采空区激光探测精度影响因素分析及误差修正

针对矿山采空区激光扫描时易于产生误差,影响探测精度而导致空间信息建模失真的问题,确定所获点云数据的关键误差即噪声点和模型倾角误差,基于灰关联理论分析探测过程中误差的主要影响因素及主次关系,进行设备因素、环境因素、人为因素的多因素对比分析,提出基于多项式拟合的倾角误差的修正方法和基于二阶几何连续性的噪声点删除方法。研究结果表明:影响因素分析结果可用来指导探测过程,规避误差,误差修正后的空区边界坐标、体积、顶板暴露面积等参数更准确,提高了采空区激光探测精度。     

基于特征保持和二次误差测度的网格简化

目的解决目前网格简化算法不能很好地保持原始网格几何特征的问题。方法基于二次误差测度简化算法,在计算折叠代价时引入网格模型顶点的绝对曲率,同时采用半边折叠操作。结果提出的算法能够有效地达到特征保持的目的,减少了简化过程中模型的存贮量。结论将顶点的绝对曲率概念引入二次误差计算,在保持简化误差的同时,能够更好地保留网格模型的几何特征。分割和并行化处理将是今后需要解决的问题。     

一种映射算法在IMM法气袋建模中的应用

为提高气袋建模的效率,实现自动建模,研究了外形和折叠方式复杂的乘员侧"三维"安全气袋建模方法。运用了初始矩阵法(IMM)进行建模。在IMM建模过程中从映射网格得到参考网格的一种映射算法,并通过编程实现了这一算法。结果表明:这种算法可以部分地实现自动建模,有效地减少建模的时间,提高所得到有限元网格的均匀性。用算例对建模的过程和映射算法进行了验证。     

基于广义几何误差模型的微机器人精度分析

为描述各种误差源对机器人本体产生的影响 ,提出了一个用于微机器人精度分析的通用方法。通过任意两坐标系间的向后微分关系 ,利用运动学方程以及并联机构的环路特性 ,建立了微机器人的广义几何误差模型。利用此模型 ,可以对微机器人进行精度评估和误差修正。该方法可推广应用到一般并联机器人的误差建模和精度分析     

网格划分对铸嘴型腔流场有限元分析的影响

采用四边形自由网格和四边形映射网格2种不同网格划分方法,分别对一种小型双辊铝铸轧机上的铸嘴型腔的内部流场进行了2维有限元建模和计算分析,并对这2种不同网格划分模型的计算结果进行比较,从对称性、收敛性和计算过程误差分析3个方面,证明映射网格方法是一种具有较高精度的网格划分方法,并从理论上对2种方法存在的结果差异进行简要分析.在流体有限元分析中,采用映射网格不仅有助于减少由于网格划分带来的计算误差,还能防止运算发散,有利于获得更精确的结果.当模型比较复杂,几何形状很不规则,无法在模型中全部采用映射网格划分时,要多使用映射网格,少用自由网格,以减少由于网格划分带来的有限元分析的误差.     

基于现场动力特性测试的古城楼建筑模型修正方法研究——以南京鼓楼为例

为研究中国古城楼建筑准确的有限元建模方法,从而给该类型建筑遗产的结构计算提供理论依据,本文以南京鼓楼建筑为例,基于现场动力特性测试结果对该城楼建筑的有限元计算模型进行修正.首先建立了不考虑城台和围护墙结构效应的城楼建筑有限元计算模型,将数值计算结果与现场动力特性测试结果进行比较分析,从而提出考虑城台结构效应及考虑围护墙结构效应共3种有限元计算修正模型,通过对这3种修正模型计算结果与现场动力特性测试结果的比较分析,选择出适合该建筑结构分析的最优修正模型.研究结果表明:考虑城台后的修正模型自振频率略有下降,但均在1%以内,故利用固有频率对该类建筑进行模型修正时,可以不考虑城台的影响;在考虑围护墙结构效应的两种修正模型中,整体墙元模型计算结果与动力特性测试结果误差在2%以内,是较为精确的模型,而等效斜撑模型模拟的计算误差则在45%左右.研究结果可为同类型古城楼建筑的结构计算模型修正提供依据.     

基于灵敏度分析的桥梁模型修正

在役桥梁的结构安全评估和承载力分析往往采用原始设计模型,存在局限性,本文提出了基于灵敏度分析的模型修正实用方法。使用基于优化设计和灵敏度技术的模型修正方法,进而调整桥梁模型的几何与物理参数等,以使模型计算值与实际测量结果相吻合或在合理误差范围内。模型修正完全基于ANSYS软件进行较适合于实际工程的应用。     

一种无样机的航空发动机转子有限元建模方法

为解决无样机时大型复杂结构的有限元建模准确性问题,对有限元建模、模型修正和确定方法进行研究。首先以模拟转子为研究对象,由模拟转子的几何模型建立了5种不同网格密度的实体模型。模型1至模型5网格密度不断增大,通过计算各模型与最细化网格模型5的模态频率差异确定一个参考模型,模型1相对于模型5频率差异小于0.6%,可作为参考模型。但是参考模型的网格尺寸较大,不能作为整机模型中的部件模型,由此需要建立转子的简化模型。由于参考模型与试验模型的频率误差在3%以内,故可以利用参考模型对简化模型进行模型修正。最后进行了试验模型和修正后的简化模型的相关分析和频响函数对比,二者频率差异在2%以内,模态置信度(MAC)匹配值高于81%,由此验证了通过参考模型修正后的简化模型的正确性和有效性。使用本方法进行无实物样机的真实航空发动机的有限元建模,能提高计算精度和减小计算量,缩短研发周期。     

钢筋混凝土锈蚀开裂的有限元分析方法

基于Abaqus非线性有限元软件,通过投放不同形状、粒径、级配的骨料,模拟钢筋锈蚀膨胀导致混凝土保护层开裂的精细化建模分析. 针对混凝土裂缝开展形态,对网格映射方法、几何剖分方法,以及几何剖分方法+Cohesive单元细观模型等几种建模技术的运算效率进行对比;同时针对两种不同混凝土骨料形状对锈胀混凝土裂缝开裂的影响进行比较分析.结果表明:网格映射方建模简单、运算效率较高,但分析结果较粗糙;几何剖分方法收敛速度快,计算效率高,但建模时需要对骨料进行剖分;几何剖分+Cohesive单元方法得到的裂缝开展形态更加精细化更接近实际情况,但运算效率低,只适用于局部精细化分析要求较高的场合.骨料的形状和分布对裂缝分布和扩展趋势均产生一定影响,实际分析中,骨料形状应尽可能接近于实际骨料.此外,通过几何剖分+Cohesive单元法建立的模型计算结果锈蚀开裂时间与理论计算值对比误差小于10%,说明该模拟方法在一定程度上符合钢材锈胀挤压附近混凝土导致开裂的理论.     

基于自适应分段与动态修正的机床定位误差补偿

为了提高并保持机床的加工精度,提出了自适应分段建模与动态修正相结合的误差补偿方法.根据误差曲线形状与建模精度需求,自适应地确定分段区间与函数最佳拟合阶次,以实现在线自动建模.结果表明,所建模型并非一个固定的算法,能够实时监测机床温度场、外界环境温度及冷却液工作状态的变化情况,不断更新数学补偿模型的几何调整因子与热增益系数,并动态修正补偿模型.同时,在VM850型立式加工中心进行了误差补偿实验.结果表明,在复杂工况下,基于自适应分段建模与动态修正相结合的误差建模及补偿方法能够满足数控机床的实时补偿需求,其补偿精度高、鲁棒性好.     

安全气囊仿真技术在乘员离位模拟中的应用研究

在汽车碰撞乘员离位保护的研究中需要准确地了解安全气囊充气过程.文章基于MADYMO软件中的计算流体力学(CFD)算法,建立了某国产品牌轿车前排驾驶员侧和乘员侧气囊的CAE模型,并通过气袋的静态起爆试验验证了气囊充气模型的准确性;将气囊模型整合于车体模型中,建立了典型的离位仿真模型,经与离位试验的对比验证,进一步从运动学和动力学的角度验证了气囊充气模型的有效性和准确性,为乘员约束系统的离位研究和参数优化提供了有效的基础模型;并针对离位儿童设计了分体式气囊,对比原车气囊,可以降低儿童头部的伤害并且提供胸部的保护作用.     

汽车安全气囊展开过程的仿真算法

对气袋织物的各向异性材料模型进行研究,将织物的拉伸和剪切仿真与试验结果对比,以验证材料模型的准确性.分别采用控制体积法(Control Volume,CV)与近年来新开发的粒子法(Corpuscular Method,CPM),对平铺与折叠气囊展开进行数值模拟,并对比气囊展开形态和压力结果对比.结果表明,CV方法只适用于IP(In-Position)乘员与气囊作用的仿真模拟,而CPM方法可模拟出气囊展开初期的高速气流运动,且计算效率较高,适用于OOP(Out-of-Position)乘员与气囊的相互作用仿真.     

基于颗粒法的安全气囊仿真及应用分析

基于颗粒法理论对压力容器试验和气囊静态离位摆锤试验进行模拟,验证了颗粒法模拟气囊展开过程的有效性.将颗粒法应用于乘员约束系统中气囊的展开模拟,建立正面碰撞台车有限元模型.通过假人头部响应的仿真与试验对比分析,进一步表明颗粒法能够用于气囊展开过程的准确模拟,为乘员约束系统开发与仿真等工程应用提供可借鉴的方法.     

基于ALE算法的汽车侧面气帘展开仿真

为了模拟气帘的充气展开过程,采用LS-DYNA软件建立了某汽车气帘基于流固耦合ALE算法的仿真模型,给出了主要参数的设置及耦合实现方法。通过静态起爆试验和落锤试验对仿真模型进行了验证。结果表明：气帘是在充气口位置先展开,然后逐步充满整个气帘,气帘展开的形状与静态起爆试验结果基本一致;落锤加速度试验峰值与仿真峰值误差约为9%,证明了所建立的ALE模型可以用来有效模拟气帘的展开过程。     

基于CFD的气囊展开模拟及其压力分析

应用MADYMO软件的Gas Flow流体计算方法建立PAB模型,通过气囊静态展开试验以及刚性块冲击试验验证模型的准确性。在此模型基础上,得出气囊不同部位压力并与试验结果进行比较,分析气囊内部压力的特点;改变气囊参数,分析各个参数对气囊内部压力变化的影响。结果表明,基于CFD的气囊仿真模型能准确反应气囊内部真实压力;气囊的质量流、织布渗透性和排气孔大小对气囊内部压力均有影响。     

汽车侧面碰撞中乘员约束系统的可靠性优化

在汽车侧面碰撞中,约束系统对降低乘员的伤害起到非常重要的作用.本文采用MADYMO仿真分析软件,建立某车型侧面碰撞的约束系统仿真模型;考虑了髋部推动块的压溃力、气囊起爆时间、气体质量流量和气袋排气孔面积对乘员损伤的影响,建立了乘员损伤指标的响应面模型;基于蒙特卡罗随机模拟,进行了侧面碰撞乘员约束系统的可靠性优化.结果表...     

基于人工神经网络的汽车安全气囊点火控制算法

气囊点火控制是气囊系统的关键技术。点火控制算法要有抗干扰能力,要确定最佳的点火时刻。针对这一问题,提出了一种基于人工神经网络的汽车安全气囊点火控制算法。该方法利用减速度信号为输入,构造一种人工神经网络,使其输出表征汽车碰撞强度,从而实现准确点火。利用该方法有助于深入研究气囊控制规律,提取气囊点火控制规则。经过多次台车碰撞试验,证明了这种算法的有效性     

汽车防护气袋有效性研究

介绍与汽车防护气袋有效性有关的计算机模型参数，并用以分析气袋设计是否可以根据一些参数来进行调整，以适应更广泛的碰撞情况．     

直升机安全气囊约束系统仿真及试验研究

安全气囊作为降低直升机坠落伤亡风险的主要技术,能有效减轻飞行员在坠撞过程中的二次伤害。本文以某型号直升机为研究对象,参照汽车碰撞相关试验要求,开展气囊折叠及约束系统匹配设计,建立驾驶舱整机有限元仿真模型,通过气囊静态起爆试验和直升机整机跌落碰撞试验验证模型的有效性。通过灵敏度分析确定主要结构优化参数,并设计四因素四水平正交试验完成约束系统优化。结果表明,飞行员综合损伤值WIC减少8.91%,对飞行员的保护效果提高,为直升机被动安全领域提供研究基础。     

某MPV正面碰撞乘员侧胸部损伤优化

为了提高某MPV的正面碰撞安全性能,基于该车型正面碰撞试验工况,建立了乘员侧的MADYMO仿真模型。根据正面碰撞试验获得的假人损伤数据,进行了该模型有效性的验证。并依据2015版中国新车评价规程(C-NCAP)管理规定和约束系统能量管理技术,从安全带限力等级、预紧器、安全气囊气袋刚度三个方面对乘员胸部进行了优化,同时进行了试验验证。结果表明,这三个方面可以有效地降低假人的伤害,提高了该车型乘员侧在正面碰撞工况下的得分。