参与式“汽车人机工程学”课程教学方法研究

"汽车人机工程学"是大连理工大学车辆工程本科专业的必修课程,该课程在结合学校"实施精英教育、培养精英人才"的研究型精英人才培养理念及车辆工程学科特点的基础上,在教学实践中探索以学生为中心的"参与式教学模式",重点研究基于WIKI交互平台及虚拟仿真实验技术等现代网络及计算机技术的高效的师生互动、生生互动参与式教学方式,建立"汽车人机工程学"WIKI教学平台、搭建汽车人机交互虚拟仿真实验课件开发平台。该研究提高了学生学习的主观能动性,培养了学生的创新思维,使他们对"汽车人机工程学"有了更深刻的认识。     

内参型四边形四节点拟协调平面单元

在拟协调框架之下,利用新的内参形函数构造了一个四边形四节点拟协调平面单元. 新的内参位移函数也可以添加到等参单元Q4 中来构造新的内参型等参单元. 新构造的拟协调单元QC6N 具有显式刚度矩阵,因而效率更高. 数值例子表明相比于四节点等参单元,新构造的单元可以提高计算精度和抗网格畸变的能力.      

基于WIKI的“汽车人机工程学”教学方法研究

"汽车人机工程学"课程是车辆工程专业本科生的必修课程。基于大连理工大学精英人才培养理念,根据课程多学科相关性的特点,研究以学生为中心的参与式教学的应用方法及特点。通过应用WIKI交互平台建立了人机工程学课程的师生交互参与式WIKI交互系统。实现贯穿于整个教学周期的透明开放的参与式作业提交和点评机制、高效的课程评价机制,增强学生在教学过程中的参与性。参与式教学方法的应用不仅能提高学生的主观能动性和创新能力,还能使他们对知识的掌握和理解更加牢靠深刻。     

基于微态方法的耦合韧性损伤的弹塑性本构模型

基于广义连续介质力学提出了一个热力学一致性的耦合微态韧性损伤的弹塑性本构模型。该模型遵循Forest的微态方法,在有限变形中提出引入额外的微态损伤因子及其一阶梯度以考虑材料的内部特征尺度。通过广义虚功原理得到了微态损伤的补充控制方程,对亥姆霍兹自由能进行扩展,得到了新的包含微态损伤变量的损伤能量释放率,在微态损伤的正则化作用下,采用隐式迭代更新局部损伤和应力等状态变量。基于Galerkin加权余量法,推导了以传统位移和微态损伤为基本未知量的有限元列式。利用该数值模型,对DP1000材料的单向拉伸实验和十字形零件的冲压实验进行了应变局部化与材料断裂的有限元分析。结果表明,该微态弹塑性损伤模型可以得到一致的有限元模拟响应曲线并收敛到实验曲线,从而避免发生网格依赖性问题。     

板材三维曲面翻边的逆成形预示与修边线确定

基于全量塑性理论和考虑任意形状压料面影响的一步成形有限元逆算法,提出一 种板材三维曲面翻边成形和三维修边线的快速模拟方法,能够真实模拟三维翻边过程,进而 高精度地确定翻边高度和修边线轮廓形状. 收缩和伸长两种典型的翻边成形模拟结果与基于 增量塑性理论的有限元正算法比较,表明了该方法的有效性和高效率.     

基于流动理论的板材多步成形模拟方法

为克服一步逆成形法忽略变形历史而导致最终零件应力估计不准的问题,提出了通过引入构造的若干中间构型以反映变形历史的多步成形模拟方法,实现了对最终零件的应力精确评估.该方法通过求解二次规划模型,并筛选接触节点的方式构造一般三维的中间构型滑移约束曲面,之后采用滑移曲面合适位置物质点映射的方法生成中间构型的初始解,并结合基于流动理论的局部积分和滑移曲面运动约束更新应力使得中间构型趋于平衡状态.对汽车弹簧盒支座零件的数值模拟分析表明,通过引入的中间构型,该多步成形模拟方法借助拟最小面积法和接触节点集合选择改善滑移曲面侧壁,可以显著地提高对成形零件的应力评估精度.     

各向异性对平板裂纹扩展路径的影响研究

近场动力学理论克服了经典连续介质力学在模拟裂纹扩展方面的不足。本文基于微梁键构建了一般各向异性近场动力学平面模型,并探讨了各向异性对于裂纹扩展路径的影响。首先,建立一般各向异性的微梁键,并基于插值法建立了一般各向异性近场动力学平面模型的应变能密度表达式;然后,利用应变能密度互等原理求解出近场动力学平面本构模型的一般各向异性参数;最后,通过带初始切口的平板断裂实验研究了不同各向异性参数对于平板裂纹扩展路径的影响。     

基于MVC模式的冲压模具CAE系统构架设计

研究了MVC模式在冲压模具CAE系统构架设计中的运用,解决了MVC模式本身所固有的一些缺点,使其更适于CAE系统构架的设计,同时给出了基于MVC模式的CAE系统构架的核心UML框图.     

基于一步逆成形有限元法的约束展平算法

为了展平成形后的工件或修正初始毛坯构形,提出了一种基于一步逆成形有限元法的约束展平算法[Constrained Unfolding Algorithm based on one-step inverse FEM(Finite Element Method),简称CUA].CUA将展平或修正过程考虑为一个约束优化问题,然后采用适用于约束问题的有限内存拟牛顿法L-BFGS-B来求解.分别列举了带约束地展平成形工件、带约束地修正初始坯料以及无约束地展平最终构形几个典型实例,它们成功地消除了成形工件展平后的打折单元,提高了初始毛坯构型的质量.这些例子验证了CUA既可以求解约束问题,也可以求解无约束问题,并且具有占用内存小、计算速度较快和精度较高的优点,可以为设计者在产品设计阶段提供便利.     

基于微态方法的耦合韧性损伤的弹塑性本构模型

基于广义连续介质力学提出了一个热力学一致性的耦合微态韧性损伤的弹塑性本构模型。该模型遵循Forest的微态方法,在有限变形中提出引入额外的微态损伤因子及其一阶梯度以考虑材料的内部特征尺度。通过广义虚功原理得到了微态损伤的补充控制方程,对亥姆霍兹自由能进行扩展,得到了新的包含微态损伤变量的损伤能量释放率,在微态损伤的正则化作用下,采用隐式迭代更新局部损伤和应力等状态变量。基于Galerkin加权余量法,推导了以传统位移和微态损伤为基本未知量的有限元列式。利用该数值模型,对DP1000材料的单向拉伸实验和十字形零件的冲压实验进行了应变局部化与材料断裂的有限元分析。结果表明,该微态弹塑性损伤模型可以得到一致的有限元模拟响应曲线并收敛到实验曲线,从而避免发生网格依赖性问题。