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.     

轿车侧面壁障碰撞与侧面柱碰撞的仿真试验研究

汽车侧面碰撞是造成乘员重伤和死亡的主要交通事故形态之一,包括车对车和车对障碍物两种碰撞形式.同时开展侧面壁障碰撞(车对车)和侧面在碰撞(车对障碍物)的研究对于提高车辆侧面碰撞安全性具有重要意义.首先通过Benchmarking技术建立了与实车尺寸一致的某轿车整车有限元模型,通过计算机模拟仿真的方法,并结合实车正面碰撞的结果验证了模型的有效性.然后,分别根据ECE R95和Euro-NCAP法规的要求进行了侧面壁障碰撞和侧面柱碰撞的仿真试验.通过对比分析两种侧碰仿真试验下车体的变形情况及假人各部位的伤害指标,发现侧面柱碰撞会引起较大的车身变形,对假人头部,胸部等会造成更大的伤害.因此,为了进一步改进车辆的侧面碰撞安全性和降低乘员损伤风险,建议在汽车侧面碰撞安全认证试验时,同时进行两种形式的侧碰考核.     

基于碰撞接触的弹管多体动力学建模与仿真

基于接触碰撞理论,建立了火箭武器发射过程中弹管接触碰撞的多体动力学模型,该碰撞模型充分考虑了影响碰撞刚度和阻尼的因素,尤其是碰撞速度较高时速度对碰撞刚度的影响不能忽略。通过仿真计算,获得了通过一般试验方法较难测试到的碰撞接触力及火箭弹在管内的复杂运动情况。仿真结果为火箭武器的设计和分析提供了一定的参考价值。     

钢-玻璃钢混合抽油杆柱动特性的计算机模拟

针对长冲程抽油机系统中抽油杆柱光杆的已知运动特性，多级抽油杆柱在油井下的实际工况及多级钢-玻璃钢混合抽油杆柱的杆径和杆长参数，建立多级混合抽油杆柱有限元模型和确定边界条件，用有限元软件按不同时间段分别对钢-玻璃钢混合杆柱和多级钢杆柱的动态特性进行计算机模拟，分析比较了两者的动态特性和对悬点载荷与冲程的影响，较精确描述了抽油杆柱在运动过程中的各点处的运动及应力随时间变化的动态特性。     

非光滑链式多体系统的接触动力学建模与仿真

研究了非光滑链式多体系统中的碰撞与摩擦混合约束问题,利用能量变分原理建立了含碰撞行为的多体系统动力学方程。通过集成刚体的空间几何约束和单边约束,可以考虑多散体碰撞和链式多体碰撞行为。非光滑刚体间的摩擦特性对刚体斜向碰撞后的空间运动轨迹具有非常重要的影响,可引起刚体的平移与旋转。在多体动力学方程中综合空间几何约束和刚体摩擦物理约束,得到了含几何-物理混合约束的散体/链式多体混合系统动力学方程,然后基于开源CapSim系统,对大规模散体和链式的碰撞和摩擦行为进行仿真,得到系统的整体特性行为,所采用的方法同时提供了较好的实时性。     

轨道动力学可视化仿真研究

研究了在机车车辆一轨道耦合动力学视景仿真系统中，轨道系统动态行为仿真的逼真性和实时性问题，提出了一种能准确模拟轨道系统振动行为的有限长轨道单元法，考虑到钢轨以梁的形式参与振动的实质，通过实时建立具有一定垂向、横向和扭转振动形态的钢轨模型来模拟钢轨的振动行为。仿真结果表明，在保证优良的实时性的同时，利用该方法不仅可以建立更加符合实际的轨道模型，而且还能真实地模拟轨道子系统各组成部件的各种特殊振动行为。     

运载火箭动力学的面向对象仿真框架

利用面向对象思想和统一建模语言（UML），设计了运载火箭动力学的通用仿真框架。在该框架中，运载火箭、子级火箭、状态变量及对应的右函数、GNC系统、发动机、空气动力、控制执行机构和地球等，都作为独立的对象建模，诸如积分、坐标变换、插值等算法也利用对象技术实现，从而极大地提高了仿真框架的适应性和可扩展性，可以支持不同仿真背景，不同粒度下的仿真要求。利用该框架,基于分布组件技术建立的分布式运载火箭动力学仿真平台，验证了该框架的有效性。     

动力学系统数值仿真并行算法的发展

本文主要综述动力学系统仿真的非刚性、刚性系统和微分代数系统并行数值方法的一些最近发展。     

高压注水泵动力学仿真分析

简要地分析了中国石油机械设备的发展现状，提出了在我国石油机械装备企业运用现代设计方法的必要性。简要地介绍了动力学仿真及其相关技术。并选取典型的3H-8/450型高压注水泵作为研究对象，完成了泵仿真模型的建立；对泵进行运动学和动力学仿真分析，系统所需电机驱动力矩计算；并用理论解对仿真模型和仿真结果进行了验证；对仿真结果进行分析，提出了改进意见，并对改进设计进行仿真实验，仿真结果表明改进设计显著地改善了泵的受力状况。     

基于仿真计算的汽车发动机罩改进设计研究

利用有限元方法对某车型在50km／h的速度下正面碰撞刚性墙的过程进行计算机仿真，结果发现发动机罩铰链发生断裂失效，试验结果与仿真结果一致，发动机罩铰链断裂将严重影响到驾驶员及乘员的安全，另一方面也降低了发动机罩变形吸能的能力。根据仿真计算结果，对发动机罩及铰链进行结构和材料两方面的改进设计，从而保证铰链在整车碰撞过程中不再发生断裂，同时也改善了发动机罩的变形吸能模式，进而有效地增强了车身的安全性能。     

油田注水管柱水力模型的建立与求解

注水开采是在采油生产中较为普遍采用的稳产高产措施。地面水源的来水经地面管网系统和井下注水管柱进入到地层当中，在配水器中水嘴的节流作用下，控制不同油层的注入水量。实现分层注水生产的前提是注水管柱结构的合理设计，传统的井下管柱水力分析设计方法效率低，设计周期长，而且在设计过程中多依赖设计人员自身的专业修养和经验，缺少必要的定量计算分析。采用有限元分析方法，对井下管柱的水力学特性进行了分析和计算，这对于了解井下配注情况和水嘴选择无疑具有十分重要的意义。     

Crashworthiness simulation and improvement design of auto-body based on finite element mehtod

One developing commercial vehicle was simulated on crashworthiness using the nonlinear finite element method. The deformation of the auto-body, the movement of the steering wheel and the dynamic responses of the occupant at the initial velocity of 50 km/h were studied. The results show that the design of the vehicle could be improved on structure and material. The frontal longitudinal beam, the main energy-absorbing part of the auto-body, was optimized on structure. The data of the simulation predict that the hinge of the engine hood would fracture during the crash. The failure of the engine hood hinge would be a danger to both the driver and passengers. Then the problem was solved by changing the engine hood and hinge on structure and material. Simulation results also show that applying new material and new manufacture techniques could improve the crashworthiness of the vehicle greatly. These improvement methods are valuable to the virtual design of vehicles.     

哥林柱淬火冷却过程的数值模拟

采用有限元分析软件ANSYS8.0,进行了哥林柱淬火冷却过程的温度场数值模拟和应力场分布计算,热处理试验前对哥林柱不同工艺热处理后的变形开裂倾向和淬火后可能的组织分布进行了预测,根据仿真结果对哥林柱的热处理工艺参数进行了优化,修改了工厂原先采用的淬火工艺,仿真计算减小了试验失败的风险和试验成本,生产应用表明模拟结果有较高的应用价值.     

切削加工仿真建模技术研究

切削加工仿真是计算机仿真技术在机械制造业的重要应用领域之一。该技术对减少制造成本、缩短产品制造周期和提高产品质量意义重大。仿真模型的建立是实现切削加工仿真的关键环节，也是评价仿真系统优劣的重要指标之一。目前存在的切削加工仿真建模方法主要有三种：解析法、有限元法和分子动力学法。重点介绍了上述建模方法的实现原理和发展现状，并对其优缺点和适用范围加以评述。在此基础上，对切削加工仿真建模技术发展趋势做了进一步探讨。     

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。     

生态农业规模化经营策略的系统动力学仿真分析

生态农业的规模化经营涉及规模化种植农地的获得、生态养种技术的采纳、生态农产品溢价的实现、环境的可持续性等诸多问题,是一个动态的复杂过程.以银河杜仲生猪规模养殖生态农业系统为例,构建生态农业规模化经营系统动力学模型.基于系统动力学仿真实验方法,对扩大生态农业系统种植业生产规模、提高生态农业技术水平、完善生态农产品市场三项生态农业规模化经营策略,设置相应策略参数,通过参数调控实施策略仿真实验.结果表明:扩大种植业生产规模能有效消除规模养殖环境污染,提高农产品竞争力;提高生态农业技术水平,对促进沼气资源的开发利用、降低沼液种植成本具有很好的作用;完善生态农产品市场,是实现生态农产品溢价、提高其社会效益的有效途径,影响着养殖主体开发与流转规模种植农地的决策.最后,基于策略仿真实验结果,针对银河杜仲生态农业系统实际,提出三项具体规模化经营对策.     

基于有限元法毫米波引信天线罩的仿真设计

针对玻璃纤维增强聚酰亚胺树脂毫米波引信天线罩,应用MATLAB编程分析其功率传输系数、反射系数,并利用有限元法仿真分析天线罩厚度、与天线距离等参数对天线性能的影响,得到天线罩最佳厚度及与天线的距离.     

铝型材挤压成形过程数值模拟的研究现状及发展

介绍了铝型材挤压过程数值模拟的基本理论，包括描述流体运动的方法、材料模型及本构关系、控制微分方程等。分析了有限元法和有限体积法在铝型材挤压过程数值模拟中的应用现状，发现有限体积法由于采用欧拉描述，能避免网格畸变及重划而具有技术优势，并开始受到重视，提出了有限元法及有限体积法在铝型材挤压过程数值模拟中应用的研究重点及发展趋势．