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。     

磁悬浮反作用飞轮系统模态分析及试验研究

介绍了一种角动量为50Nms工作转速在±5000rpm的磁悬浮反作用飞轮系统,利用有限元分析软件ANSYS对其定、转子及系统进行了模态分析,利用COMBINE14单元模拟磁轴承使模型更加接近实际,最后通过模态测试试验测出了转子的一阶弹性固有模态,与理论计算结果相近,误差仅为0.66%,验证了理论模型的正确性。模态分析及测试的结果对磁悬浮反作用飞轮系统的振动特性研究,控制方案设计及总体优化设计有着重要意义。     

基于有限元的飞机易损性建模方法研究

提出了一种用于飞机易损性分析的输入模型建立方法,所提供的模型包括飞机外形易损性模型及部件易损性模型。对于飞机外形模型,主要提供几何尺寸参数及材料参数。对于部件模型,主要提供几何尺寸参数、材料参数、杀伤模式、致命性标识,以及部件杀伤与飞机杀伤的逻辑关系等数据。应用中表明,所提出的方法具有以下特点：（1）飞机及部件外形的几何形状均采用有限元逼近,可以真实的反映实际情况;（2）模型考虑了液体模型的建立方法;（3）致命部件及非致命性部件单独建模,可以减少人为因素影响;（4）与有限元建模软件结合紧密,可以减少重复性的工作。     

基于HyperMesh的电主轴系统动态性能建模与仿真

振动对电主轴的性能影响重大,直接关系到能否实现高速化与精密化.针对该问题,以某型电主轴为研究对象,采用多体传递矩阵法对电主轴的某些参数进行简化与确定,在此基础上采用有限元仿真方法建立电主轴仿真模型,并使用仿真软件Hypermesh进行Optistruct器件的振动仿真,以确定系统的振动特性.再对电主轴系统的两种结构方案进行有限元仿真,结果得到了整个电主轴系统的前6阶固有频率及振型图,并据此对电主轴系统提出了综合性分析,其结果为进一步的动态特性优化、避免共振提供了依据,从而提高电主轴工作精度,也为电主轴的结构选型作出了重要贡献.     

基于局部频率估计和有限元的相位展开方法

针对干涉数据质量不同的区域采取不同的展开策略,在最小二乘意义下利用有限元方法最小化不同的代价函数来实现。引入局部频率估计解决了相位展开的"坡度欠估计"问题,使用有限元方法利用了其可以适应任意不规则区域求解的特性。仿真和实测数据处理结果验证了本文方法的有效性,且与其它方法相比具有较高的精度。     

基于有限元分析的高速切削温度场建模与仿真

为了研究高速切削加工过程中的温度场分布情况,根据金属切削平面应变原理及温度场的有限元理论,通过对材料本构模型、刀-屑接触摩擦等关键物理环节建模,建立了正交切削有限元模型.采用伴随刀具行程移动的网格窗口描述切削区的局部大变形,使用摩擦窗口表述刀/屑间的摩擦关系,设定合适的热边界条件和形变边界条件对高速切削AISI-1045钢的温度场进行数值模拟.研究表明,最高温度集中在刀/屑接触面上刀尖附近的局部区域;刀具最高温度点位于前刀面上距刀尖不远处;工件内部温度几乎不变,仅表面的薄层发生温度变化;切削速度对切削温度影响很大,高速时温升变缓;切削厚度对切削温度影响较小.     

有限元仿真分析软件中建模的多态机理研究

有限元仿真分析软件是一种广泛应用于工程技术各领域的科学计算软件,而针对实际问题建立合适的模型是应用这类软件的首要工作。通常,为了使分析结果尽可能精确,研究人员希望建立无限接近真实形体的模型,但真实形体中某些特征的存在可能对网格质量和计算结果造成严重的消极影响,甚至还会导致问题不可解。同时过于复杂的模型也将消耗大量计算时间。为建立合适模型,提高计算效率,将多态模型概念引入有限元领域,就模型态与计算精度之间的关系进行了研究并得出初步结论。     

基于多分辨率动态模态分解的电磁信号时频-能量分析

针对电磁信号时-频-空间-能量分析不兼容的问题, 提出一种基于分解时空域电磁辐射信号的数据驱动方法来分析复杂电磁环境。首先, 使用多分辨率动态模态分解方法将复杂电磁信号以不同的分辨率分离为不同时空尺度的模态分量。然后,利用时频分布对各模态瞬时频率和能量特征进行采集。这种动态的分解分析方式能快速侦测电路和电子系统的多方面电磁环境状态, 具有不需要先验数据训练, 不受时频分辨率限制, 可以实时分析和降低数据维数等优点,且提取的动态模式及其频谱分别在空间域和时域具有明确的物理意义。仿真实验显示, 重组信号和原信号的平均误差在-18 dB以下, 证明了所提方法的可行性和优势。     

一类可变飞行模态飞行器的统一建模研究

可变飞行模态飞行器,兼有直升机垂直起降、悬停和固定翼飞机高速前飞的优势,是飞行器发展的重要方向之一。在分析一类可变飞行模态飞行器运动机理的基础上,建立了能够反映该类飞行器共有特性的、抽象的统一数学模型结构。并在统一模型的框架下,建立了鸭式旋翼/机翼无人机的六自由度数学模型,并对其进行仿真验证。仿真结果表明,该建模方法可以实现该类飞行器各转换模态的配平,并具有较强的通用性。     

采煤工作面瓦斯涌出量的固有模态SVM建模预测

首先提出了一个依据EMD (empirical mode decomposition)方法提取固有模态分量进行SVM建模实现采煤工作面瓦斯涌出量预测的技术方法. 利用瓦斯涌出量的历史记录数据, 通过EMD分解得出其固有模态函数, 即IMF分量, 然后, 对应于每个固有模态分别利用SVM函数拟合方法进行外推预测, 再把不同固有模态的预测结果进行叠加重构合成, 获得瓦斯涌出量的理论预测结果. 从监测结果的实例分析发现, 与常规SVM方法相比, EMD方法的引入能够大幅度提高理论模型的预测精度, 并给出监测数据极为吻合的预测结果. 实际应用表明, 在采煤工作面瓦斯涌出量预测建模中, 固有模态的提取和SVM方法的实施都充分利用了样本数据本身驱动的自适应性质, 从而为保障优异的预测效果提供了良好的理论基础.     

一种于基于有限元的形变模型算法

针对实时虚拟手术仿真中的弹性形变特性,本文提出了一种新的算法,该算法考虑到虚拟手术中存在的特殊情况,在形变模型的实时交互性与精确性之间取得了良好的平衡,模型的实时交互性是通过进行预处理实现的,此时响应操作的实时形变计算得到加速,模型的精确性则来自于基础算法有限元法的精确性。     

一种基于色料混合理论的配色仿真算法

以工业配色应用为背景，首先探讨了计算机配色的两种基本理论：三刺激值理论与色料混合理论，然后分析了基于色料混合理论的织物染色算法的不足，提出了一种新的配色仿真算法，并应用于涂料配色实践。从仿真结果来看，该配色仿真算法计算精确，能够有效地减小配方色差。     

方坯连铸三维动态凝固模型有限元模拟

方坯连铸三维动态凝固模型能够真实反映工艺参数变化时的温度动态调节过程,考虑数值求解计算量大和计算速度慢等难题,改变铸坯横断面节点和单元网格的人工生成模式为自动生成模式,采用密度函数和网格质量评价函数,控制节点和单元网格及优化网格形状以保证网格划分的合理性;引入单元节点商和节点商及节点最大最小编号为约束条件的优化方法优化节点编号,缩小带宽节约存储空间.仿真结果表明,动态凝固模型采用有限元网格自动生成和优化方法以后具有更高的计算速度和计算精度.     

防暴动能弹胸部钝击有限元模型研究综述

为推动钝性弹道冲击领域胸部及弹丸有限元模型的构建及验证研究工作,对具有详细解剖结构和类比结构的胸部有限元模型进行了梳理,对比分析了五种典型胸部有限元模型及其验证方法,提炼了典型弹丸有限元模型的构建与验证方法,综述了基于有限元模型的冲击损伤评估方法,通过剖析现有研究的不足给出了下一步的研究建议。后续为提高胸部有限元模型的精确度和生物保真度,需要在尸体实验的基础上,基于同一尸体测量学数据建立物理模型和有限元模型,通过揭示弹-靶能量交互及靶标内应力波的传播规律,深入阐明防暴动能弹的直接损伤和远达损伤机理。     

基于有限元的悬臂梁式压电换能器的模型辨识

利用Coventorware软件对悬臂梁式压电换能器进行有限元分析,通过谐响应分析获取了该模型感兴趣频段上离散的幅频和相频数据,然后利用基于倒实频特性与倒虚频特性的最小二乘法进行传递函数参数估计,获得了该换能器的二阶近似传递函数模型。用近似传递函数计算出的系统阻尼比与有限元分析中设定的基本相同,由该传递函数确定的幅频特性曲线和相频特性曲线与仿真数据拟合良好(相对误差约为4%),表明所得传递函数模型与仿真模型是一致的。     

有限元耦合模型在航空电源瞬态特性中的研究

针对航空交流电源中旋转电枢式无刷交流同步发电机组的内部电磁场运行原理、瞬态运行特征及故障工况研究,传统解析法受前提条件限制不能进一步提高分析能力,而有限元法是分析电机的常用数值计算方法.多数文献只选择旋转磁极式主发电机进行了电磁分析.这里在忽略端部漏抗的前提下,提出用二维有限元法建立直流电流源激励的旋转电枢式交流励磁机瞬态电磁场耦合模型,推导了迭代方程组的教学表达式,利用离散化法解算得到交流励磁机的瞬态磁路和电路特性,通过对某型航空交流电源的交流励磁机的实例建模分析,验证了方法的正确性,对于研究交流电源中旋转电枢式结构的交流励磁机的瞬态电磁特性起到了重要的参考价值.     

双因素可转换债券定价模型FEM解

可转换债券的存续期相对较长,因此,在定价模型中考虑利率的随机波动是十分必要的。本文基于Hull-White随机利率模型建立了可转换债券的双因素定价方程,针对可转换债券的特性提出了相应的边界条件。最后,利用有限元方法对该定价模型进行了数值求解。     

高次有限元方程的一种并行预条件子

偏微分方程(PDEs)是大规模科学工程计算与数值仿真中的基本数学模型,有限元方法是数值求解偏微分方程的一类重要的离散化方法,高次有限元又是其中的一类常用有限元。针对一类基本的PDE模型(Poission方程)的高次有限元方程,设计了一种基于辅助变分问题的并行预条件子,并从理论上严格证明了该预条件子的条件数的一致有界性,数值实验验证了理论结果的正确性及相应预条件共轭梯度(PCG)法的高效性和鲁棒性。     

变形体凝固传热焓式有限元数学模型与过程仿真

建立了变形体凝固传热焓式有限元控制数学模型，并开发了相应的连续铸轧过程数值仿真软件。应用该软件可以对铸轧坯凝固状态进行动态跟踪，得到任意时刻铸轧坯温度场分布，冷凝层厚度与铸轧坯截面位置之间的关系以及表面温度与凝固时间之间的关系，并直观地以图象形式输出，为最佳工艺参数及连续铸轧机设计提供理论依据。