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.     

On the complexity of the normal bases via prime Gauss period over finite fields

A formula on the complexity of the normal bases generated by prime Gauss period over finite fields is presented in terms of cyclotomic numbers. Then, the authors determine explicitly the complexity of such normal bases and their dual bases in several cases where the related cyclotomic numbers have been calculated. Particularly, the authors ˉnd several series of such normal bases with low complexity. This research is supported by the National Fundamental Science Research Program 973 of China under Grant No. 2004 CB3180000 and the State Key Lab. (Information Security) of China.     

基于FEM与SPH耦合算法的金属切削仿真研究

采用FEM与SPH耦合算法进行了金属切削加工仿真研究,模拟了切削过程中材料的本构行为模拟结果表明,切削过程是切削层材料受到刀具的推挤后而产生的以剪切滑移为主的塑性变形过程;在切削过程中,切削力从零开始迅速增大,然后又减小,最后在一定范围内变动;稳定切削后,前刀面上的最大等效应力在距离切削刃一定距离处上下波动.与有限元仿真结果相比较,材料的变形情况与应力分布基本相符,验证了FEM与SPH耦合算法应用于金属切削仿真研究的可靠性.     

交流电磁场缺陷检测系统建模与仿真

结合交流电磁场检测(ACFM)原理和数值分析技术,针对海洋平台水下裂纹缺陷智能可视化检测样机开发的需要,引入有限元分析方法,建立了3种不同的ACFM有限元分析模型:激励仿真模型、计算模型和探头运动仿真模型.激励模型可以准确模拟检测中感应电磁场的分布规律,为探头设计和优化提供理论依据;计算模型能够完成稳定检测状态下缺陷上方磁通密度分布的分析和数值计算;探头运动仿真模型主要用于探头运动检测或大缺陷检测情况下磁场分布的分析和计算.以上3种专用的参数化仿真模型的建立,简化了ACFM数学模型中缺陷附近电磁场分布的仿真分析和求解,为老龄平台的缺陷检测和延寿技术研究提供了技术支持,具有较强的理论价值和实用价值.     

人体腰段脊椎建模及其振动趋势预测研究

建立了一个人体脊椎T12-S1段的三维非线性有限元力学模型.利用三维坐标教据测量仪测量人体脊柱椎骨表面的结构数据,然后将脊柱椎骨结构的点云数据输入到有限元软件中进行建模,最后获得了完整的脊椎T12-S1段的三维非线性有限元力学模型.为使模型更接近人体脊椎的真实情况,模型中对脊椎的外形结构和内部组成以及各种韧带均进行了细致地描述.分析表明在振动过程中,腰椎的各椎骨在前后方向上的振动幅度各不相同.椎间盘去髓核会降低脊椎系统的响应频率,同时也降低了损伤附近运动段椎骨的前后振动幅度,但却增加了损伤附近运动段椎骨在垂直方向上的振动幅度.该脊椎T12-S1段三维有限元力学模型的建成为研究脊椎损伤的病理机制与器械植入、军工方面的人体实验模拟,以及与振动相关的机械产品设计与开发,提供了一个更全面的数学模型.     

面向数字孪生的动态数据驱动建模与仿真方法

信息物理系统(cyber-physical system, CPS)是支撑信息化和工业化深度融合的综合技术体系,传统的建模与仿真方法难以满足其应用需求。因此,提出面向数字孪生的动态数据驱动建模与仿真方法,通过随机有限集对CPS中的物理实体和传感器进行数据驱动建模,并使用基于贝叶斯推理的预测与校正过程支持数据驱动的仿真模型运行。该方法能够很好地实现数字孪生机制下虚实结合的仿真运行,并实现数据驱动的CPS仿真模型解算,通过以实利虚的方式有效提高了仿真结果的准确性和可信性。最后,通过水面舰艇作战应用案例,验证了该方法的可行性和有效性。     

具备有限维修能力的舰船编队保障方案优化

以舰船编队维修保障资源优化为研究背景,在VARI-METRIC理论基础上,拓展了“无限维修总体”的假设条件,根据M/M/c排队论,建立了有限维修能力约束下的舰船装备可用度评估模型。以保障费用为优化目标,在装备可用度指标约束下,采用边际优化算法,对出航前舰船编队维修保障资源进行综合优化。通过任务想定,给出了优化结果,并对其进行了分析,结果较为合理。研究结论能够为装备保障管理人员制定保障方案提供决策支持。     

辊弯成形过程仿真与参数优化

采用动力显式弹塑性有限元方法对U型钢辊弯成形过程进行仿真,分析了成形过程中应力、应变的分布演化特性,获得了弯曲角增量、机架间距对辊弯成形过程的影响规律,计算结果与实验结果有较好的一致性。基于数值模拟,对辊弯成型轧辊辊径进行优化设计。通过正交模拟实验获取计算结果样本,进而建立轧辊辊径设计目标函数的响应面模型,最终获得辊径优化设计结果,优化后辊弯成形板带截面上的纵向应变差显著降低,改善了成形性能。     

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．     

不确定性结构区间分析的改进Monte Carlo方法

将结构系统中的不确定性参数用区间数来表示，建立了系统的区间有限元控制方程。利用Monte Carlo数值仿真方法对区间有限元控制方程进行求解，得到了结构的位移和应力响应区间。并针对—殷Monte Carlo方法在区间仿真中存在的缺陷，对其进行了改进，使其计算效率大为提高．数值仿真算例表明：经改进的Monte Carlo方法仿真求解计算量大为减少，且能给出较高精度的响应区间，并克服了区间运算中的扩张问题。