基于ANSYS二次开发的堆焊应力与变形分析系统

以VC为平台,针对ANSYS建模的缺点,对ANSYS提供的参数化设计语言APDL进行二次开发,编制了堆焊结构应力与变形分析系统.该系统固封了多种建模、热分析及残余应力分析参数化命令流模板.通过可视化界面编程操作,实现了多种堆焊结构的参数化建模、温度场模拟、应力场模拟分析.通过X65直管内壁堆焊Inconel625合金实例验证了该应力与变形系统的准确性.     

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。     

多点成形有限元参数化建模的研究

介绍了多点成形的基本原理、有限元参数化建模的流程和计算基本体高度的方法,利用ANSYS/APDL开发了多点成形有限元参数化建模程序,通过VC++编写了友好的参数输入界面,使得在进行多点成形数值模拟研究中仅需输入一些相关参数即能建立不同类型的有限元模型,即参数化建模,从而避免了很多繁琐的建立有限元模型的工作,并利用该程序分别建立了发动机罩以及轿车顶盖的多点成形有限元模型。     

非停输管道焊接修复极限压力设计

打孔盗油管线在焊接修复过程中产生的局部高温使热源周边材料强度降低,因此在非停输状态下进行焊接可能导致管道在内压作用下发生破裂事故.基于ANSYS有限元软件平台,对焊接修复过程中的温度场进行数值模拟,并根据模拟结果,计算管道的有效壁厚,从而确定在非停输状态下焊接修复时管道所能承受的极限压力,并进一步分析了焊接速度对极限压力的影响.结果表明,随着焊接速度的减小,管道承压能力降低.     

基于参数化方法的船体分段吊装快速有限元分析技术

为了提高分段吊装工艺结构强度的计算效率,将参数化思想应用于分段吊装方案的有限元分析中.首先采用结构参数化方法快速建立各种分段结构的有限元模型,然后对眼板、吊绳、工况等3类吊装工艺信息进行参数化处理并提出了针对不同吊装工艺的快捷仿真方法.最后实现了基于参数化分析方法的典型双层底分段的平吊和翻身的结构强度分析.经过实例验证该参数化方法避免了大量重复性工作,有效地提高了分段吊装有限元建模和强度计算的效率.     

锂离子电池内部温度场的相似准则推导与有限元验证

从三维非稳态导热微分方程出发,利用量纲分析法推导了锂离子电池内部温度场相似所应满足的相似准则,并确定了实物对象与模拟对象之间的温度场相似关系.利用ANSYS软件进行了单层结构和多层结构锂离子电池温度场的有限元建模与计算,验证了所建立相似准则和相似关系的正确性.     

焊接过程有限元分析

从简单模型出发, 研究焊接模拟中移动热源、相变潜热、材料特性参数、焊缝的依次生成等问题的处理方法。利用有限元软件对焊接过程的温度场、残余应力场进行了分析,计算结果与理论分析一致。其中用到的先计算温度场, 再用间接法计算结构场的方法,减少了分析的非线性, 极大地提高了计算效率, 该方法在复杂模型中表现更加显著。     

关于滑行艇整艇参数化有限元分析通用程序的研究

采用通用有限元软件进行船舶结构分析,已经取得了很好的效果。但关于滑行艇的结构有限元分析仍存在着很多问题。例如：建模的参数化程度不高、生成的模型不便于修改、重复的工作量大等。鉴于以上情况,作者提出滑行艇有限元分析通用程序的解决方案。该方案的主要原理是先运用ANSYS二次开发语言APDL实现滑行艇结构的参数化有限元建模计算,然后利用可视化编程语言VC＋＋提供的界面接口对各参数和ANSYS进行集成、封装,形成通用的有限元计算分析程序。该程序可以实现对普通尖舭无断级滑行艇完成自动建立模型、自动加载边界条件,自动进行后处理的功能。这样就可以使复杂的问题简单化,节约大量的工作时间,也能进一步进行优化设计。     

CLAM钢TIG焊接头温度场和应力场数值模拟

运用ANSYS的热-结构耦合技术,采用APDL参数化语言及生死单元技术,以双椭球热源作为内热源,对CLAM钢TIG焊对接单层焊和单面双层焊的温度场进行了数值模拟.在不考虑焊接温度场对材料相变影响,而仅考虑对残余应力场影响的条件下,以温度场的计算数据为依据进行应力场的计算,并将应力场的模拟结果与试验结果进行比较.分析结果...     

数控转台蜗轮转动元动作的热变形有限元分析

为研究数控转台传动系统元动作的热误差建模方法,首先介绍了元动作理论以及有限元数值模拟的温度场模型假设及边界条件,并分析了温度场仿真所需的摩擦机理及参数计算方法 .采用ANSYS仿真分析从稳态和瞬态两个方面对转动元动作进行数值模拟,并给出其中关键元动作的温升曲线,分析了元动作瞬态、稳态及热-结构耦合温度场和变形场,得到元动作温度分布云图、温升量及热变形量.通过热变形理论计算和热变形有限元分析,得到考虑动作件热变形的传动系统元动作热误差模型.     

基于ANSYS Workbench的航空导管橡胶成形系统开发及成形性能分析

为提高有限元建模仿真效率、降低工程技术人员的操作难度,研究了T型三通管橡胶复合胀形仿真过程中涉及的关键问题。基于ANSYS Workbench仿真平台开发了航空导管橡胶成形系统,创建了建模仿真流程、参数化建模工具与仿真分析工具。利用开发的工具进行了T型三通管橡胶复合胀形研究,分别对最优工艺参数成形及起皱、破裂等成形缺陷进行模拟,以成形高度及壁厚最大增厚率与最大减薄率为成形性能评价指标,将仿真结果与现有试验结果进行对比。结果表明,使用开发工具进行有限元仿真的结果与试验结果吻合良好,验证了开发的航空导管橡胶成形系统的有效性,为成形试验及性能分析提供有效的参考与指导,具有一定的工程实际应用价值。     

面向复杂机构设计的参数化仿真技术研究

为了高效完成产品的机构设计,需要快速确定机构的结构参数,为此提出了一种以参数化仿真为核心进行复杂机构设计的新方法.该方法将机构的结构尺寸完全参数化,用户可以通过修改参数,实现机构的快速建模和仿真.主要研究了参数化仿真的内涵以及面向复杂机构设计进行参数化仿真的基本流程.最后以一种并联机构为例,在ADAMS仿真环境下对其进行了参数化仿真研究,包括机构分析、参数化建模、创建对话框及启动菜单和参数化仿真等内容,验证了该方法的有效性.     

基于ANSYS的中厚板轧制前板料温度场数值模拟

温度是轧制过程中的重要参数,采用常规方式难以测得板料内部温度。本文利用有限元软件ANSYS建立了中厚板轧制前板料冷却过程的有限元模型,模型参数化构建,适用范围广。利用模型对一特定尺寸材质为16Mn的板料的冷却过程进行了数值模拟,模拟结果与工程实测结果相符合。     

植被对近地面层水热交换影响的参数化模型

提出了一个研究植被对地表面与大气之间水热交换影响的参数化模型。该参数化模型考虑了到达植被冠层的总辐射、大气长波辐射,建立了冠层内的热量收支平衡方程。应用本参数化模型,研究了不同植被类型的覆盖度、土壤湿度、下垫面的土壤温度、叶温、近地面层气温及地表与大气之间热量和水分的交换,并与相应的实际观测资料进行了比较。结果表明,模型模拟的不同植被的温度、湿度状况,辐射特征和能量平衡关系是合理的。因此,该参数化模型可应用于中尺度气象模型、气候模型和环境生态学的研究。     

抛物面天线反射面参数化建模与热变形优化分析

为更好地分析卫星在轨运行期间天线主反射面热变形对天线性能的影响,应用PCL,对MSC.PATRAN/NASTRAN进行二次开发,将参数化建模、抛物面拟合、型面精度分析引入有限元计算,并对某大口径复合材料天线主反射面在均匀温度场下的热变形进行了数值模拟,优选出合理的铺层方式,获得了变形后的天线性能指标.研究结果表明:数值模拟探索出适合于在轨卫星天线减少热变形的铺层设计方法,所获变形值、抛物面拟合参数、型面精度误差等结果符合设计要求,为复合材料天线主反射面的设计应用提供了依据,同时解决了通用CAE软件无法预估热变形对天线性能影响的问题.      

基于最小二乘的地磁场测量误差补偿技术研究

地磁导航中获取地磁场的精确测量值是进行地磁匹配导航的前提和基础。论文针对实际地磁测量中磁力仪易受环境磁场干扰带来的影响补偿效果的问题，首先分析了软磁误差以及硬磁误差对磁场测量的影响效果，建立了地磁测量误差的参数化模型。采用ANSYS仿真软件，通过3对内径不同的亥姆霍兹线圈产生了3个方向的匀强磁场，从而实现了对地磁场的模拟。在此基础上，将磁力仪和干扰源建到仿真模型中，通过360度旋转磁力仪分别得到了有干扰和无干扰时的三维磁场值，然后采用最小二乘算法对模型参数进行了估计，最终实现了对磁场测量误差的补偿。仿真结果表明，该方法简单易行，简化了参数的求解过程，具有较高的误差补偿能力，地磁测量误差可以从20 000多纳特减少到几个纳特。     

电渣炉夹具感应加热的有限元数值模拟

采用有限元分析法和ANSYS软件,引入复矢量磁位,推导了感应加热有限元模拟的数学模型.讨论了感应加热有限元分析中温度场与电磁场耦合、工件材料物理参数的温度依赖性等关键技术问题的处理方法.分析了电渣炉夹具的感应加热过程,得到了夹具的温度分布状况以及温度随时间的变化规律.结果表明:温度的最大值主要集中在夹具的表层,且心部几乎未加热,其数值模拟结果与工程实际应用工况基本一致.     

基于FLUENT的管壳式换热器壳程流场数值模拟研究

利用ANSYS参数化建模方法建立了管壳式换热器的参数化模型,在ANSYS FLUENT中对管壳式换热器壳程流体的流动与传热进行了数值模拟计算,得到换热器壳程流体温度场、速度场和压力场;分析了折流板间距及弦高对换热效率和壳程流体压降的影响,对于设计传热效率高、流体阻力小的换热器进行了有益探索。     

基于热-力耦合磨削表层残余应力的仿真分析

为研究磨削后工件表面残余应力的分布特征需要先进行磨削区温度场的分析.通过建立磨削区温度场的数学模型和传热模型,应用ANSYS分析不同磨削参数对磨削区温度场的影响,仿真结果表明磨削深度对最高温度的影响最大.结合磨削过程中产生的磨削力,用APDL程序对磨削区的热-力耦合场进行ANSYS分析,获得工件在恢复室温时磨削残余应力大小及分布状态,揭示热-力耦合情况下对磨削表面残余应力形成的影响机制.通过残余应力试验对比试验结果和仿真结果,验证了仿真方法的有效性.     

基于UG的水力机械蜗壳参数化三维造型

归纳总结目前已有的离心泵蜗壳参数化三维造型的思路,根据离心泵蜗壳二维水力设计方法,选用UG/Open为二次开发工具,在VC++6.0编程环境下,开发出由离心泵原始设计参数直接生成蜗壳实体模型的参数化三维造型程序.该程序利用外界的输入参数更改模板文件中的表达式,进而更新模板生成新的实体模型.以离心泵SM73-100-20为研究对象,对同一个叶轮建立2种不同的蜗壳模型,一种利用本程序建立,另一种采用常规建模的方法建立,利用CFD软件分别模拟这2种模型在不同工况下的性能.结果显示2个模型的性能曲线吻合程度良好,经实例检验结果表明:该程序在工程设计中的应用具有可行性和有效性.