橡胶缓振垫力学性能尺寸效应分析

为了更好地设计某种橡胶缓振垫以满足应用要求,用MSC.Marc软件对此种橡胶缓振垫力学性能的尺寸效应进行了数值分析.计算表明:斜肋宽度及水平夹角的增加会使橡胶缓振垫有更大的承重能力,但减振性能变弱;斜肋水平夹角的增加与反力极值增加并不成线性,而是随着斜肋水平夹角的增加,反力极值增加得更快,即橡胶缓振垫承重能力增加得更快.     

勾形磁场下直径300mm CZ Si 熔体中氧浓度分布的数值模拟

采用低雷诺数K-ε紊流模型,考虑自然对流、晶体旋转和坩埚旋转等因素,对晶体直径为300mm,磁场强度变化范围在0～0.12T条件下,熔体硅内流场及氧的浓度分布、磁场分布等作了数值模拟.计算中采用有限体积法,运用SIMPLE(semi-implicit method for pressure linked equations)算法耦合压力和速度场,动量方程、能量方程中对流项的离散采用QUICK(quadratic upwind interpolation of convective kinematics)格式,紊动能和耗散项方程中对流项的离散采用迎风格式.数值模拟结果表明,在勾形磁场作用下,熔体硅内的流场、氧的浓度分布与无磁场作用相比有较大不同,随着磁场强度的增加,生长界面处氧的浓度降低,并且磁场确实能有效地抑制熔体内的紊流,有利于晶体生长.     

自适应天线结构位移最优控制

为保证大型天线结构的形状精度,传统的方法是使结构具有足够的刚度。当采用自适应结构控制天线形变规律的时候,可以大大降低结构的重量并使结构具有更高的形状精度。针对嵌入压电作动器的自适应抛物面天线结构,建立了以天线反射面最佳吻合抛物面的精度和作动器能耗为综合目标的多目标优化控制模型,模型以结构强度和作动器性态作为约束条件,并用线性加权和法转化为单目标二次规划问题。算例表明,可以用较少的作动器,实现大型天线结构的高精度控制。     

焊接结构造价的最经济设计

研究焊接结构造价最省设计的问题,以焊接组件各部分的厚度为设计变量,约束条件为满足设计的强度要求,其中造价包括板材用料、加工成形、装配、焊接和喷漆等费用.运用RSM,K-S函数和SQP求解结构优化模型,灭菌器实例表明加强肋的均匀分布会使内壁上应力分布较合理;装配加工费用占总成本的1/2以上,在满足强度务件下,减小厚度将大大节省材料和加工费用.同时,考虑样本点分析的独立性,采用并行计算提高了计算效率,使得软件更具实用性.     

ICM应力全局化方法克服连续体拓扑优化的载荷病态

在连续体结构拓扑优化中,由于载荷通常非常复杂,存在一种类似于结构分析中总刚病态的载荷病态现象。引起载荷病态的原因是由于大多数拓扑优化算法没有考虑大载荷、小载荷间的不同影响,使得小载荷的传力路径在优化过程中消失。该文对载荷病态问题进行了剖析,并将其分为三种情况:1)多工况间有载荷病态,但工况内无载荷病态;2)仅在工况内有载荷病态;3)多工况间有载荷病态,同时某工况内也有载荷病态。为解决载荷病态问题,该文提出了应变能策略,利用应力全局化的ICM方法,逐一采用不同的补充方法解决了上述三种载荷病态问题。对多工况下应力约束的连续体结构拓扑优化问题,应力全局化意指基于第四强度理论将局部性应力约束转化为全局性的应变能约束。数值算例表明:全局性的应变能约束代替局部性应力约束可以更好地得到传力路径,并能更方便地处理各种复杂载荷病态问题。     

屈曲与应力约束下连续体结构的拓扑优化

基于ICM(独立、连续、映射)方法建立了以结构重量最小为目标,以屈曲临界力、应力同时为约束的连续体拓扑优化模型:采用独立的连续拓扑变量,借助泰勒展式、过滤函数将目标函数作二阶近似展开;借助瑞利商、泰勒展式、过滤函数将屈曲约束化为近似显函数;将应力这种局部性约束采用全局化策略进行处理,即借助第四强度理论、过滤函数将应力局部性约束转化为应变能约束,大大减少了灵敏度分析的计算量;将优化模型转化为对偶规划,减少了设计变量的数目,并利用序列二次规划求解,缩小了模型的求解规模。数值算例表明:该方法可以有效地解决屈曲与应力约束共同作用的连续体拓扑优化问题,能够得到合理的拓扑结构,并有较高的计算效率。     

薄壁管轴向冲击的数值模拟与吸能优化

从抗撞性角度观察车辆设计,薄壁构件具有良好的吸能性能,为了深入探讨车辆吸能元件抗撞的性能,应用LS-DYNA对不同正多边形截面薄壁管进行计算机数值模拟,旨在获得工程抗撞设计中对某些抗撞部位具有借鉴性的吸能元件。采用斐波那契(Fibonacci)搜索对正多边形截面薄壁管吸能最大对应的最佳边数的搜索求解,得在正多边形截面薄壁管冲击压缩相同长度时,正十一边形截面薄壁管的吸能最大。     

基于双迭代以截面尺寸拟合薄壁梁几何性质的解法

利用薄壁特点将截面尺寸拟合薄壁梁几何性质的方程组简化，构造且证明了收敛的迭代初始解，时而用准确的非线性方程组构造进一步迭代公式，得到了收敛快而稳的解法。     

边坡及挡土墙变形局部化分析

本文将局部和非局部软化损伤线性结合在一起表示非局部软化损伤内变量，给出变形体边界上积分点非局部内变量的复合映射方式。用非局部连续莫尔-库仑模型和次塑性模型(Hypoplasticity)，分别对边坡和挡土墙的变形局部化破坏过程进行了模拟分析。二维、三维有限元计算结果表明，本文采用的软化损伤内变量非局部方式和非局部边界的处理是行之有效的，反映材料微观性态的特征尺度以统计平均的方式表达，在材料本构关系中加以体现，所得计算结果对有限元网格的划分具有不敏感性，因而用非局部连续模型模拟土工建筑物的变形破坏过程具有可行性。     

逆向式高温蓄热空气燃烧过程的数值研究

逆向式高温蓄热空气燃烧是一项节能、环保的新技术。数值研究了氧气浓度和燃气流量的变化对逆向式高温空气燃烧火焰特性的影响。适当地降低燃料进口流量和预热空气中的氧气浓度 ,可以使温度场分布更加均匀 ,减少炽热火焰的产生 ,并大幅度地减少NOx 的排放。