基于车用电涡流缓速器温度场分析控制系统设计

随着车辆向大型化,高速化的发展趋势,车辆正常行驶制动能量增加,传统的摩擦制动器已经难以满足使用要求,很容易诱发一些故障。电涡流缓速器以其非接触无摩擦,响应时间短,无明显时间滞后,工作时噪声很小,能够提供车辆正常行驶85%的制动功率等优点成为新型的车辆辅助制动系统。本文采用ANSYS软件实现电涡流缓速器转子盘的二维温度场分析,对不同宽度的转筒式电涡流缓速器的温度分布进行数据采集,建立转筒式电涡流缓速器转筒的二维模型,采用虚拟边界法进行简化处理,然后根据系统不同的载荷和约束条件进行温度场控制系统建模。最后本文做了大量的仿真实验,模拟了依据不同的制动力矩,不同的磁路结构以及转子盘温升来分析对汽车制动性的影响。     

基于AlN膜结构VCSEL热特性的研究

本文用ANSYS有限元热分析软件模拟了基于AlN膜钝化层和SiO2膜钝化层的高功率垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)器件内部的热场分布和热矢量分布.目的是证明AlN膜钝化层要比SiO2膜钝化层有具更好的特性,使器件能更稳定的工作,提高器件的特性,经模拟得到基于AlN膜钝化层的VCSEL热阻为3.12 ℃/W,而基于SiO2膜钝化层的VCSEL的热阻为4.77 ℃/W.经实验测得基于AlN膜钝化层的VCSEL热阻为3.59 ℃/W而基于SiO2膜钝化层的VCSEL的热阻为4.82 ℃/W,模拟结果和实验结果吻合较好.说明AlN膜钝化层要比SiO2膜钝化层具有更好的热特性.     

腔内低气压对激光陀螺光路变动及其损耗的影响

激光陀螺光路稳定性决定着陀螺的性能,而谐振腔内外压差是影响陀螺光路稳定性重要因素之一.为了研究腔内低气压对激光陀螺光路变动及其损耗的影响,采用ANSYS仿真软件对激光陀螺在腔内低气压状态下反射镜的微小形变进行了仿真计算,结果表明:低气压状态下,反射镜的中心发生最大形变,其中球面镜最大形变量为545nm,平面镜最大形变量为31nm,这不仅引起光路偏离光阑中心390nm,同时引起球面镜曲率变化174mm.进一步从理论上分析了这种变化对光路变形和谐振腔损耗的影响,结果表明:上述变化综合引起谐振腔损耗变化2%~3%,其中球面镜曲率半径的变化是引起损耗变化的主要原因,增加球面镜槽深或降低腔内外压差都能有效减小这种光路的变化.通过搭建光路测试系统,进一步验证了计算结果的正确性.     

基于织构表面的摩擦静电发电机制备及其输出性能研究

摩擦电纳米发电机(TENG)是基于摩擦生电和静电感应复合原理将机械能转换为电能的一种新型能源获取方式. 本文采用模板法制备了几种不同参数的聚二甲基硅氧烷(PDMS)微圆柱结构, 并组装成TENG, 实验研究了接触区表面积、外加载荷对TENGs输出性能的影响. 结果表明, 圆形微柱阵列的存在有效提高了TENG的作用面积及电输出性能, 相同载荷下, 电输出随微柱间距离减小而增加, 在间距为15 μm、载荷为5 N时, 输出的平均开路电压和短路电流分别为88 V 和15 μA, 是同等条件下、微柱间距为50 μm电输出的1.5倍以上; 电输出随载荷增加呈准线性增加, ANSYS软件模拟载荷作用下PDMS微圆柱织构的变形行为, 结果表明, 压力作用下, 微圆柱主要发生压缩变形, 基底的变形导致微柱与上电极之间产生侧向摩擦, 从而产生更多电荷, 提升了电输出性能.     

Electro-thermo-mechanical behaviors of FGPM spheres using analytical method and ANSYS software

A hollow sphere made from functionally graded piezoelectric material (FGPM) such as PZT_4 has been considered. One-dimensional analytical method for electro-thermo-mechanical response of symmetrical spheres is used. For asymmetric three-dimensional analysis, ANSYS finite element software is employed in this study. Loading is combination of internal and external pressures, a distributed temperature field due to steady state heat conduction and a constant electric potential difference between its inner and outer surfaces for analytical solution. In three-dimensional solutions closed and open spheres with different boundary conditions subjected to an internal pressure and a uniform temperature field are studied. All mechanical, thermal and piezoelectric properties except the Poisson’s ratio are assumed to be power functions of radius. It has been found from analytical solution that the induced radial and circumferential stresses of an imposed electric potential is similar to the residual stresses locked in the homogeneous sphere during the autofrettage process of these vessels. It has been concluded from the three-dimensional analysis that the magnitudes of effective stresses at all node points are higher for the clamped-clamped boundary condition and are lower for the simply-simply supported condition.     

百瓦级半导体激光器模块的风冷散热系统分析

对百瓦级半导体激光器风冷散热系统进行分析,利用ANSYS 有限元分析软件对高功率半导体激光模块器件的温度场分布进行了模拟和优化设计。为百瓦级大功率半导体激光模块风冷系统工艺方案的选择提供了依据,并据此进行了实验验证。     

连铸过程中结晶器内流体流动和温度传输的数值模拟

提出一个二维湍流模型模拟炼钢连铸过程中结晶器内的钢液流动及传热和凝固现象,并应用ANSYS软件求解流动和传热方程。通过对不同浇注速度的流场和温度场的计算,分析了浇注速度对铸坯质量的影响。为验证模型的正确性,将计算结果与宝山钢铁公司小方坯连铸生产数据进行比较,发现该模型可有效模拟连铸过程的钢液流动及传热和凝固现象。     

混凝土细观随机骨料结构与有限元网格剖分

在细观层次上,混凝土被认为是一种由粗骨料、水泥砂浆及二者间的粘结带所组成三相非均质复合材料。本文首先基于蒙特卡罗随机抽样原理,用“取和放”方法在计算机上产生形状、尺寸和骨料颗粒分布与真实混凝土相似的随机骨料结构,再使用有限元分析软件ANSYS对骨料区域及砂浆区域分别划分网格,并编程在骨料和砂浆之间生成三角形三结点可控制厚度粘结单元,从而使三相网格缝合为一个整体,为混凝土非线性有限元分析提供可靠的细观计算模型。最后利用建立的模型进行混凝土轴心受拉和轴心受压的仿真模拟,在细观层次研究的基础上揭示出混凝土的宏观力学性能。     

AutoCAD与ANSYS接口设计

本文简介了如何运用AutoCAD的点元、线元、面元及文字的基本数据及其扩展数据描述结构计算模型,并利用Auto LISP、C语言、HP—GL绘图语言以及APDL语言建构AutoCAD与ANSYS的接口。运用此接口,用户可在AutoCAD中十分方便的建立ANSYS结构计算模型而无须撑握ANSYS的建模过程;用户也可对工程设计的三维图直接指定单元类型、材料参数、截面数据、施加荷载及约束条件,就可将其转化为ANSYS结构计算模型,这样充分利用了工程设计图的几何信息,提高了输入计算模型的效率;用户还可将ANSYS中图形转成AutoCAD中矢量图形,实现软件间数据共享。     

弹性地基双层梁理论下的混凝土路面力学分析

为建立混凝土路面结构受力分析计算模型,以Winkler弹性地基梁模型为基础,推导出了弹性地基双层梁理论的表达式;给定边界条件,利用MATLAB软件获得了无限长弹性地基梁在集中力作用下的挠度表达式。将混凝土路面结构简化为弹性地基上的双层梁,当车辆荷载作用于混凝土路面时,在集中载荷的作用下,建立了面层与基层的微分平衡方程。应用广义“初参数”法,得到了双层梁位移和应力的解析解。通过算例,对面层及基层的变形和应力进行了分析,结果表明:增大面层、基层的轴惯性矩和地基的弹性常数,可以有效地减少面层和基层的变形量,降低最大应力数值,但抗弯刚度对基层和面层的弯矩受力影响不大。最后将结果与ANSYS分析结果进行了比较,佐证了解的可靠性,研究结果可为混凝土路面结构设计提供依据。