多孔多曲面复杂零部件有限元建模技术

介绍了两种针对多孔多曲面复杂零部件划分有限元网格的方法和技巧,解决了此类复杂零部件有限元建模难,耗时多的普遍问题。与以往采用单一的分析软件处理有限元问题不同,提出用软件HyperMesh和AVL Fame为前处理工具,建立有限元模型,而后采用分析软件ABAQUS进行具体问题的分析计算。其中四面体网格的快速划分工具采用HyperMesh,六面体网格划分主要采用AVLFame。最后通过对某柴油机缸盖机体组合结构的模态分析,证明了这里方法的正确性,能够为复杂零部件的设计和优化人员提供有限元建模参考。     

基于AutoCAD的有限元网格生成技术

在工程计算领域，有限元方法是主要的数值计算方法，准确的几何模型和网格离散是这一计算方法成功的关键之一。利用ObjectARX对AutoCAD进行二次开发完成有限元网格的自动生成，实现了绘图软件和有限元前处理模块的无缝集成。在AutoCAD生成的几何模型基础上，直接访问AutoCAD图形数据库，提取出有限元分析必需的数据，用面向对象的方法实现了网格的自动割分。文章最后给出了剖分算例。     

基于Hypermesh的有限元前置优化设计

网格质量是指网格几何形状的合理性，网格质量不好将影响计算精度．甚至会中止计算。因此，工程师往往在CAE分析工程中要花费大量的时间来建立有限元模型和修改模型。作为一个高性能的有限元前后处理器，Hypermesh有效地解决了有限元软件存在的前后置处理的问题，大大提高了生产率。文中给出了Moldflow模流分析前处理实例。     

基于异构网格耦合的产品多物理场有限元数据集成与可视化仿真

在产品虚拟样机多物理场的性能分析和仿真过程中,由于分析目的和分析工具各不相同,各种物理场的有限元网格模型和仿真结果数据都是异构的。如何将异构有限元网格模型的几何和物理信息进行耦合,集成到虚拟环境中进行网格图形显示与结果数据可视化仿真是亟待解决的问题。提出产品多物理场异构有限元网格的几何特征映射与仿真结果插值方法,分别提取各异构网格模型的拓扑信息,建立过渡网格模型,根据空间相对位置将各异构网格节点与过渡网格模型节点进行耦合映射,实现异构网格模型物理属性到几何特征的映射。开发基于异构网格耦合的机械产品虚拟样机多物理场可视化仿真系统。     

圆弧齿轮有限元分析专用软件网格的自动划分

在自主开发的圆弧齿轮有限元分析专用软件中,利用三维有限元法对圆弧齿轮进行力学计算,关键技术是圆弧齿轮有限元模型的网格划分。针对OpenGL绘制的四圆弧齿轮三维实体模型,提出了一种用于分析四圆弧齿轮的网格自动划分方法,包括四圆弧齿轮端面网格自动划分、三维实体网格的自动划分。输入齿轮基本参数即可实现四圆弧齿轮有限元模型的网格自动划分。此方法符合四圆弧齿轮的几何结构特点,并能满足有限元分析的精度要求。     

局部到整体的六面体网格质量优化算法

网格质量是影响有限元分析结果准确性和可靠性的关键因素之一。为了提高六面体网格的质量,提出一种局部到整体的六面体网格质量优化算法。针对每个六面体单元采用双八面体几何变换进行局部规则化操作,得到高质量的规则六面体网格。在此基础上,通过迭代优化一个二次能量函数,对规则化后的网格进行整体拼接和优化,该能量函数由节点内力和表面几何约束组成,节点内力保证了规则化后六面体单元的连接性,表面几何约束保持了原始模型的几何形状。应用实例表明,该方法稳定可靠,显著提高了六面体网格的质量。     

发动机连杆有限元网格划分方法

有限元网格划分是有限元分析的重要部分,基于网格划分的原则,运用专业网格划分软件Hypermesh对发动机连杆进行六面体网格划分,最后对划分有限元网格的方法进行了总结.     

以CSG模型为基础的有限元网格自动划分

几何造型系统作为 CAD/CAM 的核心,使机械设计制造所需要的全部信息可以从其几何模型中提取。文中在 CSG 几何造型基础上研制出了有限元网格自动发生器。算法立足于罚函数技术,采用推理识别的方法,自动生成有限元结点、单元数据。试用证明,此网格发生器效率高、可靠性好。     

可转位浅孔钻的实体建模及网格划分

可转位浅孔钻内外刀片的径向非对称分布,导致钻削时将会产生径向合力,从而影响被加工孔的质量。为最大限度的减小加工时的径向合力,有效研究浅孔钻钻削过程,需借助有限元软件对其进行三维斜角切削分析。由于浅孔钻结构复杂,为创建有限元分析所需要的几何模型,采用Solid-Works软件建立可转位浅孔钻三维模型,并详细介绍了其建模过程;同时在有限元分析软件ANSYS里对其进行网格划分,为后续浅孔钻的应力、应变等分析做好充分准备工作。     

低比转速离心泵叶轮造型及有限元网格划分一体化分析

在作图法的基础上，整理了完整的低比转速离心泵叶轮的计算机建模方法，根据叶轮几何形状及建模方法的特点采用节点连接和几何变换相结合的方法，发展了一种有效的离心泵叶轮三维有限元网格自动生成的算法，编制了界面友好的三维网格自动生成程序。使用该程序只需输入叶轮基本几何参数，即可得到泵叶轮三维有限元分析网格，为进，行实际叶轮的造型与有限元网格划分一体化设计奠定了基础。     

有限元网格的圆角过渡特征提取及网格修改

根据过渡曲面的曲率特性，提出了一种有限元网格的圆角过渡特征提取及网格局部修改算法。通过曲率估算、过渡区域圆弧识别和圆弧分组等步骤，计算出一系列截面轮廓线来描述圆角过渡特征，同时将过渡区域网格从模型中提取出来。直接调整圆弧半径，快捷、准确地修改网格模型中等半径及变半径过渡区域网格。应用该算法，能够在有限元网格模型中直接修改零件或模具的过渡圆角形状，提高设计与CAE分析的效率。     

四叉树法非结构网格剖分技术研究

针对有限元前置处理中二维复杂域四边形网格自动剖分问题,对四叉树网格剖分算法进行了研究。描述了四叉树网格的数据结构及其递归生成过程;提出基于计算机图形学的网格黑白性判断算法;给出两种边界网格处理的修正方法,并对这两种修正方法进行了比较;利用四叉树数据结构的特点实现对网格遍历、查找、插入等操作,并根据最近共同祖先法完成四叉树网格邻域的查询。结果表明:采用该方法可以实现有限元网格全自动剖分,网格生成只依赖于二维域的几何特征,对复杂边界的适应性强,生成的网格域内全部为四边形,只在域边界处出现少量三角形网格,具有较高的质量;网格生成、遍历、查找等数据操作效率高、时间短。     

三维CAD/CAE一体化的参数化动态有限元建模

提出了一种基于CAD参数化技术与CAD／CAE一体化技术的参数化动态有限元建模方法，该方法解决了三维实体有限元建模中几何模型的描述与驱动、参数联动、模型自动更新等一系列问题，为先进的参数化有限元分析与优化设计提供了关键技术基础；阐述了三维参数化动态有限元建模方法中的若干关键技术，包括具有典型意义的基于AutoCAD／MDT二次开发环境ObjectARX的CAD／CAE集成方法、复杂三维组合曲面网格全自动生成算法、复杂三维实体的四面体网格全自动生成算法、面向对象的有限元模型描述方法，以及有限元模型的参数驱动方法等；建立了一个三维参数化形状优化设计应用原型系统。     

基于有限元法的准双曲面齿轮时变啮合特性研究

准确计算准双曲面齿轮的时变啮合参数是其系统动力学分析的基础。基于接触有限元分析原理,应用有限元分析软件ABAQUS对齿轮进行加载接触分析(Loaded tooth contact analysis,LTCA),准确计算准双曲面齿轮时变等效啮合参数,包括时变等效啮合点位置、时变等效啮合力作用方向、等效啮合力作用方向上的线位移传动误差和时变等效啮合刚度,并研究转矩大小对时变啮合参数的影响。对比有限元法与经典齿轮接触分析(Tooth contact analysis,TCA)方法求得的传动误差曲线,并对比有限元法计算与加载啮合试验获得的齿面啮合印迹,验证有限元模型和计算的正确性。该方法求得的时变等效啮合参数能够准确体现准双曲面齿轮的时变啮合特性,为进一步研究准双曲面齿轮系统动力学特性提供依据。     

内啮合斜齿轮高精度三维有限元自动建模方法

为提高内啮合斜齿轮有限元接触分析的建模速度和模型精度,提出了一种齿轮高精度三维有限元模型的自动建模方法。基于齿轮插刀齿廓方程,利用齿廓法线法,得到包括齿根过渡曲线的内、外斜齿轮端面齿廓,建立了内、外齿轮参数化粗网格有限元模型。开发了表层六面体网格剖分方法,自动识别齿面接触带单元,进行分级剖分细化,保证了有限元模型的建模精度和网格密度。进行了齿面接触分析,得到了内啮合斜齿轮的弯曲应力、接触应力、接触印痕、传动误差、时变啮合刚度和载荷分配率。粗细网格有限元模型计算结果对比分析表明,该方法提高了内啮合斜齿轮有限元建模效率和计算精度,缩短了计算时间,为快速准确的齿轮接触分析奠定了基础。     

基于特征的多分辨FEM模型快速生成

为了提高有限元分析效率,对零件进行不同精度的有限元分析应该使用不同分辨的零件有限元网格(FEM)模型。针对这一需要,提出了一种基于特征的多分辨FEM模型快速生成方法。首先确定出零件所有特征之间的接口;然后对零件所包含的每一个设计特征和分析特征进行了以相关接口为约束的网格划分;最后根据不同的特征层次结构选择相应的特征及其网格组合产生零件不同分辨的FEM模型。实验结果表明该方法快速而有效。     

有限元网格孔洞的自动填充算法

本文介绍了一种利用网格孔洞的边界元而有效填充网格孔洞的算法。由于在孔洞的修补过程中 ,修补网格的信息不完整 ,所以 ,修补后的网格形状很大程度上依赖于修补算法和初始信息的确定。本文阐述了一种简单而有效的网格孔洞的修补算法。用该算法所生成的网格保持了在孔洞边界的光滑过渡 ,并可以满足一般机械制造工程上的需要 ,在快速原型制造、有限元分析中有重要的实际应用价值。