6061铝合金板材作为汽车顶盖在压力成形过程中的有限元分析

针对6061铝合金车身板材成形性能较差的难点,本文通过试验获得了6061铝合金板材的材料参数,并采用冲压仿真软件 DYNAFORM 以典型覆盖件(某型号轿车的顶盖)为例分析了铝合金顶盖在压力成形过程中的厚度变化、应力和应变分布,说明了6061铝合金板对于汽车顶盖的冲压成形具有良好的适应性。用 Belytschko-Tsay 薄壳单元的 Barlat 三参数模拟结果进一步验证了6061铝合金轿车复杂覆盖件数值模拟的有效性和可行性,其结果可为6061铝合金板材的冲压成形工艺的设计提供依据。     

双曲覆盖件大位移抗凹刚度分析

应用几何非线性有限元方法对汽车双曲覆盖件的凹陷挠曲过程进行了分析计算，建立了大位移阶段载荷和位移的定量关系，与试验结果符合良好，提出了双曲覆盖件大位移抗凹刚度定量评估指标和检验准则，可用于预测和综合评价双曲覆盖件的大位移抗凹刚度，为汽车车身覆盖件的优化设计、合理选材和优化工艺提供理论依据。     

车身覆盖件冲压成形动态仿真的研究进展

概括了车身覆盖件冲压成形动态仿真所涉及的技术环节,如材料模型、几何模型、有限元方法、接触和摩擦问题、原始坯料现状、模具系统和工艺参数．综述了在这些技术领域的研究进展．简要介绍了国内在车身覆盖件冲压成形动态仿真工业应用研究方面的最新成果,讨论了在应用研究中仍存在的问题和进一步的研究发展方向．     

基于参数化设计的乘波飞行器概念设计

基于飞行器外形参数化设计,通过分析乘波构型外形设计参数,结合飞行器前体/进气道一后体/喷管一体化设计思想,进行了乘波机的概念设计研究。在性能计算中,对生成的乘波飞行器进行了设计点和非设计点包括升力、粘性阻力、波阻和升阻比、容积效率等各主要性能指标在内的性能计算。通过性能验算初步论证了本文进行的乘波飞行器外形参数化设计方案是可行的,所提出的参数化体系可以进一步为优化设计工作所利用。     

具有大量椭圆随机分布区域的数值模拟及应用

利用椭圆的参数方程,首先给出平面上的点位于椭圆内部与外部的判别条件,再把计算点到椭圆距离问题,化为一个求最值问题,使得可以用搜索法较快地得到有效的近似解,从而得到一个新的产生具有大量椭圆随机分布区域的方法,基本思想是：（1） 对于模拟区域内随机生成的点,先判断该点是否在所有已生成椭圆的外部,若是,计算它与所有已生成椭圆边界的距离;（2） 如果所求的距离大于或等于欲生成的椭圆的长半轴,则以该点为中心,生成一个新的椭圆。这样,不必用一个多边形覆盖来判别椭圆之间是否相交或重叠,可以使生成的椭圆与椭圆之间的距离更小一些（甚至可以是零）,从而提高了模拟区域中椭圆的密度。试验表明,针对混凝土,可以在比较短的时间内,按3级配生成骨料含量可高达70%以上的模拟试件,按2级配生成骨料含量可高达60%以上的模拟试件。对所生成的混凝土试件,做了简单的加载力学实验。计算结果表明,该方法生成的模型能够满足力学分析的需要;进一步,基于椭圆随机分布区域,使用椭圆作为覆盖,建立了高含量的参数化不规则骨料模型试件。     

冻土屈服面与屈服准则的研究

基于广义塑性力学,分析了理想塑性冻土屈服面的一些具体特性,对冻土的体积屈服面进行了比较详尽的探讨.通过对已有屈服函数Matsuoka-Nakai屈服准则的修改,提出了一个冻土屈服函数,并对此函数进行了具体研究.通过和试验数据的对比,验证了所提出屈服函数的正确性,所提出的函数含有三个参数,随着温度的不同对冻土屈服面的形状和大小都有重要的影响.     

含水层参数识别的正则化方法

采用正则化最小二乘方法研究了含水层参数识别问题．通过合理选取正则化参数能够解决参数识别中的不稳定问题．同时通过合理布置水头观测点的位置和补充流量条件解决了参数识别中的唯一性问题．数值计算结果表明,在水头观测误差为1cm～2cm的条件下,参数识别结果的误差不超过1％．     

一种基于数据库描述的电文参数通用解算方法

卫星导航电文参数解算通常采用硬编码方式实现,电文格式、参数编排、参数系数等信息均内嵌在程序代码中,代码可读性、可维护性和可扩充性差。为解决基于超帧、主帧和子帧的固定帧结构的电文参数通用解算问题,提出了一种采用数据库描述电文帧格式、电文参数编排方式以及电文参数结果定制的方法。设计了电文参数通用解算算法以及时间阈值判断算法,通过数据库配置实现不同格式导航电文参数的解算,参数结果根据数据库配置控制输出。采用实际接收的电文进行了测试,结果表明,所提出的方法具有良好的通用性,正确解算了GPS LNAV电文、北斗D1电文和北斗D2电文等3种导航电文参数,电文参数解算实现100%覆盖,参数结果组合输出100%可配置,电文参数增加、删除和修改等完全自适应,避免了电文帧丢失、电文参数更新造成的同一组参数不匹配问题。     

结构频率误差修正参数的最优选取问题

利用摄动理论和广义逆理论，研究了结构固有频率随机误差的修正及修改参数的选取问题，提出了理想修改参数、最优修改参数和最优修改参数组的概念，讨论了如何选取修改参数才能使结构修改后频率误差均方值的数学期望最小，并得到了该最小值的表达式，数值例子说明了方法的实用性和有效性。     

同相气泡耦合特性实验研究

设计实验, 利用电火花打火生成气泡来研究两个气泡之间以及两个气泡与自由面的相互作用, 在实验过程中, 精确控制打火电路, 使两个电火花气泡的生成时间间隔控制在67\mus以内, 实现了气泡的同相生成. 大量实验后发现, 两气泡相互作用过程中可能会出现融合、蘑菇状气泡、对射流、射流方向逆转、反向射流等现象, 自由面附近不同安置方式的两同相气泡会出现不同的脉动形式. 通过系列实验提出了气泡之间的无量纲距离、无量纲周期差等参数来描述气泡耦合特性, 为气泡群的相互作用提供实验依据.}      

离心风机叶片型线的一种二维逆命题简便设计方法

由于加工工艺和生产成本等因素的影响，离心风机中至今仍普遍采用二维叶片。本文方法通过控制叶轮内相对速度Ｗ沿平均流线ｍ的分布（Ｗ－ｍ分布），使气流相对速度在流动过程中按照设计要求的规律均匀变化，在叶轮回转面上设计出前向或后向叶片型线。为提高设计质量，可将叶轮子午面盘盖型线的设计与回转面上叶片型线的设计联系起来，使二者共同满足控制Ｗ－ｍ分布的需要。设计过程中可同时计算出叶片负荷供修改Ｗ－ｍ分布时参考。本     

结构优化半解析灵敏度及误差修正改进算法

提出结构半解析灵敏度分析及其针对刚体位移的误差修正方法的改进算法, 构建灵敏度分析与误差修正项可分离形式. 该方法实现简便, 数值精度不受摄动步长与单元数目的影响. 首先从总体角度推得静力问题的误差修正半解析灵敏度分析方法, 提出了位移误差修正灵敏度列式, 并给出算法实施途径; 然后将此思路推广于自振频率、屈曲临界载荷问题, 提出了相应的计算步骤. 随后, 给出梁单元与壳单元误差修正项的具体推导方法, 并分别使用两种单元构建有限元模型进行算例测试. 结果表明, 该方法适用于多种分析类型, 数值精度不受单元数目与摄动步长的影响. 由于灵敏度分析与误差修正项可以分开计算, 该方法支持将误差修正项直接叠加于灵敏度求解结果进行误差修正, 使已有灵敏度分析程序得到充分利用. 尤其对于复杂工程结构的优化设计, 特别是形状优化设计以及尺寸、形状混合优化设计, 相比于原误差修正方法, 实现更为简便, 效率有所提升, 能为半解析灵敏度分析方法及其程序实现提供新的思路.      

一种快速稳健的并行多块结构动网格方法

为解决传统网格处理方法不能满足复杂外形在大设计空间内进行优化时对网格质量的要求的问题,提出了一种并行多块动网格方法,该方法基于初始外形的多块结构网格,根据优化过程中个体外形与初始外形拓扑结构相近的特性,利用体样条插值方法来拟合多块结构网格各块顶点的位移,得到几何外形变化后的拓扑结构,再利用无限插值方法并行地移动初始外形多块结构网格的边、面和块内的网格点,进行光顺处理后得到变形后几何外形的空间网格;该方法在保证网格质量的同时,可以极大地提高网格生成效率,本文以某翼身组合体为例结果表明,该方法在大设计空间的复杂外形设计问题中具有很强的实用性。     

基于非局部效应和表面效应的输流碳纳米管稳定性分析简

应用非局部黏弹性夹层梁模型分析双参数弹性介质中输送脉动流碳纳米管的稳定性. 新模型中同时考虑了由管道内、外壁上的薄表面层引起的表面弹性效应和表面残余应力，经典的欧拉梁模型因此通过引入非局部参数和表面参数得到了改进. 用平均法对其控制方程进行求解，得到了管道稳定性区域. 数值算例揭示了纳米材料的非局部效应、表面效应及两个弹性介质参数对管道固有频率、临界流速和动态稳定性的复杂影响，结论可为纳米流体机械的结构设计和振动分析提供理论基础.     

Beating capillarity in thin film flows

The combination of substrate unevenness and capillarity is known to induce far‐reaching perturbations at the free surface of thin liquid films. These might be undesired and this paper explores the possibility to control the free surface of thin liquid films to give it a prescribed profile by a suitable design of the underlying substrate. This corresponds to the inverse of the widely studied forward problem, which considers the effect of substrate unevenness on a free surface. Assuming that the steady free surface profile can be described by the lubrication approximation, this optimal control problem is shown to be governed by a first‐order partial differential equation, which is solved numerically using the method of characteristics. The proposed method is successfully tested for a range of desired free surface profiles and the domain of existence of a solution to the inverse problem is probed. Expectedly, it is shown that, owing to surface tension, not all free surface profiles can be achieved but in some cases capillarity can be beaten and a prescribed free surface profile obtained. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于自适应直角网格的二维全速势方程有限体积解法A finite volume method for 2D Full-Potential equation on adaptive Cartesian grids

为满足亚声速和跨声速飞机概念设计中快速气动计算的需求,研究和发展一种基于自适应直角网格的非线性全速势方程有限体积解法。要点如下。（1）在几何自适应直角网格的基础上,使用结合单元融合的网格切割算法处理物面边界,提出一种修正非贴体切割网格的方法。（2）采用隐式格式结合GM RES算法求解该非线性位流方程,针对流场的自适应来捕捉激波。（3）采用镜像法处理物面边界处的无穿透条件,并提出解析的方法来修正镜像单元的值。（4）针对直角网格的特点,提出在库塔线上插入库塔单元的方法施加库塔条件。NACA0012翼型绕流的算例结果表明,该方法用于亚声速和跨声速气动计算能得到令人满意的结果,且自动化程度高、收敛速度快。     

基于信息融合技术的结构模型修正研究

提出基于信息融合技术的结构模型修正法.在概率思维条件下,采用二次响应面代替有限元模型,通过调整融合系数实现先验信息和实测信息的融合,并利用响应面自身特性和精度要求进行迭代修正.该方法计算量小,程序化高,易于工程应用,还可推广至非线性等复杂情况.某抽水蓄能电站地下厂房结构的有限元模型修正结果验证了该方法的有效性.     

A modified stiffness spreading method for layout optimization of truss structures

The stiffness spreading method (SSM) was initially proposed for layout optimization of truss structures, in which an artificial elastic material of low modulus is uniformly distributed in the design domain to create connections between discrete members. In this paper, a modified stiffness spreading method is proposed by replacing the artificial elastic material with auxiliary bars to connect real members of the truss structure. Since the background continuum mesh for the elastic material is no longer required, the computational cost is significantly reduced. Like SSM, the new method is advantageous in that an initial design may consist of disconnected bars allocated in the design domain, and mathematical programming methods can be applied for the efficient solution of the formulated optimization problem. A number of solution strategies are also developed to achieve more practical designs with lower computational cost. Numerical examples of both 2-D and 3-D truss structures are presented to demonstrate the feasibility, robustness and effectiveness of the proposed method.     

A compatible mixed design and analysis finite element method for the design of turbomachinery blades

In this paper the development of a compatible mixed design and analysis method is presented for the quasi-three-dimensional finite element blade-to-blade program FINSUP. The method consists of two parts. The first is concerned with a method of modelling changes to a blade shape using a surface transpiration model. The second is concerned with determining the relationship between the displaced blade surface and the surface velocity distribution. It is shown that with the Newton-Raphson procedure adopted in the method a very efficient manner of introducing the design option is possible. As a consequence the resulting program is fast and completely interactive. A number of examples are given to illustrate how the mixed design and analysis mode can be used in practical blade design.     

基于单纯形寻优的响应面可靠性分析方法

结构可靠度计算常采用经典的响应面法拟合隐式功能函数或高维功能函数,而对于强非线性功能函数的实际工程问题,尽管其能够计算出结构可靠度的结果,但此时多项式响应面的拟合精度不够,很容易造成不收敛的现象。为了解决上述问题,将响应面法与单纯形寻优的思路进行结合来探求一种有效的计算方法。本文利用单纯形算法对每次迭代的验算点进行优化;再以优化后的设计验算点为中心进行取样,利用响应面法循环迭代计算;最后,沿着真实响应面逐渐逼近最终的验算点。该方法能够解决高维非线性的隐式极限状态方程可靠度计算收敛性的问题,可以提高计算精度和计算效率,具有一定的工程适用性。