基于MBD和DEM耦合的新型CAE软件

针对播种机工作过程分析和优化设计中存在的问题, 提出一种将多刚体动力学（multiple rigid body dynamics, MBD）与离散元法（discrete element method, DEM）耦合的方法, 通过将自主研发的多刚体动力学计算仿真软件与离散元法分析软件进行集成, 研发出一种新型CAE软件〖CD2〗AgriCAE（agricultural computer aid engineering）, 介绍了该软件的实现方法, 并通过实例验证了AgriCAE软件的可行性和有效性.      

发动机涡轮静子优化设计系统开发

以大型有限元分析软件ANSYS为计算分析平台,开发了发动机涡轮静子结构优化设计系统。该系统将传统的经典强度计算理论、工程有限元数值计算方法以及现代优化设计技术相结合,建立了涡轮静子部件的结构优化设计平台。通过CAD参数建模技术与CAE分析技术的结合,实现了几何建模→数值参数化→有限元分析→遗传算法优化的完整的技术路线。以涡轮静子部件内环孔洞形状优化为例,进行了软件的实际应用,计算表明该系统为发动机涡轮静子结构的快速优化提供了一个强有力的高效设计工具。     

E类功率放大器的一种优化设计方法

从提高效率的目的出发,针对E类功率放大器的工作状态进行了理论分析,利用ICAP CAE电路仿真软件,提出了一种E类功率放大器电路参数的优化设计方法.应用该方法对一种800kHz超声波发生装置进行优化设计,取得了满意的效果.     

液压挖掘机工作装置CAD/CAE联合仿真研究

文章将CAD/CAE技术应用到液压挖掘机的研究与开发中,主要对液压挖掘机工作装置进行了分析。通过三维建模软件Pro/ENGINEER创建挖掘机工作装置三维模型,然后导入动力学分析软件Adams进行运动学和动力学分析,运用Ansys软件分析其强度并进行了优化设计,实现了液压挖掘机工作装置的CAD/CAE联合仿真与研究。该...     

基于单程序多数据流并行软件的性能预测法

为了提高预测并行软件性能的准确性和并行软件的开发效率,提出了一种基于单程序多数据流(SPMD)并行应用软件模块化技术的性能分析预测和并行软件辅助开发方法.通过量化计算开销、通信开销、通信与计算的耦合系数,阐述了在并行计算机系统中利用该方法开发并行计算软件和预测并行计算软件性能的过程.并就影响并行软件性能预测和开发效率的模块设计、模块性能数据建模、模块组合和计算与通信重叠等技术进行了研究.实验表明,该方法提高了预测并行计算软件性能的准确性,也提高了并行计算软件的性能和开发效率.     

基于叶型重构的三维模型修复技术研究

精确的几何模型是进行有限元分析、计算流体力学分析的基础,通过各种CAD、CAE软件建模结果的共享可以有效地减少几何模型前处理的工作量。但是各种CAD、CAE软件建立的三维几何模型文件在互相转换过程中容易出现变形和失真问题。该文针对某螺旋桨桨叶几何模型文件在转化过程中出现的变形和失真问题,研究了一种基于叶型重构的三维模型修复技术,实现了螺旋桨桨叶几何模型的修复和利用。     

UG-CAD/CAM在某复杂壳体上的应用--UG软件应用研究之一

在设计图纸中,某复杂壳体为铸造件,但由于客观原因需要改为机械加工件,并用数控机床加工.根据设计要求,运用UG软件系统对这一壳体进行建模(CAD)、测量(CAE)、编程(CAM),并在这一过程中做出了恰当的工艺分析,最终形成了符合数控加工要求的程序,使UG-CAD/CAE/CAM在青云公司首次得以全程完整运用.     

基于逐层建模的电弧增材制造过程有限元仿真方法

传统的有限元仿真模式都是通过预先建立整体的几何模型,再结合单元生死技术来实现增材过程的仿真计算.由于这一模式需要预先设置好增材构件的整体尺寸及每层高度,因此不适用于需要在增材过程中优化调整工艺的复杂零件的仿真;更重要的是,增材过程逐层累积的变形量会使得计算域偏离预设位置进而出现计算不收敛的问题.为了解决增材制造的数值模拟过程中存在的上述难题,本研究提出了一种新的逐层建模的有限元计算方法.该方法采用逐层建模逐层计算的方式进行仿真计算,仿真过程与实际的增材过程一致,彻底解决了变形累积导致的计算不收敛问题的发生.首先,基于ABAQUS有限元软件,分别采用整体建模和逐层建模两种方法建立了20层的电弧增材制造(WAAM)仿真模型,并分别进行了热力耦合仿真计算.计算结果表明:逐层建模法获得的温度场和应力应变场的结果与传统整体建模法的基本一致,初步证明了所提出的逐层建模法对模拟增材过程的可行性.其次,为了分析逐层建模法对增材过程的变形累积敏感性问题,设计了一个单边约束的WAAM试验,并采用上述两种建模方法分别进行了仿真计算.计算结果表明:传统的整体建模模型计算至第2层就因为变形过大而被系统终止计算,...     

轴向尺寸限制下的低压轴流风扇自动优化设计

针对空调低压轴流风扇轴向尺寸受限制情况下的自动优化设计问题,基于B样条曲线,采用基元级设计和复合弯掠技术相结合的参数化方法构建轴流风扇三维模型.将轴流风扇叶轮参数化方法、商用数值计算软件ANSYS和第二代非支配排序遗传算法(NSGA-II)耦合.在叶轮轴向尺寸限制下以容积流量和静压效率为目标函数,建立起集参数化建模、网格划分、流场计算和多目标优化于一体的自动优化设计平台.在设计工况下,采用该优化平台对一款低压轴流风扇展开优化设计,并通过数值模拟和实验方法对比分析了优化前后模型的气动性能,结果表明:优化后的轴流风扇减小了轴向尺寸,在设计工况下实验流量提升10.4%、静压效率增加1.7%,具有较宽的工作范围,并且减弱了叶尖涡的强度,提高了通流能力.     

一种电子设备电磁敏感性的仿真建模与优化设计方法

提出了一种电子设备内部电路的建模方法和基于该模型的优化设计方法.建模方法采用微粒群优化算法与误差反向传播算法相结合的网络训练方法,利用高频仿真软件构造的样本集,对3层神经网络进行训练.所建立的神经网络模型解决了电子设备在电磁敏感性仿真分析和优化设计中,仿真模型存在的计算量和存储量大的问题.优化设计方法采用微粒群算法的多目标优化方法,对内部电路参数进行优化设计,改变了以往寻优过程中穷尽式搜索的方式.仿真结果表明:所建立的神经网络仿真模型的仿真时间比高频仿真模型缩短了1000倍以上,优化设计后的电子设备的抗干扰能力也提高了6倍以上.     

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.     

汽车座椅有限元建模与计算

采用“壳 -体单元相结合”的方法建立座椅计算机辅助分析 (CAE)模型 .利用Ansys软件计算了座垫弹性 ,与座椅试验的力 -变形曲线对比 ,以验证建模与材料定义的正确性 .另外还利用正面模拟碰撞中乘员的运动响应 ,分析了座椅材料的软硬程度对乘员伤害指标的影响 .     

Isight在博弈多目标优化中的应用

复杂多目标优化设计中常遇到性能目标与设计变量之间不具有显式的函数关系式,难以直接运用传统优化方法进行设计求解,且存在多个性能目标相互耦合,设计周期长等问题.针对这些问题,提出一种Isight的博弈多目标优化设计方法,在Isight优化平台下集成Solidworks软件和Ansys软件进行建模与分析,运用博弈论思想分别建立合作博弈框架和非合作博弈框架,用遗传算法对模型进行求解获得优化解,并以悬臂梁多目标优化设计进行示例说明.     

基于FLUX3D的三相三芯柱变压器油箱和夹件涡流损耗

电力变压器的涡流损耗计算,对于提高变压器的稳定性、安全性和高效性具有重要意义.首先,从三相三芯柱变压器铁芯拓扑结构出发,基于统一磁路(unified magnetic equivalent circuit,UMEC)推导了考虑绕组耦合的三相三芯柱变压器电磁模型.然后,将电磁模型与涡流损耗经验公式联立,计算出电力变压器油箱和夹件的涡流损耗值.最后,借助有限元仿真软件FLUX3D,为变压器建立一个有限元模型,建模过程中考虑了油箱和夹件的涡流损耗.将所得涡流损耗结果与FLUX3D软件建模分析的结果进行对比,证明了涡流损耗研究方法和FLUX3D软件的有效性.基于该软件的建模与涡流损耗计算方法的探究对电力变压器的研发、生产和应用具有一定的前瞻性.     

基于ASPEN PLUS平台的干煤粉加压气流床气化性能模拟

基于ASPENPLUS平台,提出了加压气流床气化炉的性能模拟方法.该方法利用ASPENPLUS的图形化建模工具,与传统的煤气化过程计算方法相比,可以实现快速编制模拟煤气化过程的模拟软件,并可将气化过程与整体煤气化联合循环(IGCC)发电系统的优化设计过程整合.利用输入语句和计算模块的灵活性,可以对不同的煤种进行计算.计算结果表明,该计算方法可以比较好地预测干粉加压气流床的气化性能,为气化炉的性能模拟提供了依据.     

面向对象软件耦合的度量和验证

在研究面向对象软件度量过程中,提出了一种基于程序切片和信息流分析技术的面向对象软件耦合性度量方法.该方法首先计算面向对象程序的前向切片和后向切片,然后通过信息流分析技术分析程序中可能存在的输入耦合、输出耦合、I/E耦合,单向耦合、双向耦合和无耦合等6种耦合情况,并根据程序切片计算信息流的绝对量和信息流的宽度,进一步在此基础上计算面向对象程序中2个组件之间的耦合系数和某个组件自身的耦合度.最后通过理论证明和经验分析的方法验证了基于程序切片耦合度量的正确性和有效性.     

基于流固耦合方法的气压密封阀仿真分析

针对气压密封阀的流固耦合问题应用一种解耦分析方法,并利用循环迭代法建立了统一的流固耦合计算模型。在流固耦合模型基础上,使用有限元分析(FEA)和计算流体动力学(CFD)联合计算方法对气压密封阀进行仿真分析,得到气压密封阀在流固耦合作用下的工作特性,并且对不同结构参数的模型进行了研究。通过分析不同气体压力、控水环和密封环厚度下气压密封阀的变形,给出了气压密封阀的变形规律,同时还给出流体运动状态,为气压密封阀的优化设计提供了依据。     

UG在产品设计优化的教学应用

UG软件是Siemens PLM Software公司出品的高端CAD、CAE、CAM软件,随着在国内的广泛应用,越来越多的高职院校正在进行UG软件的相关教学,但多数院校偏重于CAD、CAM部分,对于CAD后续的工程应用CAE的部分讲解案例偏少,该文结合企业真实案例来探讨UG三维建模教学过程中如何进行CAE教学以期更好的满足现实工程应用,通过贴近高职院校学生认知特点的step by step流程展示三维建模后优化设计的普遍适用流程,以期提高高职院校CAD软件教学与企业真实工程应用的契合度。     

波分复用器件自聚焦透镜耦全系统的优化设计

利用光纤矩阵方法和高斯光学的耦合损耗理论,对波分复用器件的自聚焦透镜耦合系统进行了分析,得出了一种优化设计耦合系统的分析和计算方法.结合计算结果的曲线,分析了耦合系统中透镜长度对耦合损耗的影响,提出了通过调整入射单模光纤与自聚焦透镜粘接的角度来减小耦合损耗的新方法.     

2(3PUS+S)型并联机构驱动部件振动响应特性分析

本文以一种2(3PUS+S)并联机构模拟人工髋关节摩擦磨损试验为背景,针对目前机构驱动部件振动响应特性分析需要大量理论公式推导的问题,提出了一种驱动部件振动响应特性分析的方法。该方法主要以软件操作为主,简单易懂、测试精度高。本文抓住驱动部件的主体部分——滚珠丝杠副,使用SolidWorks对滚珠丝杠副进行三维建模,将模型导入Adams软件中,进行动力学分析,得到单个滚珠的撞击力曲线图;然后利用Workbench进行模态分析得到系统的固有频率和振型;最后,基于瞬态动力学理论,利用Workbench软件结合滚珠和滚道的撞击力以及系统的固有频率和振型,进行振动响应分析,得到了螺母的加速度振动响应曲线,结果表明：螺母加速度振动响应的振幅和测点位置有关。通过振动响应的分析,可以验证设备可靠性,也为以后的结构参数优化设计提供理论依据。