨论了采用三角形单元的模型有限元求解理论，铸坯凝固前和凝固后使总刚度矩阵非零元素的半带宽最小的节点与单元自动剖分和编号的原则、顺序及方法，探讨了采用变带宽压缩存储技术实现半带宽内元素存储的方法，以及应用直接三角分解法求解平衡线性方程组的方法；给出了用初荷载法将铸坯热应力和高温蠕变应力问题转换为单元节点等效荷载的结果。该模型已成功应用于薄板坯、方坯等连续凝固过程的应力分析中。     

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.     

基于小波时频图与Swin Transformer的柴油机故障诊断方法

针对用传统的故障诊断方法难以对非线性非平稳的柴油机故障信号进行准确高效诊断的问题，提出基于小波时频图与Swin Transformer的柴油机故障诊断方法。该方法可以有效结合小波时频分析在处理非线性非平稳信号方面的优势和Swin Transformer强大的图像分类能力，通过连续小波变换将原始信号表示为小波时频图，将小波时频图作为特征图输入到Swin Transformer进行训练，实现柴油机故障状态识别。实验结果表明，与对比方法相比，所提方法具有较好的故障识别精度及稳定性，在公开数据集和实验室实测数据中的整体故障诊断准确率分别达到100%和98.88%,为柴油机故障诊断提供了一种新的思路。     

基于小波与混沌集成的中国股票市场预测

应用小波变换和混沌理论提出了一种中国股票市场建模及其预测的小波与混沌集成的方法．首先应用小波分解理论对上证综指和深证成指日收益率序列进行分解，分别得到低频部分和高频部分，并在此基础上作进一步分析，结果表明中国股市存在混沌特性；然后应用混沌理论分别建立低频部分和高频部分的预测模型，对低频部分和高频部分进行预测；最后应用小波理论对混沌模型预测的结果予以重构，实现对原始收益率序列的预测．与现有方法比较，结果表明该方法具有较高的精度，有极大的应用前景．     

基于对角负载的波束空间波束合成器

同传统的阵元空间波束合成器相比,波束空间波束合成器通过减少自由度来实现运算量的减少。但该方法由于阵列失配的影响,会使系统性能大大降低。从理论上证明了在波束空间自适应阵列中,同样可以采用对角负载技术克服阵列失配,同时给出了此时对角负载方法的实现步骤、负载值的选择及阵列的增益参数。仿真结果证明了对角负载方法对波束空间波束合成器稳健性提高的有效性。     

基于瞬态动力学分析的抽油杆柱动态特性研究

抽油杆柱在工作过程中变形状态的准确描述是解决杆管偏磨的关键,根据抽油杆柱动力失稳的力学理论,结合接触非线性理论和有限元理论,建立了往复抽油杆柱的动力学模型,采用空间梁单元和接触单元建立抽油杆柱的有限元格式,将Newton-Raphson法和Newmark法相结合进行求解.通过仿真计算,再现了抽油杆柱在工作过程中的变形状态以及与油管的接触状态,据此优化抽汲参数以及安装扶正器,保证抽油杆柱的正常工作,延长检泵周期.     

曲面薄壳有限元离散误差分析和修正方法研究

基于曲面薄壳几何/物理方程和有限元离散原理推导,揭示了壳单元离散方法特点、刚度矩阵误差产生机理和范数表示方法。以航空涡轮发动机测压探针为例,深入研究了利用协调平板壳单元、非协调平板壳单元、一次和二次实体退化壳单元等不同类型单元离散曲面薄壳时,应力计算误差影响因素及变化规律,综述了单元的适用条件。基于Boltzmann模型提出了应力计算结果修正通式,通过FORTRAN语言编程修正应力仿真结果和ANSYS二次开发语言APDL命令实现应力修正结果的读取和后处理,应力修正结果与理论解相对误差小于5%,满足曲面薄壳设计和稳定性分析应用要求。

Abstract：

Based on the geometric physical equations and deduction of discrete process of finite element for curved thin-walled structure,characteristics of shell elements for discretion and discrete error for element stiffness matrix were analyzed theoretically,and the norm expression of discrete error for element stiffness matrix was put forward.Then,as an illustration,a probe for detecting the pressure inside turboprops was meshed by curved thin-walled shell element,compatible flat shell element,incompatible flat shell element and 3D degenerated shell element,respectively,and the stress of the probe was numerically calculated by FEM.On the basis of solved results,the stress error was analyzed thoroughly,the influence factors on the error and the applying situations for different elements were determined.Finally,the general form of correctional function was put forward according to the Boltzmann model.The program developed with FORTRAN was used to correct the numerical results and the APDL commands inside ANSYS software were utilized to read and plot the correctional stress results.Through the correction,the discrete error can be reduced within 5% that satisfies the requirement of application for structural design and stability analysis.     

基于存贮的相控阵波束控制

本文提出了一种相控阵天线波束控制的新方法——存贮法。通过移相值存贮代替移相值计算,提高了波控计算机系统的速度,简化了系统设计,提高了系统的可靠性。     

基于神经网络的客车车身结构参数优化

为尽量减轻车身结构的质量,改善结构应力状况,提出了人工神经网络理论和遗传算法相结合应用于客车车身结构参数优化的方法。把正交表组合的结构参数作为输入矢量,ANSYS软件计算出的客车车身静动特性作为输出矢量。在对网络进行训练的基础上,建立了矩形梁构件的高度、宽度和客车车身的强度、刚度、频率之间的数学模型,以此作为优化问题的约束条件,用遗传算法求得结构参数全局最优解,试验结果证实了该方法切实可行。     

连铸异型坯凝固过程的三维仿真分析

采用ABAQUS有限元软件,首次建立连铸异型坯凝固三维瞬态有限元传热模型,并利用Fortran语言编写用户子程序施加复杂传热边界条件,根据现有实测工艺参数对连铸异型坯的凝固过程进行三维仿真分析。重点分析异型坯横断面特征点温度的分布规律以及坯壳的增长规律,数值模拟结果与现场试验吻合。为连铸异型坯冷却制度的研究提供更加有效的手段,进而为连铸异型坯三维应力场的研究奠定基础。     

基于协方差矩阵加权的阵列波束优化方法

针对目前二阶统计量加权波束形成存在的能量波束输出有负值和高旁瓣问题,提出了基于协方差矩阵加权的,适用于任意阵结构和阵元指向性传感器阵列的三种优化波束形成方法.一种是设计波束以最小加权均方误差逼近期望波束方法;另一种是旁瓣约束高增益协方差矩阵加权波束形成;第三种是主瓣约束条件下最低旁瓣协方差矩阵加权波束形成.这三种波束优化问题都可以转化为二阶锥约束优化形式,应用已有内点方法求出加权矩阵的数值解.计算机仿真和实验数据处理表明,它们均克服了高旁瓣和波束输出有负值的缺点,获得了不同约束条件下的最佳协方差矩阵加权波束.     

谱方法结合小波矩量法校正自适应阵列天线互耦效应

提出一种有效的校正自适应天线单元互耦的混合算法 ,即采用小波矩量法快速计算自适应处理器包含单元互耦作用的实际输入信号 ,然后基于系统最大接收信号干扰噪声比准则 ,采用谱方法求解校正互耦的最佳权矢量 ,实现对干扰信号的抑制。以直线阵为例 ,数值模拟了校正互耦后的自适应波束图 ,说明该方法的校正效果。