基于一种新型数值算法的电磁场仿真研究

在电磁场的数值计算中,一般采用有限元法进行模拟仿真。但由于传统有限元法系统解的精度受剖分单元数目以及计算阶数复杂程度的影响,使得有限元法的计算效率并不高。为了提高电磁场数值计算效率,在有限元法中引入梯度光滑操作,提出一种新型基于边的光滑有限元算法,利用Matlab对长直接地金属槽和电动车整车二维电/磁场两个算例进行编程仿真分析。结果表明梯度光滑操作能使离散系统更接近连续系统,计算精度和计算效率都得到明显的提高。     

基于阻尼特性鲁棒性的车身NVH性能设计

阻尼片作为控制车辆振动噪声的主要手段之一,其损耗因子和制造厚度的鲁棒性是造成车辆NVH性能波动的主要因素之一。主要对阻尼片进行研究以控制车辆NVH性能的波动,首先,建立阻尼片材料的四因子模型,采用麦夸特法对模型参数进行求解以获取损耗因子的不确定分布特性;采用模态应变能方法确定铺设阻尼片的位置;以阻尼片厚度为设计变量,以材料损耗因子为随机变量,运用组合优化方法遗传算法(GA)和序列二次规划法(SQP)组合进行鲁棒性优化设计,在保证车内声压级水平的条件下降低车辆噪声的波动性。以某MPV车型为算例进行优化设计,优化后单目标函数(SOF)均值为0. 465,标准方差为0. 004 7,可靠性达到99. 8%,比初始设计值提高了近1倍。     

关于混凝土楼面裂缝及处理措施

现浇结构楼屋面板的裂缝，成了目前较难克服的质量通病之一，特别是住宅工程楼板的裂缝发生后，往往会引起投诉等一系列的问题。只要控制好以下各方面的工作，混凝土裂缝就能大大减少，甚至杜绝裂缝的产生。     

基于新型快速收敛ES-FEM-T的三维固体黏弹塑性研究

虽然四面体网格具有强大的几何表征能力,但因其“过硬”特性而工程实践中较少采用。如何使四面体网格“变软”是目前数值计算研究重点。通过采用广义的应变光滑操作,对四面体网格采用一种新型基于四面体边的应变光滑方法(Edge-based smoothed finite element method of tetrahedron, ES-FEM-T),并将该方法拓展到三维固体中黏弹塑性材料分析中。数值算例表明：在相同的网格时,ES-FEM-T 计算效率要高于有限元和基于面光滑操作的有限元。由于该方法既继承四面体强大的几何表征能力,具有较好的计算效率和精度,具有广阔的工程运用前景。     

某微型客车EPS系统车速感应系数设计与评价研究

汽车在不同车速下,驾驶员对电动助力转向系统(EPS)有着不同的助力需求。车速感应系数体现了车速与助力的关系,并直接影响助力曲线的设计。结合未装配EPS时的实验数据,求取若干车速下的车速感应系数值,然后用曲线拟合工具cftool,求出全车速范围的车速感应系数公式及其曲线。并在ADAMS/CAR中建立了整车模型,通过与MATALB的联合仿真,比较装配EPS前后的实验数据。结果表明:整车转向轻便性、回正性能及转向灵敏度都有很大的提高,验证了车速感应系数设计的合理性。     

基于增材制造各向异性的强度约束拓扑优化

增材制造工艺的特殊性导致制造结构展现出各方向不同的力学性能,为满足其所带来的更加严苛的结构强度设计需求,提出了一种基于双向渐进结构优化法的各向异性强度约束拓扑优化策略。推导了描述增材结构强度的各向异性Tsai-Hill失效系数,通过权重因子构建了包含失效系数约束的目标函数。详细求解了优化灵敏度公式,并采用敏度归一化等数值方法稳定优化历程。典型算例表明,所提方法可有效抑制高失效风险区域以保证结构强度,且在材料各向异性强度假设下可获得更优于von-Mesis应力相关设计的结果。此外,优化结果高度依赖于各向异性程度与材料堆叠角度参数的变化,因此合理的调整将有助于优化结构性能。     

基于面光滑有限元的复杂三维结构拓扑优化

为了增强拓扑优化计算对任意复杂模型的适应性,改进基于线性四面体有限元的拓扑优化结果,引入了一种新型高精度的基于面光滑有限元模型(FS-FEM)来进行拓扑优化,通过每次迭代时提供很好的梯度解及位移解,从而达到改善拓扑优化结果的目的。在基于面光滑有限元模型的拓扑优化中,以柔度最小作为目标函数,建立了基于固体各向同性材料惩罚插值(SIMP)的拓扑优化数学模型,该数学模型通过最优准则进行求解。多个不同载荷的拓扑优化数值算例说明,采用基于面光滑有限元进行拓扑优化,结果都能够单调收敛,且采用该方法建立的拓扑优化模型能抑制棋盘格现象。与商业软件OptiStruct的计算比较表明,该方法相比有限元方法能得到更合理的拓扑结构。     

超声波检测焊点质量的建模方法及应用分析

介绍了两层板焊接时焊点的有限元建模方法：通过金相实验得到焊点尺寸参数,利用超声检测的回波衰减理论及超声波传播衰减信号得到焊点阻尼系数。首先建立了材料为BLD的两层板多类型焊点有限元模型,然后通过与设备检测对比的方法验证了模型的准确性,最后研究了探头在曲面检测工况下角度定位的灵敏度问题,并通过实验进行了验证,实验结果表明：对曲面焊点质量进行检测时,探头角度偏离法线10°范围内,检测结果受到的影响很小。     

光滑有限元的声学研究：时域和频域分析

摘　要：在使用有限元进行声场的数值模拟中,存在着两个主要误差,一个是数值方法中常规的插值误差,另外一个是计算声学中所特有的耗散误差(dispersion error),后者则是影响声学模拟仿真置信度的最重要因素。产生耗散误差的本质原因是由于有限元的数值模型刚度“偏硬”造成的。为了控制耗散误差,最重要的是使数值模型更好的反映真实模型。本文采用了一种基于边光滑的有限元方法(ES-FEM)来对声场的时域和频域进行数值模拟研究。该方法只采用对复杂问题域适应性很强的三角形网格,通过引进基于边的广义梯度光滑技术,能够使得有限元系统得到适当的“软化”。关于时域和频域的算例表明了在使用同样网格的情况下,本方法在声学模拟中的精度都要比有限元模型的高。     

考虑公差的扭转动力吸振器不确定性优化设计

建立了带扭转动力吸振器的动力传动系统模型,考虑了动力传动系统与后桥的耦合作用,推导了带扭转动力吸振器的动力传动系统振动动力学方程;对扭转动力吸振器的影响进行研究,分析了加入扭转动力吸振器后动力传动系统自由振动和强迫振动性能的变化及其原因;将区间不确定性优化模型引入动力传动系统振动分析中,保证了不同制造条件和使用工况下扭转动力吸振器均能最大程度发挥其作用,且允许扭转动力吸振器参数存在宽松的设计公差。