Q6儿童假人颈部有限元模型的建立与验证

运用逆向工程方法获得Q6儿童假人颈部几何模型并对其进行合理的网格划分,得到具有良好细节和较高精度的颈部有限元模型.通过参数敏感性分析,确定该颈部模型需要优化的材料参数,以真实假人颈部标定试验结果为基准,采用曲线匹配算法对相关材料参数进行正向和侧向标定试验,在2种工况下,对Q6儿童假人头部角度和力矩进行多目标优化,通过空间缩减序列的响应面优化方法经多次迭代得到优化结果.仿真结果表明,该有限元模型较好地满足了Q6儿童假人颈部的标定要求.     

复杂建筑结构环境下冲击波超压的快速估算方法

为解决复杂建筑结构环境下,冲击波模拟成本与计算精度之间的矛盾,提出利用低成本建模提取超压,再通过修正获得高精度超压的快速估算方法.首先,通过建模分析入射超压的模拟误差,给出精细网格密度下限值λ_lim;然后,进一步大量建模,对超出λ_lim限值的粗网格模拟超压进行修正,并拟合出超压修正系数公式;最后,利用修正系数进行超压估算与验证.研究结果表明:超压模拟误差随着网格密度的增大而减小;利用低成本粗网格建模模拟并加以修正后获得的估算超压值与理论值、试验实测值的误差较小;粗网格模型估算超压值的计算精度与高成本精细网格模型相当.     

斜齿轮精确接触分析有限元建模方法

针对影响齿轮有限元接触分析应力计算精度的关键因素：有限元模型网格质量、接触带网格密度和齿面节点几何精度,提出一种高效的斜齿轮三维有限元精确齿面控制建模方法.优化算法求解接触线方程,规划斜齿轮节点模型潜在接触带节点分布,局部细化接触带单元,映射轮齿表层节点到设计齿面上,实现齿面精确几何建模.数值实验表明整体采用六面体单元映射网格划分结合接触带局部单元细化建模方法,能够有效地解决斜齿轮有限元接触分析计算精度与计算效率之间的矛盾.     

基于CT数据的股骨三维有限元建模方法

实现一种基于计算机断层成像(CT)数据的股骨三维有限元建模方法,用于生物力学研究。可视人计划(VHP)男性标本的冷冻CT序列图像分割后,用移动立方体算法三维重建股骨几何模型并转换为有限元网格,有限元网格设置各向同性和正交各向异性材料特性建立两个有限元模型,有限元模型施加双腿站立情况的边界条件进行有限元分析。结果表明,这两个股骨有限元模型能很好地和股骨解剖结构相符合。基于CT数据的建模方法可以快速并精确地建立各种骨骼的三维有限元模型。     

基于CT数据的股骨三维有限元建模方法

实现一种基于计算机断层成像(CT)数据的股骨三维有限元建模方法,用于生物力学研究。可视人计划(VHP)男性标本的冷冻CT序列图像分割后,用移动立方体算法三维重建股骨几何模型并转换为有限元网格,有限元网格设置各向同性和正交各向异性材料特性建立两个有限元模型,有限元模型施加双腿站立情况的边界条件进行有限元分析。结果表明,这两个股骨有限元模型能很好地和股骨解剖结构相符合。基于CT数据的建模方法可以快速并精确地建立各种骨骼的三维有限元模型。     

3岁儿童C4-C5颈椎有限元建模方法研究

使用缩放和非线性拟合的方法,获得了3岁儿童颈部材料参数;提出了一套儿童颈部韧带的力学特性缩放方法;开发了具有精确几何及解剖学结构的3岁儿童C4-C5颈椎段有限元模型,并在准静态、动态拉伸载荷下进行了验证.结果显示,准静态拉伸刚度为211.8N/mm,动态拉伸最终失效力为759.9N,最终失效位移为5.083mm,均与实验值吻合良好;动态拉伸力-位移曲线与实验曲线吻合较好.验证结果表明,本模型能够较准确地反映3岁儿童C4-C5颈椎段的准静态和动态拉伸力学特性,具有较高的生物逼真度.     

ABAQUS前处理程序二次开发在多晶体材料微结构建模中的应用

虚拟失效分析是联系材料的性能设计与材料微结构失效行为预测的有效方法。文章使用ABAQUS脚本语言开发了一系列程序,用于建立多晶体材料微结构的几何模型和有限元计算网格,解决了包含大量晶粒、几何模型很复杂的多晶体材料微结构建模时的繁琐重复的问题。为材料微结构虚拟失效分析奠定了坚实的基础。     

散乱数据云的自适应网格划分

提出了一种基于图像边缘检测的自适应网格划分算法，用此方法可以根据测量曲面的几何特征控制型值点的疏密分布，并在保证模型精度的同时，减少了模型数据量，该算法分图形-图像灰度映射，细化点检测，网格自适应细化三个部分，图形-图像灰度映射将三维数据云映射为灰度图像，通过图像处理检测细化点，定位细化点的位置，由此实现网格自适应细化，在柴油机引擎的测量数据云上的应用表明，该方法可以显著地降低模型数据量，提高建模效率。     

基于CT技术的沥青混合料细观有限元建模和网格离散研究

借助工业CT扫描技术对于沥青混合料的细观组成进行扫描,并将扫描后的图片通过图形识别处理进而实现了沥青混合料中的胶浆二维几何形状重构和空间分布的确定,并通过设置临界值的方法剔除了可能影响沥青混合料材料细观有限元模型网格划分的骨料和空隙几何信息,最终结合有限元方法实现了半自动的沥青混合料细观尺度上的有限元网格离散化的流程.从而为分析沥青混合料细观力学特性的研究提供了可行的建模方法,也为从细观角度了解沥青混合料的各类力学特性提供了一个有限元模型平台.     

考虑理想化过程的船舶有限元属性继承方法

基于三维CAD/CAE集成系统,提出了一种考虑模型理想化过程的船舶有限元属性自动继承方法.充分利用CAD/CAE系统集成的特点,选用特征点简化几何匹配过程,采取包容盒初筛剔除无关单元减少计算量;计算精确距离校正几何匹配结果,定义处理规则解决模型理想化造成的例外情况,提取已有模型文件中的几何属性作属性源防止数据冗余.在NX11.0平台上,以C++语言对该方法进行编程实现.最后以实际船舶模型为例进行测试,结果表明:该有限元属性继承方法充分考虑模型理想化的影响,统一了例外情况的处理规则,自动完成属性继承过程,降低了属性赋予错误的可能,显著提高了有限元建模效率.     

3～12岁儿童胸腔骨骼参数化几何模型的建模研究

儿童的人体体征参数的变化,对胸腔骨骼几何有很大影响,这直接影响儿童胸部损伤形式.现有的儿童胸腔骨骼几何模型数量有限,且都是基于特定人体体征参数开发的.针对61个儿童胸腔CT样本,应用CT三维重建、半自动选点、胸腔姿势调整、统计学分析以及径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络变形等处理,建立了基于年龄、身高、体质指数(Body Mass Index,BMI)、性别的中国3～12岁儿童胸腔骨骼参数化几何模型.运用该参数化模型快速得到3～12岁内,年龄、身高、体质指数、性别任意组合的儿童胸腔骨骼几何模型.运用该参数化几何模型,预测的3～12岁儿童胸腔骨骼几何模型的平均几何精度为5.2 mm,第1对到第12对肋骨的平均几何精度最大为7.0 mm,最小为4.5 mm.该参数化几何模型可以用于研究人体体征参数对胸腔骨骼几何的影响以及对儿童胸部损伤的影响.     

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。     

基于SDCQGA优化BP神经网络的岩石可钻性建模

针对智能钻井优化控制过程中岩石可钻性提取存在的建模难、非实时性、精度差等问题,提出基于自适应双链量子遗传算法优化BP神经网络结构的岩石可钻性提取建模方法.依据目标函数在搜索点处的变化率,建立了快速自适应双链量子遗传算法;采用新算法优化BP神经网络结构,以克服BP神经网络受初始权值/阀值影响和泛化能力差的问题.通过对邻近钻井区域的大量测量数据和实验数据的统计分析和预处理,建立岩石可钻性提取模型,有效地解决了复杂地形岩石可钻性提取难的问题.对不同岩性的可钻性参数提取实验结果证明,该建模方法不仅提高了参数提取的精度和模型的泛化能力,而且在相邻实际参数提取时,具有很好的实时性和适应性.     

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.     

基于数字图像的足部骨骼建模研究

基于足部动力学分析以及足/鞋系统虚拟设计,运用逆向工程技术研究足部骨骼的建模.根据螺旋CT扫描图像,利用图像处理、三维重建和有限元网格划分技术,建立了一个基于人体解剖学结构的足部有限元几何模型.实验表明,通过逆向建模的方法可以完整地建立人体骨骼的有限元模型,为进一步研究足/鞋间压力提供理论依据.     

三维计算模型的网格划分及可视化平台的开发

以计算导体模型表面电流及磁场分布为例,对三维计算模型的网格划分原理、系数的确定方法以及均匀和非均匀网格的划分方法进行探讨,开发了完整的三维模型的网格划分及可视化平台.实验采用工业生产中真实的汽车和飞机模型,结果表明该平台能够对复杂几何模型进行网格划分及三维无闪烁显示.该平台的实现对于开发更为完备的三维建模软件提供良好的基础.     

发动机的组合神经网络建模

为改善单个神经网络模型精度不足的问题,引入有限元建模思想,采用有限元建模和神经网络建模相结合的方法,建立了高压共轨柴油机性能仿真的网络模型,并进行了实验验证。建模过程中,将建模对象空间划分成网格,在节点上利用获取的实验数据分别组成完备和不完备的训练域对网络进行训练,由所有网格上的网络共同完成性能仿真功能,由此建立起一套可用于电控发动机控制系统仿真及参数匹配标定的组合神经网络。实验结果表明:该模型平均输出误差约为2%~4%,使用Pen tium IV 2.0GH z PC机时的计算时间小于60m s,可用于基于模型的发动机控制系统。     

面向油藏数值模拟的三维网格模型生成方法

Pillar Grid在模拟复杂断层上有局限性,且它的非正交性会影响数值模拟,同时,非结构化网格的应用还不成熟,为了解决这些问题,提出一种六面体网格模型生成方法.该网格在XY平面上规则,不连续面使用阶梯状表达.首先,进行构造建模,包括断层建模和地层建模;其次,提取构造模型的拓扑信息和几何要素,基于G-maps结构建立宏观拓扑模型;最后,通过一种将地质界面离散化为多个切平面的方法进行网格剖分.实例证明该方法正确有效,能生成符合要求的网格模型.     

复杂齿轮自动化及参数化有限元建模

针对复杂齿轮现有有限元建模过程中的诸多困难和不足,提出一种新的建模方法．该方法先把单个带有轮毂的轮齿分解为六个六面体子模型,再根据空间啮合原理及各子模型相互间的几何关系求出所有曲面上的离散点,最后用分层建模策略生成最终的有限元模型,整个建模过程可自动实现．该方法大大缩短了复杂齿轮的优化设计过程,与传统方法相比,新方法在效率、精度及模型的单元类型适应性等方面更具有优越性．     

自由变形技术在有限元网格重用中的应用

在现有自由变形技术的基础上,提出了基于三变量B样条空间的局部变形方法和对变形晶格顶点的控制方法,以及几何特征-变形晶格顶点-有限元网格节点的3层控制架构,克服了现有自由变形技术不能维持2次几何特征的缺点,实现了有限元网格模型中几何特征的参数化和有限元网格的重用;当几何模型的设计变量变化时,能够直接修改初始网格模型,节省了重复划分网格的工作量;同时,以复杂零件斜齿轮轴为例进行有限元网格模型几何特征参数的构建,更改部分关键尺寸,并校验了所生成的网格模型.结果表明,由所建模型变形后所得网格质量符合要求,从而验证了所提出的有限元网格重用方法的有效性与实用性.