一种耦合算法的三维弹性空腔声振特性分析

针对三角形单元边界适应性强、位移插值简单、自由度低的特点,利用面积坐标构造了平板三角形单元位移插值函数,以对平板进行了动力学建模分析。此后,为了对三维弹性空腔声振问题进行较高精度的数值分析,弹性板采用三角形单元进行离散处理,而声腔域使用了在声学问题上具有精度高的光滑有限元方法建模。充分考虑结构和声场的耦合作用,建立了该类结构声振分析的一种新模型,并分析了弹性空腔声振特性。通过数值计算对比表明,这种耦合模型计算规模较小、计算结果精确,可进一步应用于形状更复杂的三维弹性空腔声振特性分析中。     

腔体声振耦合的对称化有限元模型及其特性研究

建立了在声源与结构载荷共同激励下,弹性薄壁腔体声振耦合的对称化有限元模型,并对模型特性进行了研究。证明了即使在模型的质量,刚度矩阵的缺乏正定性情况下,其特征值仍可保持非负性,并且在一定条件仍可采用Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｒｉｔｚ法对耦合系统特征问题进行降低。最后,以一矩形截面弹性薄壁腔体为对象给出了算例,并将计算结果一测量结果加以对比,二者十分接近,从而验证了所提对称化方法的可行性与正确性。     

弹性地基上的二维声子晶体薄板振动特性研究

弹性地基板在工程中有着广泛应用,控制和消除其振动的问题一直为人们所关注.声子晶体的弹性波禁带特性为弹性地基板的减振隔振和振动控制提供了一种新思路.利用大型商业软件ABAQUS分别计算了有无弹性地基作用的二维声子晶体薄板的频率响应,并进行了对比分析.结果显示,弹性地基的存在使得二维声子晶体薄板在频响分析的低频阶段产生了一个振动带隙,同时较高频率处的带隙范围与无地基情形时相比向高频移动.     

船用齿轮箱多体动力学仿真及声振耦合分析

基于多体系统动力学理论,综合考虑齿轮副时变啮合刚度、齿侧间隙、轴承支撑刚度等内部激励以及螺旋桨外部激励,建立了含传动系统及结构系统的船用齿轮装置多刚体系统动力学模型,计算了齿轮副动态啮合力及轴承支反力;对齿轮箱及支座进行柔性化处理,形成多柔体系统动力学模型,采用模态叠加法计算了箱体表面的动态响应.而后以多体动力学分析所得的轴承支反力频域历程为边界条件,建立了箱体声振强耦合分析模型,预估了齿轮箱表面声压及外声场辐射噪声.结果表明,齿轮副动态啮合力、轴承支反力以及箱体动态响应频域曲线的峰值均出现在齿轮副的啮合频率及其倍频处;仿真所得的箱体振动加速度及外声场辐射噪声与齿轮箱振动噪声试验台架实测结果吻合良好.     

基于仿生调控的通水弯管声振特性研究

基于仿生学原理对生物结构进行合理简化,并将简化后的仿生织构应用于海水管路,分析带仿生织构的海水管路的声振特性．基于循环水管路实验平台,实验研究了典型海水管路附件,佐证了数值计算方法的可靠性;进一步对带仿生织构的海水管路进行实验,验证仿生织构减振降噪的有效性．结果表明：在低频处,管路主要以流噪声为主,流噪声峰值频率依赖于管路声学模态;仿生织构的存在可以改善出流段流速分布,抑制壁面速度过大引起的流体分离现象,减少涡量的产生;其中仿生织构布置在入口段中间、入口段尾部、出口段首部及出口段中间情况下对流场分离的改善较为明显,可以抑制弯头内侧出的低速流体聚集,对弯管声振特性影响的效果最好．     

基于有限元及修正梯度法的材料二维缺陷弹性波识别

文章研究了一种利用弹性波识别二维缺陷形状的方法。采用有限元方法直接由入射场计算散射场,反演计算中采用二元三角基函数将扰动函数展开,并取残差模量的梯度作为迭代收敛的方向,同时引入梯度因子与梯度相乘以对其进行修正从而加快收敛,通过对扰动函数的反演识别出缺陷的形状。从算例可以看出,此方法能够有效地识别材料的二维缺陷。     

基于二维耦合模型的MBA招生规模与效益分析

以二维耦合模型分析MBA招生规模与就业成本、政府投入、支出成本、学费标准之间的关系,并以MBA产业链流图对招生规模与培养对象利益做宏观分析,最后指出招生规模是影响投入经费、学费标准、教育成本、就业成本系数的关键因素;也是整个MBA产业链中的核心环节.     

新型弹簧支撑介电弹性作动器的力学特性建模及参数影响分析

为了研究新型弹簧支撑介电弹性作动器参数对其力学性能的影响规律,基于热力学理论建立了作动器力电耦合模型,提出了作动器内置弹簧刚度和驱动变形表征方法,并通过试验进行了验证,在此基础上分析了薄膜参数对作动器力学性能的影响。结果表明:该作动器在电压驱动下表现出了良好的轴向驱动特性,建立的力电耦合模型能够描述作动器的静态力学性能;作动器的静态刚度随薄膜轴向拉伸比、薄膜横截面积的增加而增大,随薄膜径向拉伸比、作动器有效长度及弹簧压缩量的增加而减少;而增大轴向、径向的拉伸比和薄膜横截面积可提高作动器的驱动性能。可见,研究结果可为作动器的设计和性能优化提供理论依据。     

基于特征解的有限弹性板中声表面波的二维分析

通常认为声表面波(Rayleigh 波)在无限大弹性板中具有不同的振动模态. 确切地说, 在板中具有代表对称和反对称模态的并以指数形式衰减和增长的成对模态出现. 随着板的厚度的增加, 这些成对出现的模态在叠加后将接近半无限弹性体中的表面波模态, 当然也具有表面波的变形和速度特征, 但在弹性板的表面却有着较大的变形. 将有限弹性体表面波的二维理论加以扩展, 在展开函数中除了熟知的指数衰减项外还考虑了指数增长项, 从而建立了有限弹性板中表面波分析的二维理论. 利用这些新的方程, 研究了不同厚度弹性板中表面波指数衰减和增长型模态的耦合. 发现对于厚度较小的弹性板, 这两组模态是强耦合的, 在分析中予以全部考虑也就显得非常重要. 当弹性板的厚度增加到一定程度, 如大于5个波长时, 只用厚度衰减模态就可以分析表面波的振动模态, 从而可以极大地简化弹性板中表面波分析的二维方程组.     

光滑有限单元法及其应用

对光滑有限单元法进行综述,介绍光滑有限单元法、边界光滑有限单元法、节点光滑有限单元法的基本思想、基本算法、方法特点以及在一些领域的应用.归纳得出:光滑有限单元法将应变光滑化措施引入有限单元法,可以降低网格划分要求,适应不规则网格;光滑有限单元法的算法与有限单元法基本相同,在有限单元法程序基础上进行少量修改即可实现;光滑有限单元法计算结果比有限单元法更精确.     

基于元／网格动量传递的离散元与有限元耦合的时空多尺度算法

建立了时间多尺度与空间多尺度兼顾的离散元与有限元耦合的时空多尺度计算模型,并推导了基于元/网格动量传递的力学和动力学参变量的过渡算法,实现了离散元与有限元耦合过渡区内参变量信息的合理交换,从理论上解决了时空多尺度计算中离散元区域与有限元区域之间物理和力学特征的光滑过渡问题.通过弹性应力波在细长杆中传播的算例,验证了该时空多尺度数值计算方法具有较高的准确性和计算效率.     

基于有限元法的发动机曲轴静强度分析

针对某单缸发动机曲轴断裂问题,在CATIA里进行了三维实体建模,通过导入Hypermesh进行划分网格等前处理,利用MSC.Patran /Nastran对其进行有限元分析.结果表明:在使用球墨铸铁为材料的情况下,曲轴的疲劳强度安全系数未满足要求,从理论上验证了曲轴会发生断裂;将材料更换为40Cr的曲轴,其疲劳强度安全系数满足要求,理论上不会发生断裂,最后通过400 h发动机可靠性试验验证了仿真的正确性.     

基于弹性支点法的地下连续墙有限元配筋计算

针对某渠首工程水文地质与工程地质特殊情况,提出基于弹性支点法的地下连续墙有限元配筋计算方法,即采用Ansys杆系有限元进行地下连续墙数值模拟,根据计算结果进行配筋,并将其应用于工程实例,计算结果表明,可以直接为工程设计服务。     

基于蒙特卡洛-有限元法的边坡可靠度分析

将蒙特卡洛法与有限元法加以耦合,并推广到边坡稳定可靠度分析中去.通过一工程实例,计算分析结果显示,蒙特卡洛一有限元法能更好地反映边坡的随机应力应变场,从而使反映土工结构的各种工程可靠指标更符合实际工程状况.     

平面弹性振动模型的时空非协调有限元分析

本文针对平面弹性的振动模型,提出了一种新的时空有限元方法.在时间和空间方向上,分别采用连续的分片二次多项式插值和非协调不完全二次矩形有限元来离散位移.作者证明了能量范数下相应的误差阶为O(h^1/2+k³),其中h和k分别表示网格剖分的空间尺度和时间尺度.数值算例验证了理论结果.     

基于扩展有限元法的粘聚裂纹模型

为了能利用通用程序模拟沿任意路径的裂纹扩展问题,利用一种预设虚节点法在通用有限元程序(ABAQUS)平台上实现扩展有限元法功能,推导了基于扩展有限元法的粘聚裂纹模型控制方程。利用上述模型对三点弯梁的开裂过程进行了模拟。计算结果与相应文献中给出的结果及ABAQUS粘聚单元法的模拟结果进行了对比,吻合良好。计算结果表明,扩展有限元法能有效地进行开裂过程的模拟,尤其是在开裂路径未知、难以预先设定网格边界作为裂纹面的情形。基于扩展有限元法的粘聚裂纹模型为准脆性材料的开裂过程模拟提供了一种有效途径。     

列车水箱的弹塑性有限元分析

对快速列车水箱进行了弹性和弹塑性有限元结构分析，并对其进行了优化设计。从而提出了水箱的弹塑性结构分析方法。该项工作为水箱的现代设计计算提供了科学依据。     

有限元与边界元耦合法在波浪力计算中的应用

利用有限元与边界元耦合法对三维无界区域中直立圆柱所受的波浪力进行计算,把整个求解区域分成内域和外域两部分,在内域采用有限元法,对外域采用边界元法计算,由加权余量法的理论知这种耦合在理论上是可行的,根据此耦合方法编制了完整的计算机程序,对海洋中直立圆柱的波浪力进行了分析.数值计算的结果与理论解吻合良好,表明该方法有效.     

基于非稳定渗流有限元的坝坡稳定分析

对库水位连续下降的非稳定渗流问题 ,建立与定解问题相对应的泛函 ,再根据有限元原理 ,以变动的渗流自由面为流量 ,补给边界条件来模拟非稳定渗流过程 ,确定各个时段的自由面及等势线 .在渗流分析基础上进行坝坡稳定分析 ,采用BISHOP法 ,并搜寻最危险滑弧 ,计算相应的安全系数 .通过工程实例分析 ,得出了一些有益的结论