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。     

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.     

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.     

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。     

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.     

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.     

基于自适应扩展势场的多无人机航迹规划仿真

为解决传统人工势场法存在目标不可达、易陷入局部极小值、无法避障和缺少航迹优化策略等缺陷,而分层势场算法又存在分层越多规划速率越慢的问题.对无人机进行建模,在分层势场函数中分别引入引力影响因子和斥力影响因子解决目标不可达问题,引入"辅助力"解决易陷入局部极小值问题,提出自适应扩展势场算法对航迹进一步优化.通过对多无人机航...     

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.     

三维几何模型分解及其应用技术综述

三维几何模型分解是对模型的几何和拓扑信息作进一步处理的基础,在计算机图形学,计算机辅助几何设计和数字几何处理等方面有着广泛的应用,是当前的热点研完领域.模型分解的优化问题可等价转化为使分割边数目最小的图划分NP-完全问题.概述了模型分解的原理,属性和应用,系统地介绍了这一领域的工作成果并进行了分类,分析了各方面典型算法的优缺点,最后展望了这一技术的发展前景.     

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.     

磁感应成像中三维涡流前期模型仿真

磁感应成像(MIT)中正问题的仿真是影响MIT技术发展的关键性问题之一,而导体内部三维涡流问题又制约着MIT中的正问题的研究。基于正问题的数学模型,提出一种MIT三维测量模型,利用有限元方法进行求解,仿真获得导体中不同面的三维涡流的磁通密度分布并进行对比,得出受激励线圈影响导体内部三维涡流磁通密度的变化规律,为研究MIT中的正问题及图像重建提供重要依据。     

二维微带线电容参数提取的有限元仿真

微带线中电场的仿真及其相关电参数的计算在微带线的设计与制造过程中有着极为重要的意义与价值。根据给出的微带线电容参数提取的有限元仿真流程，实现了微带线中二维电场电位分布的有限元计算，并对其进行了可视化仿真，在电场求解过程中将一阶渐进边界条件与磁壁条件相结合简化了计算。最后给出了电容参数的数值计算结果。     

驱动胶囊内窥镜的外磁场的2D仿真及实验研究

提出了一种用于胶囊内窥镜驱动的外部磁场线圈，对它进行了二维磁场分析，用有限元方法对不同电流和永磁体直径下的磁场转矩进行了仿真，并搭建了相应的实验模型，在实验中取得较好的效果，为设计更加复杂的驱动无线内窥镜的外部磁场线圈提供了基础。     

近地空间环境要素三维建模与可视化仿真研究

提出了近地空间环境要素三维建模的静态模型和实测模型。根据近地空间环境各要素的特点，首先利用各种静态模式和实测数据构建三维空间数据场。然后对数据场进行六面体单元剖分，其中对实测得到的空间数据利用雅克比矩阵转换为规则六面体数据。最终，分别给出了中性大气、电离层等离子体、地球基本磁场和地球辐射带的几何模型，提出了一种适合于近地空间环境要素仿真的通用三维可视化方案。     

三维集成电路工作热载荷工况的有限元仿真

建立了三维集成电路过孔互连结构的有限元数值模拟分析模型,对芯片内部存在极小热源时极易出现的畸形网格问题给出了解决办法,该方法能很好的处理三维集成电路中尺度不成比例结构的网格划分问题。针对工作过程中的散热问题,进行了热耦合分析。计算结果表明,由芯片到底面的热通路为散热的主要通道。为防止局部过热,应该把发热功率大的器件放在三维集成电路的下层芯片的器件层。仔铜基片所受应力较大,仔铜基片与铜柱接触面的边角处有应力集中,容易发生开裂失效。     

基于有限元法的磁流变阻尼器三维仿真研究

针对所设计的磁流变阻尼器结构特点,应用有限元软件ANSYS提供的参数化设计语言,建立了阻尼器的1/16三维结构模型,基于磁流变液与磁芯材料具有不同的非线性磁导特性的特点,应用基于单元边法的Solid117单元建立了阻尼器的有限元模型,进行了三维静态非线性电磁场分析,在后处理器中,通过求得工作区域内平均磁场强度与磁感应强度的方法,获得了阻尼器的屈服力矩特性与漏磁系数等关键参数.     

基于改进射线追踪和三维可视化的UWB信道仿真

结合几何光学和一致性劈绕射理论,实现超宽带确定性信道的仿真。应用类似矢量网络分析仪的原理,计算超宽带信道的时域响应和信道损耗。在应用基于镜像的射线追踪方法进行路径计算时,引入了一种控制仿真深度的方法。该方法在构建镜像树时预测每个子节点可产生的最小衰减值,并将其与期望衰减阈值进行比较的,以达到控制镜像树规模的目的。与以反射和绕射阶数控制仿真深度的方法相比,该方法在保证同样精确度的条件下能够有效地减少计算时间。为了增强仿真结果的表现形式,仿真借用3D游戏平台,实现了信道损耗的立体可视化。

Abstract：

A deterministic Ultra-Wide Band （UWB） channel simulation in a complex indoor environment was performed using GO/UTD （Geometrical Optics/Unified Theory of Diffraction） method.The time domain response and path loss of UWB channel were computed on the principle which is similar with VNA （Vector Network Analyzer）.When image-based ray tracing method was used to compute the propagation paths,an algorithm of controlling the depth of image tree was introduced to improve the simulation performance.It limits the scale of image tree by predicting the potential minimum attenuation,which may be caused by a ray propagating from root node to child node,and comparing the predicted value with an expected maximal attenuation threshold when image tree is being constructed.Compared with simply using reflection or diffraction orders to control the scale of image tree,using this method can effectively reduce the computing time in the same accuracy condition.In order to enhance the representation of the simulation result,the visualization of path loss distribution was implemented by a 3D game platform.     

多尺度仿真方法研究综述

多尺度仿真方法结合了分子动力学方法和有限元原理,可以跨越从宏观到微观的多个尺度,具有分子动力学的精确性,而且计算量相对较小,扩展了分子动力学的应用范围。介绍了国外的多尺度仿真方法的发展及应用概况,阐述了几种较成熟的多尺度仿真方法的基本原理,指出了各自特点及不足,最后对其发展方向作了展望。     

子午线轮胎滑水仿真分析

介绍了轮胎滑水现象发生的原理,以205/50R16型轮胎为研究对象,建立了基于ABAQUS软件能够进行滑水仿真的有限元模型,此模型真实地反映了轮胎和水的各部分特性。通过仿真计算,模拟了轮胎滑水的产生过程,分析了滑水产生原因,可以对轮胎的结构设计提供参考。对比了不同工况下的滑水特性,得到不同水膜厚度下流过花纹沟的水流速度,从水流速的角度解释了滑水产生机理,并计算了单个花纹空腔的排水量。     

基于有限元法人体腿部生物力学仿真研究

为了建立可用于手术预演和规划的可靠的虚拟生物组织力学模型进行人体腿部生物力学仿真研究,根据关键组织的三维重建结果,采用有限元方法自下到上的建立骨骼、皮肤和部分软组织的生物力学模型.针对CT图像无法精确重建肌肉的几何模型的问题,在充分考虑肌腱的生物力学特性,又体现肌纤维的微观解剖结构的基础上,提出一种新型的肌肉建模方法.最后,通过患者手术获得的力位数据与有限元仿真数据的对比分析,证明建立的人体生物力学模型的可信性.