基于XML的有限元软件二次开发模型研究

本文分析了有限元软件二次开发的一般步骤,提出二次开发的基本模型,使用XML语言表达该模型,并在ANSYS平台上实现该模型,对一个大型除尘器的仿真模型进行了实例研究.该实例说明使用该模型可方便快速的修改建模参数,提高有限元建模的效率.     

模型修正的正交模型-正交模态改进法

正交模型-正交模态法（CMCM）是一种参数修改的新方法,它具有不依赖于灵敏度分析、不需要进行迭代的特点.但是在有限元存在整体建模误差时,该方法会出现无法完成修正计算的情况,本文针对此问题进行了改进.改进后的方法可以既可以处理存在局部建模误差的情况,也可以处理存在整体建模误差的情况.本文通过梁式结构的数值算例,比较了原修正方法（CMCM）、改进后的修正方法（ICMCM）以及商业软件模型修正FEMtools的修正效果.结果表明：改进的正交模型-正交模态方法可以使分析频率更好地逼近实验值,物理参数的修改也更加准确.     

倒塌分析中框架及土体的模型

以有限元软件MSC Marc为平台,利用其方便的二次开发功能,开发钢筋混凝土框架结构和土体的计算模型. 框架梁柱采用钢筋混凝土杆系结构的纤维模型THUFIBER模拟,地基土则采用一种改进的Drucker-Prager模型来模拟. 计算结果表明,基于MSC Marc出色的非线性分析能力和二次开发能力,可以很好进行结构倒塌过程中上部结构和土体关系的模拟.     

有限元领域中基于孔特征抑制的模型态生成研究

在有限元领域,对复杂模型进行分析需要耗费巨大的计算资源,如何在保证计算精度的前提下有效提高计算效率一直是一项研究重点.为解决这个问题,引入多态模型理论,通过生成合适的模型态来取得结果精度与计算时间的平衡点.因此,模型态的质量直接关系到计算效率的提升程度.孔特征作为有限元分析模型的常见特征,对计算规模有重要影响.文章基于...     

基于有限元素法的颅脑碰撞损伤模拟方法

1 Introduction With the development and advancement of society and computer technology, finite- element method (FEM) has becomes more and more popular in solving problems in projects. In the field of biomechanics, FEM is also an important method, which is effective, accurate, low- lost and applied. We can use FEM to build up the model of complicated geometrical object, to calculate the whole and partial stress and displacement and also the regular- ities of distributions, to compare the re…     

设计特征模型到分析特征模型的自动转换方法

针对有限元分析建模的需求,提出一种将工程零件的设计特征模型自动转换为相应的分析特征模型的方法.首先将设计特征模型分解为所有正特征剩余体的集合,然后从各正特征剩余体中分解出一组扫成体和非扫成体,再采用基于二维轮廓的方法从各扫成体中确定出候选分析特征区域,最后通过合成候选分析特征区域得到真正的分析特征区域,并在此基础上生成分析特征和分析特征模型.实验结果表明该方法是有效的.     

人体软组织建模与实时仿真

虚拟手术系统在医学中实时仿真以建立可供手术前规划和手术时参考的虚拟环境.由于人体器官大多由软组织构成,有限元法能够精确地进行软组织几何大变形仿真.加速有限元仿真有多种方法,文章采用基于模态分析的模型约简方法,对软组织有限元模型进行模态分析,将约简子空间中的形变向量重构到原始空间,从而实现软组织实时仿真.实验结果表明,采...     

Spar平台月池水晃动的等效力学模型及模型参数研究

研究深海Spar平台月池水晃动的等效力学模型,确定模型参数.基于势流理论推导了月池内水体运动的动力学方程,建立了月池内水体晃动的等效单摆模型.采用ANSYS软件建立模型并进行网格划分,采用Matlab软件进行数值计算.运用Galerkin方法求解水体晃动的固有频率、模态函数以及势函数离散解,确定等效单摆模型的模型参数.对比分析了数值模拟结果与解析解,验证了本文计算方法的正确性.建立了不同月池水高度的等效力学模型参数库,为进一步研究平台-月池内流体的耦合运动奠定了基础.     

SPNP晶体管辐照损伤效应的有限元数值模拟

结合辐照损伤模型和漂移扩散模型,研究辐照效应对衬底PNP (SPNP)双极型晶体管电学性质的影响.基于三维并行自适应有限元平台Parallel Hierarchical Grid (PHG),采用倒数平均有限元法对漂移扩散方程进行离散求解.同时,对间断的掺杂分布做了连续化处理,使其更接近于物理实际,也更有利于数值计算的健壮性.数值模拟再现了辐照后SPNP晶体管出现的基极电流增大及电流增益退化现象,并与横向PNP (LPNP)晶体管进行对照,最终得到这两类晶体管对辐照损伤的敏感程度上的差异.     

枕寰枢复合体有限元模型的建模研究

在生物力学的研究中,枕寰复合体易损伤,针对结构的安全性和可靠性,建立合理有效的枕寰枢复合体有限元模型,提高结构的精度.通过CT断层扫描图片,应用医学影像处理技术、逆向造型等计算机辅助建模方法,建立了包括韧带及软骨的枕寰枢复合体有限元模型;对关键技术进行了研究,对模型进行了相应技术指标的评价和有效性验证.验证结果表明,可以在节约大量前处理时间的基础上,建立具有精细解剖结构的高精度八节点六面体有限元模型,为枕寰枢复合体有限元分析及其生物力学的研究工作奠定基础.     

半椭圆表面裂纹前缘应力强度因子的计算

在断裂力学中,如何求取应力强度因子一直是一个重要的课题.该文通过MSC.Marc提供的断裂力学模块,采用三维J积分法计算含有半椭圆表面裂纹前缘应力强度因子.首先通过MSC.Marc.Mentat建立特定裂纹体有限元模型,假设裂纹前缘处在平面应变状态下.由MSC.Marc计算出裂纹前沿的J积分,再由J积分计算出裂纹前缘的应力强度因子值.最后将计算结果与经验公式得到的结果进行了比较.仿真结果表明,通过MSC.Marc采用三维J积分法计算的应力强度因子具有较高的准确性和可靠性.     

基于MSC Nastran及整车模型的动力总成悬置解耦分析和优化方法

基于六自由度刚体 悬置模型的动力总成悬置解耦分析和优化方法通常是在概念设计阶段,缺乏整车模型数据时的一种初步设计方法,由于未考虑车身刚度和质量的影响,难以反映实车状态下的真实解耦情况.为此,提出一种基于MSC Nastran及整车有限元模型的动力总成悬置解耦分析和优化的新方法,并验证该方法的正确性、可行性和有效性.     

城市轨道爆破引发邻近建筑振动效应模拟研究

爆破技术凭借经济和高效的特点被应用在城市轨道建设中,但其所产生的振动效应会引起邻近建筑物质点位移、速度和频率等变化,从而产生安全隐患.针对城市轨道爆破过程中引发的邻近建筑物振动效应进行模拟研究.首先对邻近建筑物和城区轨道构建有限元模型,通过气体压力与体积变化的状态方程Jone-Wikin-Lee对炸药进行描述.通过数值模拟的计算结果,了解建筑物因爆破导致的振动效应,依据爆破理论和爆破荷载的经验,求解荷载峰值,通过微分方程的稳态解,结合折算荷载的幅值求出广义坐标向量,进而求解出建筑物在振动过程中的实际振动位移.根据爆破振动波形施加荷载,对质点振动速度进行观察,由微分方程得到质点的振动位移和振动速度曲线.通过回归研究,对爆破点随机监测5次记录,分析了爆破所产生的振动波在邻近建筑物周围的传播规律,结合振动波衰减方程,证明了通过质点的振动速度来控制建筑物的安全性较为合理,上述研究结果对城市轨道建设过程中的爆破施工技术具有一定的参考价值.     

城市轨道爆破引发邻近建筑振动效应模拟研究

爆破技术凭借经济和高效的特点被应用在城市轨道建设中,但其所产生的振动效应会引起邻近建筑物质点位移、速度和频率等变化,从而产生安全隐患.针对城市轨道爆破过程中引发的邻近建筑物振动效应进行模拟研究.首先对邻近建筑物和城区轨道构建有限元模型,通过气体压力与体积变化的状态方程Jone-Wikin-Lee对炸药进行描述.通过数值模拟的计算结果,了解建筑物因爆破导致的振动效应,依据爆破理论和爆破荷载的经验,求解荷载峰值,通过微分方程的稳态解,结合折算荷载的幅值求出广义坐标向量,进而求解出建筑物在振动过程中的实际振动位移.根据爆破振动波形施加荷载,对质点振动速度进行观察,由微分方程得到质点的振动位移和振动速度曲线.通过回归研究,对爆破点随机监测5次记录,分析了爆破所产生的振动波在邻近建筑物周围的传播规律,结合振动波衰减方程,证明了通过质点的振动速度来控制建筑物的安全性较为合理,上述研究结果对城市轨道建设过程中的爆破施工技术具有一定的参考价值.     

基于Kriging模型的航空发动机管道系统有限元模型修正

为获得精确可靠的航空发动机外部管道结构动力学模型,采用将Kriging模型与多目标遗传算法(MOGA)相结合的模型修正方法进行有限元模型修正.首先进行管道模型的模态试验和有限元建模,分别获得模态参数的试验值和有限元分析值；然后在合理的参数选取和试验设计(DOE)的基础上,拟合得到Kriging模型；最后基于Kriging模型采用多目标遗传算法进行有限元模型修正,并对比了不同修正方法的精度和修正效果.结果表明：采用Kriging模型进行有限元模型修正可以有效提升修正效果,获得更为准确的有限元模型；对于航空发动机管道系统,基于Kriging模型的模型修正方法相较于基于灵敏度分析的模型修正方法具有更高的修正效率和修正精度.     

装配式建筑构件连接结构受力特性数值模拟

由于装配式建筑主要是通过连接方式,将构件与建筑用节点连接,若连接点受力特性没有计算精准,则会导致连接失败,甚至坍塌事件发生,因此提出一种装配式建筑构件连接结构受力特性数值模拟分析方法.将建筑节点连接结构划分为梁、柱、节点以及墙板,以典型装配式建筑构件PC墙板为例,通过构建有限元模型对PC墙板受力特性数值模拟分析,并采用...     

虚拟脊柱手术系统的设计

脊柱手术因其复杂性所以治疗困难.为了使医生可以方便地对患者的病患部位进行观察分析、制定手术方案并随时进行手术模拟,使用虚拟现实技术,利用CT断层图像DICOM格式的原始数字图像数据,提出了使用ITK,VTK等开发工具设计虚拟手术系统平台的思想.对原始数据进行预处理和图像分割获取三维重建的数据信息,进而快速地建立几何形态精准、解剖形态完整的高精度脊柱骨三维有限元模V,最终帮助医生在三维环境下进行多方位多角度观察分析和交互操作,确定及时、准确的诊断和手术方案.     

基于有限元方法的3-PPSR大长径比柔性并联机器人刚度模型分析

为实现较大工作空间的运动,设计了一种大长径比的3-PPSR结构的微操作柔性并联机器人.该机器人由压电马达驱动,采用大长径比柔性铰链连接,柔性铰链的变形范围在毫米级,适用于要求大变形的场合,同时具有结构简单、无奇异、无间隙、运动精度高等特点.由于系统的刚度直接影响系统的运动精度、承载负荷等性能,针对大长径比柔性铰链特点,运用有限元方法,建立了柔性铰链的数学模型,并采用整体刚度的方法,结合机构协调方程和力平衡方程,得到系统的柔性刚度模型.最后,采用ANSYS比较了所建理论刚度模型结果与有限元模型分析的结果.分析结果表明,理论刚度模型合理,符合机构的运动特征.     

基于ANSYS的转子系统不平衡响应分析

通过对某离心机转子系统进行受力分析,得到可以计算的数学模型.利用有限元分析软件AN-SYS建立其有限元模型,获取不同工况下的不平衡响应曲线、峰值和共振频率.通过分析可知在目前使用工况下工作转速低于一阶临界转速,转子主轴属于刚性转子.离心机不平衡响应大小受转速、激振力、每组筒体配重差等因素影响,动平衡研究主要是解决粉体压...     

实时交互式软组织切割与变形计算模型

为提高虚拟手术模拟的交互性与实时性,提出一种软组织实时切割与变形计算模型.该模型以混合有限元模型为基础,根据手术过程中不同区域的交互特点,利用GPU加速手术区域的切割与变形计算;同时,对非手术区域的软组织因交互而引起的实时变形可通过选择性相乘的方法快速实现.实验结果充分证明,该计算模型可以灵活有效地实现实时软组织的交互切割与变形模拟.