侧面安全气囊对老年乘员损伤防护效率的仿真模拟

为评价轿车在发生侧面碰撞事故时侧面安全气囊展开时对老年乘员损伤的防护效率,采用Hypermesh、LS-DYNA和ls-prepost软件建立仿真模型,研究在车辆发生侧面碰撞事故后汽车有、无侧面可展开的安全气囊和是否正确佩戴安全带的情况下对后排60岁以上的老年乘员头、胸部损伤的动力学响应。结果表明:在车辆发生侧面碰撞时,老年乘员由于骨量流失,更加容易发生骨折,并造成机体内脏的损伤,现有的轿车侧面安全气囊在配合安全带同时使用时虽然能提升乘客损伤的防护效率,但现有的侧面安全气囊并没有考虑到老年乘员这一特殊群体,因此应对侧面安全气囊做适当的改进,采用缓冲性能更好的材料或增大其体积来更好地保护老年乘员。     

抗滑桩细观受力特征的数值模拟研究

抗滑桩是滑坡防治工程中一种非常有效的支挡措施,其受力特征直接关系到滑坡防治效果,因此开展抗滑桩细观受力特征的数值模拟研究具有重要的工程应用价值。基于有限元数值模拟方法,采用ANSYS软件中的分离式模型,以SOLID65单元和LINK8单元分别模拟钢筋混凝土抗滑桩中的混凝土和钢筋,研究了不同荷载作用下抗滑桩的细观受力特征。结果表明:在相同荷载作用下,抗滑桩在高度较小阶段,其高度与抗滑桩的变形呈非线性变化,随着抗滑桩高度的增加,其高度与抗滑桩的变形趋于线性关系;有限元数值模拟能较好地反映钢筋混凝土抗滑桩的细观受力特征。该研究可以为抗滑桩工程的设计提供借鉴与参考。     

高温高湿高盐环境雷达典型部件腐蚀分析

目的研究雷达典型部件长期工作在高温、高湿、高盐雾等环境下腐蚀情况的影响机理。方法提出在该环境下对雷达典型部件多场耦合的仿真计算方法,以计算流体动力学(CFD)软件FLUENT为平台,建立雷达典型部件的有限元模型,对雷达典型部件进行仿真模拟分析。结果得到了雷达典型部件的温度、湿度和盐度分布云图和综合环境腐蚀云图,从腐蚀云图可以看出,部件表面腐蚀程度在0.6 mm以上,腐蚀程度比较严重,仿真结果与实际检测结果较为吻合。从分布云图可知,单一的温度或盐度因素对部件表面的腐蚀情况影响较小,湿度对其影响较为显著。结论验证了仿真计算方法的合理性和正确性,为雷达典型部件的动力学仿真,为其腐蚀现象的进一步研究及预防提供了理论指导。     

基于有限元数值模拟的碎石土滑坡变形研究

碎石土滑坡主要由降雨触发滑动而产生破坏,在多雨的山区较为常见。选择皖南山区典型碎石土滑坡——皂汰滑坡为研究对象,通过实地查勘,对其地质环境条件、结构特征和坡体稳定性进行了分析,并在此基础上,利用Geostudio软件建立有限元数值模型,对皂汰滑坡的变形特征和形成机理进行了数值模拟研究。结果表明:皂汰滑坡的变形可分为碎石土堆积形成、冲沟切割及古滑坡形成和松散堆积体进一步蠕动变形三个阶段,数值模拟计算结果较好地印证了滑坡稳定性的调查结果和解析法判断。     

武汉某深基坑工程变形数值模拟与现场监测的对比分析

为保证深基坑工程的稳定性和安全性,掌握深基坑支护结构及土体的变形规律尤为重要。以武汉某深基坑工程为研究背景,利用MIDAS/GTS三维有限元软件对基坑开挖过程中三种工况下基坑支护桩水平位移、基坑土体水平位移及基坑外地表土体沉降变形特征进行了数值模拟,并与现场实际监测数据进行了对比分析。结果表明:随着基坑开挖深度的增加,基坑支护桩水平位移、基坑土体水平位移、基坑外地表土体沉降量越来越大,需要在施工过程中注意及时处理;模拟曲线与现场实际监测曲线的形状和变形趋势基本吻合,验证了数值模拟结果的合理性,对类似基坑工程的设计和施工具有一定的参考价值。     

金属板材成形的静力隐式有限元分析与程序设计

阐述了用于板材成形过程静力隐式数值模拟的弹塑性大变形有限元方法 ,基于给出的方法编制了板材成形过程数值模拟软件 ,并对矩形板的液压胀形进行了有限元分析 ,计算结果与典型的实验结果吻合很好。对球形模具拉伸成形过程进行了数值模拟 ,给出了计算结果     

模具在工件反挤压过程中的变形模拟研究

模具在金属塑性成形过程中起着十分重要的作用。就一般而言,模具在金属成形过程中的变形被忽略,将之视为刚性体。然而在金属精密成形中,模具的变形对成形件的尺寸精度将产生较大的影响。利用SuperForm软件针对模具在工件挤压过程中的变形进行了有限元数值模拟,对这一问题作了初步分析与探讨,为工厂实际生产的工艺制定、模具设计提供理论参考与依据。     

应用构型一致的显式方法预测结构冲击动响应

目的 发展构型一致的显式方法,以提高拉格朗日有限元对冲击、碰撞及侵彻问题计算的精度和健壮性。方法 为更准确地描述和计算结构大变形,基于任意参考构型理论,建立构型一致的动量方程拉格朗日有限元格式。为避免网格间侵入现象,通过结合前增量位移的时间积分方法和共轭梯度算法,使得显式增量步更新后,仍满足接触非侵入条件。结果 通过对大变形碰撞及侵彻问题的模拟,并与LS-DYNA软件结果对比,验证了计算方法的可靠性。结论 基于构型一致的显式算法可有效抑制大变形碰撞过程的单元畸变,提高计算程序的健壮性和预测准确度,使该算法在模拟大变形碰撞问题方面具有优势。     

电子部件失效模式试验与仿真研究

目的研究焊点在热应力下的等效应力和等效蠕性应变。方法通过测定某子弹电子部件的工作极限温度、破坏极限温度,利用阶梯变化的温度来验证电子部件的极限适应温度,找出电子部件的主要失效模式。通过有限元仿真来模拟热载荷作用下焊点的应力应变行为。结果应用Garofalo模型仿真得出的蠕变效应与实际试验结果基本相近。结论通过仿真方法与试验结果相对比,证明使用Garofalo模型来研究电子部件焊点的蠕变效应是可行的。     

基坑开挖影响下下卧盾构隧道变形及控制措施研究

近年来地铁建设不断加快,在地铁隧道上方施工已成常态。为研究基坑开挖影响下下卧盾构隧道的隆起变形,评价不同变形控制措施的实际控制效果,以武汉市轨道交通6号线琴台变电站地下电缆通道工程为例,采用两阶段法计算了基坑开挖影响下下卧盾构隧道的隆起变形,同时采用数值模拟方法对无加固、压力注浆加固、水泥土搅拌桩加固和压力注浆+水泥土搅拌桩综合加固控制措施4种工况下下卧隧道的隆起变形值进行了数值模拟计算,并将数值模拟结果与实际工程监测数据进行了对比分析。结果表明:对于初步预测基坑开挖引起下卧盾构隧道的隆起变形,该理论计算方法可靠、实用;压力注浆+水泥土搅拌桩综合加固控制措施使下卧盾构隧道的隆起变形和横断面收敛变形值分别减小至2.3 mm和0.35 mm,控制效果良好,具有一定的实际推广意义,可为类似工程提供参考。     

水下载荷对垂直发射潜航器结构影响仿真研究

目的研究水下载荷对垂直发射潜航器结构的影响。方法采用流体分析软件计算潜航器周围的压力场分布,利用有限元分析软件建立水下潜航器有限元模型,将计算得到的压力场加载到潜航器有限元模型后,仿真计算潜航器在水中向上运动不同时刻的应力和变形。结果随着潜航器的上升,水对弹的轴压影响逐渐减小,潜航器的弯矩和剪切力越来越大。随着潜航器向上运动,其加速度和速度变小,水对潜航器的压力载荷也变小。潜航器发射后,尾部虽然已经不承受发射载荷,但是随着这个载荷的消失,头部的变形逐渐减小。结论由于存在攻角,潜航器在铅垂和水平方向亦有力的分量,从而使潜航器受到的水下载荷更为复杂。     

LYl2半球形件拉深成形过程的动力显式有限元模拟

基于连续介质力学及有限变形理论 ,建立了用于三维板料成形过程模拟的有限元模型 ,开发了动力显式算法的板料成形过程模拟的有限元分析程序DESSFORMM3D。最后 ,用笔者新开发的动力显式弹粘塑性有限元程序对不同压边情况下半球形件的拉深过程进行分析 ,并把数值结果与实验进行对比 ,验证了软件的计算结果。     

地铁盾构隧道施工引起的地表变形特征研究

结合郑州地铁1号线西三环站至秦岭路站地铁区间隧道盾构施工的实际,通过现场监测和数值模拟计算对盾构隧道施工引起的地表变形特征进行了研究。主要研究了地表横向变形和纵向变形规律,从而确定了盾构隧道掘进对横向变形的影响范围,并结合郑州区域性粉土地层的特点,运用有限差分软件FLAC3D建立了地铁盾构施工的三维有限差分模型,对盾构施工引起地表变形发展过程进行了数值模拟计算,从而得出了一些有意义的结论。该研究对确保地铁隧道施工的安全具有重要的意义。     

基于ABAQUS的复合材料低速冲击损伤分析

目的分析不同冲击能量对复合材料层合板的损伤情况,验证有限元模型的合理性和有效性。方法以CCF300/10128H型碳纤维树脂基复合材料层合板为研究对象,采用落锤冲击试验机对层合板进行冲击实验,然后对冲击后的试验件进行超声C扫描。建立有限元模型,运用ABAQUS软件对冲击过程进行模拟。结果有限元模拟结果与实验结果吻合良好。结论复合材料层合板内部损伤随着冲击能量的增大而快速变大。出现穿透损伤以后,损伤趋于平缓,有限元模型能够较好地预测复合材料低速冲击损伤。     

Simulations and experiments in punching spring-steel devices with sub-millimeter features

This work demonstrates the feasibility of meso-scale (100 μm to mm) punching of multiple holes of intricate shapes in metals. Analytical modeling, finite element (FE) simulation, and experimentation are used in this work. Two-dimensional FE simulations in ABAQUS were done with an assumed material modeling and plane-strain condition. A known analytical model was used and compared with the ABAQUS simulation results to understand the effects of clearance between the punch and the die. FE simulation in ABAQUS was done for different clearances and corner radii of the punch, die, and holder. To complement modeling with real experiments and for the purpose of comparison, a set of punches and dies were made to punch out a miniature spring-steel gripper. Comparison of compliant grippers made by wire-cut electro discharge machining (EDM) and punching shows that realizing sharp interior and re-entrant corners by punching is not easy to achieve. However, the promise of realizing meso-scale parts with complicated shapes through punching is demonstrated in this work; and further work is identified and some strategies are suggested for improvement. The main contribution of this paper is in adapting the well-established punching and blanking operations to the meso-scale as a viable alternative to making miniature devices currently dominated by lithography-based techniques.     

基于蒙特卡洛法的曲轴结构优化分析

目的:为减轻曲轴质量,对16缸V型柴油机的曲轴进行结构优化。方法:首先,按照柴油机真实的工作环境对曲轴单个曲柄的有限元模型进行边界条件和力的加载,求解获得最大应力及最大位移的数值及位置;然后,建立垂直曲柄中心截面的2D有限元模型,在等效加载的情况下应用ANSYS计算最大应力及位移,计算结果同三维模型进行比较,证明2D截面网格的计算合理性;最后,运用ANSYS PDS模块,基于蒙特卡洛抽样方法,对单位曲柄进行主要尺寸优化。结果:主轴颈直径150 mm、曲柄销直径125 mm、圆角半径4.5 mm时单曲柄质量降低3.37 kg,整个曲轴质量降低26.99 kg,到达优化的目的。结论:证明了二维模型替代三维模型的合理性以及运用蒙特卡洛法进行结构优化的可行性,为今后的曲轴优化提供了参考。     

核电厂换料水池底部密封结构密封元件的性能分析

目的研究某核电厂换料水池底部密封结构中密封元件的性能。方法利用有限元分析软件ANSYS,采用超弹单元建立换料水池底部密封结构密封元件的二维轴对称模型,并运用接触单元模拟密封接触界面进行计算分析。结果经计算得到换料水池底部密封结构密封元件的预紧力-变形量曲线。结论计算结果为分析换料水池底部密封结构密封试验的泄漏原因提供了理论依据,同时也为工程中密封元件预紧力的确定提供了较有价值的参考。