井筒内旋转抽油杆柱动力学仿真

井筒内细长抽油杆柱是石油工程中特有结构，考虑旋转抽油杆柱可能在任意井深和井眼圆周方向上与井筒产生的碰撞接触，建立了旋转抽油杆柱动力学模型，并采用动力间隙元和空间梁单元、Newmark法进行仿真。经B3—4-P31等井的应用表明：通过仿真设计的抽油杆柱和扶正器安放位置，能够在井下安全可靠工作，避免了抽油杆柱发生脱断、偏磨事故。该方法已在大庆油田得到应用，也可以在其它油田推广应用。     

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。     

渐开线直齿轮齿根裂纹扩展模拟

利用自由度耦合方法建立了具有旋转自由度的齿轮接触模型，用以分析齿轮的应力应变场。采用奇异单元和等参单元混合分网的方式建立了齿根裂纹的有限元模型。基于ANSYS有限元软件平台，依据弹性断裂力学理论编制了齿根裂纹生长的自动分析程序。模拟了渐开线直齿轮齿根裂纹扩展过程，模拟结果与试验结果相吻合。     

高速枪弹侵彻猪下颚骨数值仿真分析

应用CT断层扫描技术及层切法获得猪下颚骨数据进行CT三维重建,在获得下颚骨三维实体模型的基础上,采用有限单元法将枪弹及下颚骨三维模型进行空间离散化,以Lagrangian坐标形式描述枪弹及下颚骨的空间位置,在允许少量相互侵彻的基础上,选择罚函数法计算结构中的接触状态,并运用显示中心差分法求解接触状态下Lagrangian网格的离散化方程,数值模拟7.62mm制式枪弹侵彻猪下颚骨的过程中,枪弹及下颚骨的变形、破坏及碎片飞溅过程.与试验参数进行比较,仿真分析结果与试验数据吻合良好,仿真结果具有较高的可信度,为高速枪弹侵彻动力特性及侵彻机理的研究提供参考.     

AZ31镁合金快速铸轧过程热应力场有限元仿真研究

近年来变形镁合金得到了广泛的研究和应用,薄板快速铸轧技术为新型变形镁合金提供质量合格的板坯.为了研究铸轧工艺参数对AZ31镁合金薄板快速铸轧过程温度场和热应力场的影响,根据读技术在镁合金中应用的特点基于铸轧区板坯的对称性建立了纵截面1/2的二维几何模型;选择自由网格划分法和Smart-Sizing算法划分有限元网格;采用大型通用有限元分析软件ANSYS对镁合金快速铸轧过程中的铸坯温度场和热-应力场进行了仿真分析,并就不同工艺参数(接触界面换热系数、铸轧速度)对铸坯温度和应力的分布及其相变区的影响进行了研究.仿真结果增强了对镁合金快速铸轧过程相变区温度变化和热裂产生机制的理解,为快速铸轧工艺参数的优化提供了依据.     

基于SHELL单元模型的对薄壁件铣削仿真优化分析

为了实现对薄壁框架零件较高精度的铣削加工,通过基于SHELL单元所组成的有限元模型,在充分提高分析效率的基础上,分析了落刀位置、零件几何尺寸以及切削用量在加工过程中对零件变形的影响,最终对零件的不同切削参数下的变形量进行了分析.最终可以得出结论:采用基于SHELL单元的有限元模型在提高分析效率的基础上,可以对薄壁件的加工过程进行较为系统的优化最终以达到提高薄壁件加工精度和加工效率的目的.     

制造信息系统自组织过程与系统模型研究

为了研究制造信息系统自组织过程中的宏观相对稳定性与微观单元之间互作用的关系,提出了制造企业复杂信息系统自组织过程结构模型,建立了单元的自动机模型和单元的状态转换函数,以及单元之间交互的接口模型、单元之间的映射耦合函数以及单元属性的本体描述,建立了伺服约束函数模型,研究宏观序参量对单元自作用和互作用的伺服作用,并进行了系统仿真.该模型体系可以准确表述自组织过程、揭示自组织规律,分析制造信息系统静态功能结构和动态运行特性.     

基于绝对坐标的实体单元在多体系统动力学中的应用

为研究具有复杂几何外形的柔性多体系统的动态应力响应或大变形运动,需提供一种能描述复杂几何外形并支持大变形的柔性体建模方法。利用完全非线性有限元方法,在多体系统框架下,开发包括线性和二次插值两种类型的四面体、五面体和六面体6种三维大变形实体单元,为准确描述多体系统中实体柔性体的大变形和任意的刚体运动提供一种建模方法。同时通过引进虚刚体建立实体单元和刚体的约束,利用赫兹理论处理实体单元和刚体之间的碰撞问题,将实体单元与多体系统有机结合在一起。最后通过数值算例验证了实体单元在多体系统动力学中的应用可行性和有效性。     

基于有限元法的磁流变阻尼器三维仿真研究

针对所设计的磁流变阻尼器结构特点,应用有限元软件ANSYS提供的参数化设计语言,建立了阻尼器的1/16三维结构模型,基于磁流变液与磁芯材料具有不同的非线性磁导特性的特点,应用基于单元边法的Solid117单元建立了阻尼器的有限元模型,进行了三维静态非线性电磁场分析,在后处理器中,通过求得工作区域内平均磁场强度与磁感应强度的方法,获得了阻尼器的屈服力矩特性与漏磁系数等关键参数.     

薄板坯连铸凝固应力分析的有限元算法的研究

研究了薄板坯凝固过程坯壳中的二维热弹塑性蠕变应力模型有限元求解实现的方法。讨论了采用三角形单元的模型有限元求解理论，铸坯凝固前和凝固后使总刚度矩阵非零元素的半带宽最小的节点与单元自动剖分和编号的原则、顺序及方法，探讨了采用变带宽压缩存储技术实现半带宽内元素存储的方法，以及应用直接三角分解法求解平衡线性方程组的方法；给出了用初荷载法将铸坯热应力和高温蠕变应力问题转换为单元节点等效荷载的结果。该模型已成功应用于薄板坯、方坯等连续凝固过程的应力分析中。     

某舰炮非线性动力学分析

基于非线性动力学理论,研究了某舰炮发射过程中的动力学响应问题。建立了某舰炮含身管和摇架导轨之间大位移滑动接触的有限元模型,运用隐式时间积分方法模拟该炮发射的后坐复进过程,获得了炮口的后坐复进位移和速度响应以及关键部位的动态应力。计算结果可为舰炮的设计和优化提供一定的理论依据。

Abstract：

Based on nonlinear dynamics,muzzle＇s responses during the whole firing course of a naval gun were investigated. The finite element model of the naval gun was established,including large sliding contact between barrel and cradle guide of the gun. The recoil and recuperation process of the gun was simulated by implicit time integration dynamics method,and the responses of displacement and velocity on muzzle and key part dynamic stress were obtained. The calculation results provide the academic basis for the design and optimization of naval gun.     

基于钻柱系统动力学的摩阻扭矩计算新方法

回顾了已有的摩阻扭矩研究工作;探讨了基于全井钻柱系统动力学模型的摩阻扭矩计算方法,全井钻柱系统动力学模型综合考虑了钻柱纵横扭耦合振动、钻柱与井壁摩擦碰撞、泥浆对钻柱的粘滞阻尼、内外环空泥浆对钻柱的弯曲效应与压差效应、钻柱屈曲对摩阻的增益等因素。基于前述系统模型开发了专用的摩阻计算软件,分别以实钻定向井和实钻直井为例给出了部分仿真结果,从仿真结果中获得了许多有价值的结论性认识。首次探讨了动态摩阻的计算方法,提供了较为实用的摩阻计算软件,研究工作对指导钻井施工和丰富钻柱动力学理论都具有较重要的意义。     

平面柔性并联机器人系统建模与仿真研究

利用运动弹性动力学理论和有限元方法研究了平面柔性并联机器人的动力学建模方法。分析了各运动支链的弹性位移及其耦合关系,提出了柔性并联机器人系统的运动学约束条件和动力学约束条件,综合考虑了构件的分布质量、集中质量、集中转动惯量以及杆件的各种弹性变形的影响,建立了平面柔性并联机器人的动力学模型。以平面3-RRR柔性并联机器人为例,用MATLAB语言编程进行了仿真计算,并用SAMCEF软件的计算结果验证了模型的准确性。仿真结果表明该动力学模型能正确地反映柔性并联机器人的弹性振动特性,杆件的弹性变形对机器人动平台的位置误差和方向误差具有重要影响。     

基于虚拟样机技术的刚柔耦合系统动力学仿真

基于集成CAD、CAE与可视化技术的虚拟样机技术,提出一种刚柔耦合系统动力学建模与仿真的方法.根据刚柔耦合动力学方程,建立计及刚体运动与弹性变形的系统虚拟样机.对于运动副间隙、摩擦力以及制造误差引起的建模与仿真误差,通过对比试验结果选择系统特征参数为修正因子进行调整,从而补偿以上因素对建模和仿真精度的影响.利用三维实体建模技术、有限元技术以及多体动力学分析,依照虚拟样机仿真和试验的建模仿真流程,完成了曲柄滑块机构的刚柔耦合动力学仿真实例.与试验对比结果表明建模方法和仿真流程的有效性和实用性.     

一类"非常规"系统的仿真方法

精密机电元件可化为非线性“非常规”平面梁柱有限元系统。基于这个系统的共同特征，构造了这类‘非常规。的通用数学模型及其迭加解法．基于不同的“非常规”条件，构造五类具体的迭加解法及同步为束算法．基于不同的系统特征，构造了三类具体系统安装到工作过程的数学模型．采用“非常规”非线性有限元与正交回归设计相结合的方法，建立了表征系统工作状态及具体性能的拟合算式，并对仿真方法的精度和系统寿命进行了讨论．     

某飞行器级间分离气动力/约束力/飞力综合建模与仿真

飞行力学模块、约束力模块和气动力模块是构成飞行器级间分离建模仿真的三个主要部分。这三个部分相互耦合,给求解带来困难。为解决这类仿真问题,提出一种综合建模方法。该方法包括:飞行力学运动方程;CFE(Constraint Force Equation)方法求解约束力;CFD(Computational Fluid Dynamics)方法求解气动力和碰撞分析。其中,气动力模块计算得到气动载荷,输入到约束力的计算中;约束力模块得到的飞行器速度和角速度输入到飞行力学模块,经积分得到位置和姿态信息;而这些速度、位置和姿态信息又反馈到气动力模块中,构成一个回路。碰撞分析模块用来计算仿真终值条件。     

砂轮破裂后磨床工作机构动态过程的仿真分析

提出了一种用于砂轮破裂后高效磨床动态过程分析的仿真方法。采用显式时间积分格式，磨床安全防护罩采用法向方向５ 点积分的ＨｕｇｈｅｓＬｉｕ 壳单元，等向强化弹塑性材料模型。砂轮、法兰、主轴及支座则采用一点积分的８ 节点实体单元。利用快速可靠的接触搜寻法及零能模式控制技术，可以准确地模拟砂轮破裂后高效磨床的动态过程，利用间接方法验证了该方法的可靠性，并给出了一个应用实例