复合材料结构力学分析CAE软件现状

复合材料结构分析软件是用以分析、设计复合材料结构的重要工具,常用的复合材料结构分析软件包括基于CAD软件发展而来的复合材料分析工具、通用有限元软件自带复合材料分析工具和以Digimat等为代表的专业化复合材料结构分析软件。本文对常用的复合材料分析软件进行了综述,介绍其主要功能,从学术、应用等多方面探讨相关产品的优点及不足;论述了专业化复合材料结构分析软件的特点及功能;分析了复合材料结构分析软件的现状和发展趋势;探讨了复合材料结构力学分析CAE软件在国产化方面所需进一步解决的问题。     

多刚体系统动力学微机通用软件DASRB—数学模型与结构

为适应国内微机拥有较普遍的现状,在微机上运行的多刚体系统动力学分析通用软件DASRB已被开发使用。本文介绍了该软件的数学模型及软件特性。文末给出该软件讨论卫星太阳帆板展开的算例。     

新中国航空事业的先驱者——张阿舟

张阿舟先生是我国著名的航空工程专家、固体力学家、教育家. 在20世纪后半叶,尤其是在新中国工业化初期的艰苦条件下,他面向我国航空工业发展需求,攻坚克难、培养后学,取得了突出成就. 本文全面回顾张阿舟先生的学术生涯, 介绍他在飞机结构强度、结构动力学、工程动力学反问题三个领域的主要学术贡献, 归纳他的治学特点. 文中介绍了张阿舟先生的航空报国情怀,以丰富的事例说明:他在主持新中国第一架飞机静力试验研究中发挥了核心作用, 在开拓我国飞机结构静/动强度等研究领域中发挥了引领作用, 在培养航空、力学领域的优秀人才中发挥了重要指导作用.      

非连续变形计算力学模型的粘弹性分析方法Ⅱ:算例分析

应用作者提出的非连续变形计算力学模型粘弹性分析方法对具体的多体系统在动力外荷载作用下的响应进行了数值模拟，探讨了系统中物体的粘性阻尼对整个系统的变形、应力和接触应力等的影响。与通用软件ABAQUS的计算结果进行了比较研究，两种方法所得到的结果基本一致，但所发展的方法克服了ABAQUS中接触应力分段均匀分布的缺陷，因而所得到的接触应力较为合理，同时也说明了所提出的方法为由刚体、弹性体和粘弹性体所构成的复杂多体系统的数值分析提供了有力的工具。     

结构形状优化设计数值方法的研究和应用

本文论述了连续体结构形状优化设计数值方法的研究和应用进展,讨论了结构模型化、灵敏度分析、优化方法改进、优化实用软件开发以及同CAD技术相结合等问题,介绍了在结构优化设计软件MCADS中采用的方法,并通过工程实例说明了结构形状优化设计的应用及其价值。     

截锥型薄壁结构声振耦合动力特性分析

采用大型通用软件ANSYS,建立截锥型薄壁结构的实体有限元动力学模型,通过与相关实验数据的对比验证了模型合理性。据此,利用无限元模拟自由声场边界,建立声场-截锥型薄壁结构的直接耦合有限元动力学模型。通过数值仿真分析研究了声场中截锥壳结构的振动特性,并讨论了声振动对结构动力特性的影响。研究结果表明:数值仿真结果和截锥壳声振实验数据比较一致。在考虑声场影响后发现:结构位移共振频率值大多有所降低,结构位移共振频率数量显著增多;在低频下,结构位移响应峰值在声场的影响下明显增大;在高频下则明显减小。     

航天任务分析与设计工业软件发展战略分析

航天工业设计软件是我国航天事业当前亟需重点攻克的“卡脖子”技术领域。航天任务分析与设计软件是航天任务全寿命周期的关键软件,是航天工业设计软件体系中主根系软件。本文首先对其中最具代表性的软件产品——美国STK的发展历程、主要功能特点进行总结剖析;在此基础上从模型算法创新、软件协作开发和数字化发展趋势等方面概括STK的发展启示;进一步通过该类软件的特点分析,结合探索实践历程,对国产软件替代的可行性进行分析研判;最后提出了我国自主软件的发展思考和对策建议,包含软件研发模式、软件推广与应用、国家政策支持等方面。     

一种新型并行化有限元结构模态分析集成系统

以成熟有限元软件的模态分析流程和大型稀疏矩阵特征值的并行求解为基础,开发出一种基于大规模并行机的新型有限元结构模态分析系统。通过对串行CAE软件的二次开发,将模态分析过程中计算量最大的特征值求解部分代之以并行计算。针对并行机特性以隐式重启动Lanczos算法为基础,编写了基于MPI的特征值并行求解程序,并通过实际算例验证了并行程序的加速比和扩展性;同时实现并行程序与其它串行分析步骤的无缝集成,使集成系统的界面友好,操作方便。本系统使结构模态分析的规模和速度大幅度提高,以大型CAE软件MSC／NASTRAN为并行化求解器开发平台,在“神威Ⅰ”超级计算机上验证了其可行性和高效性。     

船舶工程中的力学问题

简要介绍了船舶工程的发展概况，重点介绍了船舶工程结构中的一些主要力学问题，包括船舶稳定性、推进的运动与阻力分析、船舶与海洋结构物的水动力学、静动强度问题、介绍了随机响应分析的概率方法和上述结构的可靠性分析，对21世纪船舶工程面临的挑战以及我国在该领域内的发展前景作了展望．     

机抖激光陀螺动力学分析及优化设计

利用有限元分析软件ANSYS,建立了机抖激光陀螺有限元模型并进行了模态分析和随机振动分析,通过与试验结果对比,验证了模型的合理性和精确性,指出了现有结构的薄弱环节。利用灵敏度分析技术分析了安装盒底部、四壁和支柱等几何尺寸和约束位置对机抖激光陀螺固有频率的影响。计算表明:影响固有频率的主要因素是安装盒的支柱高度、底面厚度和约束位置,而安装盒四壁厚度对固有频率影响很小。最后对结构进行了优化设计,优化后结构一阶固有频率提高35.7%,二阶以上固有频率提高63%以上。     

航天动力学软件发展评述

航天动力学软件是航天动力学理论与工程实践联通的桥梁,可以显著提高航天任务分析设计效率和水平.国际上已有一系列成熟的软件但多对我国禁运.近年来国内在航天动力学理论研究与工程应用方面均有长足发展,但成熟航天动力学软件方面几乎还是空白.本文从航天任务仿真分析和航天器轨迹优化两个方面综述国际上航天动力学软件的发展情况,着重介绍了典型的开源和商业软件,包括JAT,STK,Freeflyer,POST和ASTOS等.简单评述了国内航天动力学软件的发展情况.总结了各类航天动力学软件的技术特点,给出了对我国研制成熟航天动力学软件的启示和初步建议.     

SURVEY OF ASTRODYNAMICS SOFTWARE DEVELOPMENT

航天动力学软件是航天动力学理论与工程实践联通的桥梁,可以显著提高航天任务分析设计效率和水平.国际上已有一系列成熟的软件但多对我国禁运.近年来国内在航天动力学理论研究与工程应用方面均有长足发展,但成熟航天动力学软件方面几乎还是空白.本文从航天任务仿真分析和航天器轨迹优化两个方面综述国际上航天动力学软件的发展情况,着重介绍了典型的开源和商业软件,包括JAT,STK,Freeflyer,POST和ASTOS等.简单评述了国内航天动力学软件的发展情况.总结了各类航天动力学软件的技术特点,给出了对我国研制成熟航天动力学软件的启示和初步建议.     

有限元瞬态响应分析软件的一种并行开发方法

瞬态响应分析是有限元动力分析的重要内容之一，而串行计算机上运行的有限元软件在解题规模和速度上都受到很大限制。为此，基于系统集成思想对串行有限元软件进行并行开发。分析得出了瞬态响应分析并行开发的重点——位移方程组的瞬态响应，给出了线性方程组并行求解的思路和实现方法。用一个实例系统的实现验证了上述开发思路，从而也为并行应用软件开发探索了一条新的途径；最后对并行求解程序进行了算例验证。     

国内全髋关节置换磨损测试及数值模拟研究进展

髋关节假体磨损及磨损颗粒所导致的无菌性松动是髋关节置换失败的重要原因. 本文作者对国内髋关节磨损研究时采用的运动学与力学曲线以及针对国人测绘的相应曲线进行了差异性分析,并对国内发表的全髋关节磨损体外模拟机测试试验及结果,数值模拟模型及结果进行了总结、对比和分析. 结果显示:1) 国人测绘的运动学与力学曲线不能直接用于全髋关节磨损评估的加载条件,国内关节力的测量方法仍有待进一步改进;2) 国内体外磨损测试的研究结论与国外发表的结论相似,但不同机构间的测试结果存在一定差异;3) 国内髋关节磨损仿真研究还处于起步阶段,仿真计算得到的磨损率普遍低于体外测试结果. 因此,建立基于国人行为力学的磨损评估标准、对磨损模型进行合理优化并采用有限元和骨肌多体动力学相耦合的分析方法对髋关节假体临床前磨损性能进行评估是未来的研究方向.      

并联机器人刚度与静力学研究现状与进展

并联机器人的刚度与静力学分析, 对于机构力学性能研究具有重要的理论价值和意义. 本文围绕杆支撑、绳牵引和钢带传动 3 种结构形式, 详细阐述了国内外并联机构刚度和静力学分析的研究现状. 着重从有限元、解析模型和性能分析 3 方面分析了杆支撑并联机构的刚度研究进展. 讨论了有关绳牵引并联机构中绳拉力、动载荷频率、绳牵引预紧力与刚度、静力学之间关系的研究成果. 根据钢带并联机器人结构的特殊性, 对钢带并联机构的刚度与静力学分析中可能遇到的失稳与振动问题进行了探讨. 最后, 对并联机器人技术发展情况进行总结与展望, 指出随着刚度分析与静力学分析的不断深入, 并联机器人的力学理论将会日趋成熟和完善, 为并联机器人机构优化设计提供更深入、系统的理论依据.      

节理岩体中地下洞室超挖预测

本文着重于岩体中洞室超挖-不稳定楔形体的预测。首先,论述洞室超挖的基本概念、主要原因及评价方法;其次分析和比较目前现有的针对洞室超挖的计算软件及其特征;然后介绍本文作者的计算软件;最后,简单介绍一个计算实例,即从野外地质调查着手,应用数理统计理论评价构成不稳定楔形体的主要地质参数及其模型,推导岩体中洞室超挖预测的一般公式;最后评价构成不稳定楔形体主要地质参数中的主要因素及次要因素,为节理岩体洞室防止超挖及其处理提供依据。     

一般粘弹结构的模态分析

分析了一般粘弹结构特征值问题的特点 ,建立了一般粘弹结构的模态分析方法。与粘弹结构已有的模态分析方法相比 ,该方法通用于更一般的粘弹结构 ,在形式上不涉及粘弹本构关系项 ,并只涉及一种模态向量     

人工髋、膝关节磨损测试标准及模拟试验机研究进展

髋膝关节植入物假体在体内发生摩擦磨损进而造成骨溶解、无菌松动是导致其失效的重要原因之一. 人工髋膝关节磨损试验是对假体材料、设计和加工进行评价的重要形式. 天然髋膝关节承受的运动和载荷十分复杂,研究天然关节在各种行为下的受力和运动范围,并利用专门的髋膝关节模拟器来进行试验和评价,有助于人工关节的设计和耐磨关节材料的发展. 本文中整理了天然髋膝关节的运动范围及载荷,对比了人工髋膝关节假体磨损的国内外标准,总结了主流髋膝关节模拟试验机的结构及主要技术参数,为我国关节行业的研究者提供参考.      

柔性多体系统动力学通用算法研究

柔性多本系统运动学动力学仿真通用软件可广泛服务于工程领域,基于Ｋａｎｅ方程建立一种开发该类软件的一般算法,通过定义的辨识函数解决束识别问题,利用振型描述构件的弹性变形,建立了递推格式的运动学模型,提出了计算偏带度、偏角速度和运动微分方程系数矩阵的“０－１”法,最后给出的算例表明所建立的算法是可行的。