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Three-dimensional Simulation of Reverberation Chamber Using Finite-element Time-domain Method 被引量：1
1
作者 DU Lei WANG Song +2 位作者 CUI Yaozhong WANG Qingguo PAN Yun 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期2889-2893,共5页
关键词 三维模拟 时域法 有限元 混响室 几何建模 标准偏差 雷达散射截面 低频响应
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时频电磁法三维自适应有限元正演及含油储层灵敏度分析研究
2
作者 李宗杰 蔡盼盼 +3 位作者 李清坤 秦策 高文龙 王绪本 《石油地球物理勘探》 北大核心 2025年第3期806-816,共11页
时频电磁法在油气勘探领域应用非常广泛。三维正演模拟能够获得地下三维电性结构的电磁响应,是电磁数据定性解释和电磁勘探观测系统设计的重要工具,也是三维反演的基础。利用时频电磁三维自适应有限元正演模拟算法,求解电场需满足的二... 时频电磁法在油气勘探领域应用非常广泛。三维正演模拟能够获得地下三维电性结构的电磁响应,是电磁数据定性解释和电磁勘探观测系统设计的重要工具,也是三维反演的基础。利用时频电磁三维自适应有限元正演模拟算法,求解电场需满足的二阶偏微分方程,并基于电磁场连续性条件估计后验误差,据此指导网格自适应加密,实现电磁响应的高效、精确模拟。相比传统正演方法,该方法能够在保证计算精度的前提下,有效减少计算量。通过数值算例验证算法的计算精度和效率,然后对油气模型进行模拟,分析时频电磁响应对储层的灵敏度。该研究为利用时频电磁法进行油气勘探提供了重要的参考。 展开更多
关键词 时频电磁法 三维正演 自适应有限元 油气勘探 电磁响应
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轨道交通涡流制动器三维电磁模型与性能分析
3
作者 吕刚 韩天宇 《北京交通大学学报》 北大核心 2025年第4期52-62,共11页
针对计算轨道交通涡流制动器(EddyCurrentBrake,ECB)制动力的问题,提出一种三维电磁模型,并对其制动性能受不同参数的影响进行分析.首先,采用等效磁路法和麦克斯韦方程组推导出静态气隙磁密的表达式.分析横向边缘效应对制动力的影响,推... 针对计算轨道交通涡流制动器(EddyCurrentBrake,ECB)制动力的问题,提出一种三维电磁模型,并对其制动性能受不同参数的影响进行分析.首先,采用等效磁路法和麦克斯韦方程组推导出静态气隙磁密的表达式.分析横向边缘效应对制动力的影响,推导出导体板电导率修正系数的表达式.建立等效涡流密度模型,推导出气隙磁密和涡流密度的表达式.然后,分析纵向边端效应对制动力的影响,推导出附加气隙磁密的表达式,并结合涡流密度与气隙磁密之间的关系推导出制动力的表达式.最后,根据上海TR-08型高速磁浮列车ECB的设计参数搭建三维有限元模型来验证三维电磁模型的准确性,应用三维电磁模型分析不同参数对制动性能的影响.研究结果表明:三维电磁模型与三维有限元模型计算结果的最大误差为5.18%,平均误差为2.35%,验证了三维电磁模型的准确性;制动力随速度增加而先增大后减小,其变化曲线具备线性、临界、衰减和平缓4种特征,附加制动力随速度增加而增大;适当加宽导体板能有效削弱横向边缘效应的影响;制动力随励磁绕组安匝和初级铁芯宽度增加而增大,随导体板的电导率和磁导率及初级极距的增加而先增大后减小;制动力随气隙厚度增加而减小,峰值制动力对应的速度将增大;导体板厚度减小,制动力增长变缓慢;无论是增加气隙厚度,还是减小导体板厚度,均能使制动性能更平稳. 展开更多
关键词 涡流制动器 三维电磁模型 有限元法 制动性能
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刚性接触网-受电弓系统快速仿真方法 被引量：1
4
作者 陈龙 刘志刚 +3 位作者 段甫川 胡泽尧 徐钊 陈可 《西南交通大学学报》 北大核心 2025年第2期434-444,共11页
针对当前刚性接触网-受电弓系统有限元模型仿真速度慢、计算时间成本高的问题,对采用三维接触算法的弓网仿真方法与流程进行改进.首先,采用中心差分思想,将求解弓网接触副相对运动速度时需迭代计算的方程转换为可直接计算的显式方程;然... 针对当前刚性接触网-受电弓系统有限元模型仿真速度慢、计算时间成本高的问题,对采用三维接触算法的弓网仿真方法与流程进行改进.首先,采用中心差分思想,将求解弓网接触副相对运动速度时需迭代计算的方程转换为可直接计算的显式方程;然后,将刚性接触网在静平衡处进行线性化处理,以避免刚度矩阵组装耗时,并加快刚性网内力计算;其次,对弓网接触状态进行惰性判断以减少计算量;最后,对本文所提快速仿真方法在不同情况下的计算效率与精度进行分析.研究结果表明:在30跨8 m跨距的刚性接触网-受电弓仿真算例中,快速仿真方法相比标准仿真方法节省97.67%的仿真时间,且接触力结果最大偏差仅为0.48%;随着模型规模的增大,其节省的时间迅速增加,计算效率优势愈发显著,同时接触力结果偏差均小于1.00%;随着运行速度的提高,所节省的时间占比基本不变,接触力结果偏差略有增大趋势,在230 km/h以下的速度工况中,接触力标准差偏差均小于1.00%. 展开更多
关键词 刚性接触网 有限元方法 计算效率 绝对节点坐标法 三维接触
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基于考虑变形效应的土-水特征曲线求解非饱和地基动力响应 被引量：1
5
作者 胡静 金林廉 +2 位作者 吕志豪 张家康 边学成 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第2期397-406,共10页
为研究移动荷载作用下的非饱和地基动力响应,在传统V-G土-水特征曲线模型的基础上,建立了考虑变形效应的土-水特征曲线模型,并基于该模型推导了新的非饱和土动力控制方程,从而完整描述非饱和土在受动力作用下的水-力耦合作用。进一步的... 为研究移动荷载作用下的非饱和地基动力响应,在传统V-G土-水特征曲线模型的基础上,建立了考虑变形效应的土-水特征曲线模型,并基于该模型推导了新的非饱和土动力控制方程,从而完整描述非饱和土在受动力作用下的水-力耦合作用。进一步的,采用2.5维有限元法对控制方程进行求解,求解结果分别与单相弹性介质,双相饱和介质和三相非饱和介质的解析解进行对比,均验证了该求解方法的准确性;不同介质模型的计算耗时分析表明2.5维有限元法是目前求解多孔介质动力问题的一种优势算法。通过数值分析发现,采用传统的、未考虑变形效应的土-水特征曲线会低估非饱和地基的振动强度。 展开更多
关键词 非饱和土 2.5维有限元法 动力响应 土-水特征曲线 水-力耦合
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WRRB轮轨滚动行为模拟试验台轮轨高频动态模拟特性初探
6
作者 罗易飞 赵鑫 +2 位作者 温泽峰 黄双超 周志军 《铁道学报》 北大核心 2025年第1期54-62,共9页
为研究WRRB轮轨滚动行为模拟试验台的高频动态模拟特性,利用Ansys/LS-DYNA建立试验轮轨和我国服役轮轨的瞬态滚动接触有限元模型。模型充分考虑轨下离散支承和系统结构高频振动,集成基于罚函数的“面-面接触算法”、轨面不平顺模型、T... 为研究WRRB轮轨滚动行为模拟试验台的高频动态模拟特性,利用Ansys/LS-DYNA建立试验轮轨和我国服役轮轨的瞬态滚动接触有限元模型。模型充分考虑轨下离散支承和系统结构高频振动,集成基于罚函数的“面-面接触算法”、轨面不平顺模型、Tγ磨耗模型。对比二者在平顺条件和典型高频激励(轨面单个凹坑和波磨)下的轮轨力、接触应力、钢轨磨耗深度,结果表明,试验轮轨在比例载荷作用下能定量模拟服役轮轨的滚动接触行为,但由于轮轨截面几何、悬挂结构、驱动方式等因素的影响,二者存在以下差异:试验轮轨在零横移时也具有约0.12倍静轮重的横向力,法向接触应力偏低,切向接触应力和钢轨磨耗量偏高;轨面短波不平顺激励下的动态轮轨力偏低,车轮滚出凹坑后轮轨力衰减得更快,波磨引起的轮轨“拍”振不明显,但钢轨磨耗深度平均值和峰-谷值均偏高,有利于实物试验时加速轨面不平顺演变。利用该试验台模拟直线或大半径曲线运行工况时应注意以上差异,并考虑加装车轮悬挂与侧滚装置。 展开更多
关键词 缩尺车轮-环轨 有限元法 短波不平顺 瞬态滚动接触 相似性
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山地齿轨列车轮对-轨道系统瞬态滚动接触模拟研究
7
作者 郏殿祥 么超凡 +3 位作者 杨吉忠 陈志辉 赵鑫 温泽峰 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第9期3942-3956,共15页
一般铁路轮轨黏着牵引受限于黏着极限,爬升坡度有限,齿轨列车以齿轮齿条啮合驱动提供更大牵引力,可爬升上山地更大坡度。基于显式有限元法,建立120‰平直坡道山地齿轨列车轮对−轨道系统瞬态接触有限元分析模型,将结构几何、弹性变形和... 一般铁路轮轨黏着牵引受限于黏着极限,爬升坡度有限,齿轨列车以齿轮齿条啮合驱动提供更大牵引力,可爬升上山地更大坡度。基于显式有限元法,建立120‰平直坡道山地齿轨列车轮对−轨道系统瞬态接触有限元分析模型,将结构几何、弹性变形和系统振动等复杂因素考虑在内,瞬态接触由基于罚函数的“面−面”接触算法求得,于时域内重现齿轮驱动模式下齿轨列车与轨道间瞬态动力相互作用模拟。基于设计型面,分析不同牵引力与运行速度下轮轨接触/轮齿啮合力、齿面应力及接触斑内相对滑移等的时变规律,提出基于解析有限元法的齿轮齿条系统动态时变啮合刚度求解方法,通过与渐开线齿轮特性和解析法啮合刚度结果对照验证了模型的可靠性。研究结果表明:列车在齿轮驱动模式下平稳运行时,坡道法向力主要由轮轨接触提供,牵引力全部由轮齿啮合提供,轮齿啮入啮出冲击给系统以持续性动态激励,从而制约着齿轮牵引模式下的列车最高运行速度。轮齿啮合刚度因单/双齿啮合转变而呈现周期性变化,齿轮侧啮合刚度比齿条侧更大,齿条离散支撑造成了齿条侧啮合刚度呈现另一个相对低频的周期性变化,齿轮齿条总啮合刚度在1600 MN/m和600 MN/m间动态波动。啮合力、接触面积、齿面应力以及啮合刚度均与牵引系数正相关,牵引系数从0.1增至0.3,齿面接触面积均值增加20%,总啮合刚度均值仅增加4%。未来可进一步在本模型中引入齿面磨耗和疲劳损伤,为研究非理想齿形下轮对−轨道系统瞬态啮合行为提供有效分析工具。 展开更多
关键词 动态时变啮合刚度 齿面应力分布 山地齿轨列车 轮齿瞬态啮合 显式有限元法
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基于2.5D FEM-MFS的高铁盾构隧道车致振动传播机制及环境响应研究
8
作者 徐晨 肖明清 +3 位作者 薛光桥 何应道 徐巍 王春晖 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第7期1260-1271,共12页
为在城市密集区的高铁选线及环境振动评价提供理论依据,明确高铁盾构隧道车致振动对沿线环境的振动影响特征与规律,采用基于2.5D有限元-基本解方法(2.5D FEM-MFS)的车致环境振动预测模型,以设计车速为350 km/h、外径为13.8 m的高铁盾构... 为在城市密集区的高铁选线及环境振动评价提供理论依据,明确高铁盾构隧道车致振动对沿线环境的振动影响特征与规律,采用基于2.5D有限元-基本解方法(2.5D FEM-MFS)的车致环境振动预测模型,以设计车速为350 km/h、外径为13.8 m的高铁盾构隧道为研究对象,通过轮轨耦合动力学与波数域场耦合分析,揭示典型工况高铁盾构隧道车致振动振源及传播规律。研究结果表明:1)高铁盾构隧道振动呈现显著的频段分化特征,30 Hz以下低频振动以围岩剪切波形式传播(波速为734 m/s),30~70 Hz频段为管片-围岩协同振动,80 Hz以上高频振动由管片弯曲波主导(波速为1 066 m/s或2 000 m/s);2)隧道内Z振级从轨道板处80.9 d B衰减至拱顶47.6 d B,隧道拱顶两侧因高阶振型出现55 d B局部放大;3)地表振动呈现非单调空间衰减特性,存在局部振动放大现象,最大Z振级46.7 d B出现在距隧道中线32 m处,满足Ⅰ类振动功能区限值要求,最大速度为1.73μm/s,满足VC-E级精密仪器容许标准;4)与典型地铁环境振动工况相比,高铁盾构隧道内具有Z振级较低、地表环境振动高频分频振级较低,但随距离衰减缓慢的特征。 展开更多
关键词 高铁地下线 盾构隧道 环境振动 2.5D有限元-基本解方法
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考虑非线性滞后的大功率超磁致伸缩换能器场路耦合瞬态模型
9
作者 李湖胜 高兵 +2 位作者 赵能桐 何志兴 罗安 《电工技术学报》 北大核心 2025年第19期6180-6191,共12页
大功率超磁致伸缩电声换能器具有能量密度高、输出力大等优越性能,在主动声呐探测、资源探测等领域广泛应用,构建其瞬态模型是装备优化设计的关键。但因超磁致伸缩换能器具有电-磁-机-声多场耦合的特点,其输出呈现复杂的非线性动态滞后... 大功率超磁致伸缩电声换能器具有能量密度高、输出力大等优越性能,在主动声呐探测、资源探测等领域广泛应用,构建其瞬态模型是装备优化设计的关键。但因超磁致伸缩换能器具有电-磁-机-声多场耦合的特点,其输出呈现复杂的非线性动态滞后行为,且现有模型难以描述换能器的非线性瞬态特性。因此,该文在考虑超磁致伸缩材料非线性磁滞的基础上,提出能快速准确表征换能器瞬态特性的“场-路”耦合模型构建方法。基于“模块化”建模思想,构建计及非线性滞后影响的电-磁-机等效电路子模块和机-声瞬态场子模块,以表征换能器的电流-位移动态滞后响应和瞬态声压特性。最后,研制谐振频率为500 Hz、最大声源级大于206 dB的换能器样机,并进行了实验测试,结果表明:模型在400~600 Hz范围内声源级最大误差仅为4.34%,能够有效刻画换能器的瞬态电-声输出特性和发射电流响应等特性。 展开更多
关键词 超磁致伸缩换能器 非线性滞后 瞬态特性 场路耦合 有限元法
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含激发极化效应的地空瞬变电磁直接时间域三维正演
10
作者 杨双燕 齐彦福 +3 位作者 李梓源 舒臣臣 孙乃泉 李貅 《地球物理学报》 北大核心 2025年第1期312-326,共15页
当使用地空瞬变电磁法对诸如铜镍硫化物矿或石墨矿等含有激发极化效应的目标进行探测时,电磁感应信号和激发极化效应相互耦合,导致地空瞬变电磁晚期观测数据出现反号现象,使用传统的数据解释技术无法处理这种信号畸变.为此,本文针对含... 当使用地空瞬变电磁法对诸如铜镍硫化物矿或石墨矿等含有激发极化效应的目标进行探测时,电磁感应信号和激发极化效应相互耦合,导致地空瞬变电磁晚期观测数据出现反号现象,使用传统的数据解释技术无法处理这种信号畸变.为此,本文针对含激发极化效应的地空瞬变电磁直接时间域三维正演算法开展研究.借助微分欧姆定律将Cole-Cole模型完整地引入到时间域控制方程中,对于在此过程中产生的分数阶导数,采用Caputo定义格式对其进行离散,从而建立含激发极化效应的时间域控制方程.然后,使用基于非结构化网格的有限元方法和后退欧拉离散格式,对时间域电场控制方程进行空间和时间离散,实现复杂介质模型含激发极化效应的地空瞬变电磁直接时间域三维正演.通过将本文三维正演结果与极化均匀半空间模型一维半解析解进行对比,验证该算法的准确性.在此基础上,本文对典型极化体模型和复杂矿体模型进行三维正演模拟,并分析极化参数对地空瞬变电磁响应的影响规律. 展开更多
关键词 电性源地空瞬变电磁法 激发极化效应 三维正演 有限元算法 CAPUTO分数阶导数
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地铁小半径曲线钢轨焊缝三维廓形对轮轨冲击响应影响研究
11
作者 曾梓恒 赵炎南 +2 位作者 赵才友 师多佳 王平 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第9期59-71,共13页
在地铁小半径曲线地段,钢轨焊缝容易出现裂纹伤损病害,严重影响行车安全,缩短钢轨寿命。目前,关于二维钢轨焊缝不平顺的相关研究已有很多,但针对钢轨焊缝三维廓形的研究尚未开展。为研究钢轨焊缝三维廓形对轮轨冲击的影响,首先结合BBM... 在地铁小半径曲线地段,钢轨焊缝容易出现裂纹伤损病害,严重影响行车安全,缩短钢轨寿命。目前,关于二维钢轨焊缝不平顺的相关研究已有很多,但针对钢轨焊缝三维廓形的研究尚未开展。为研究钢轨焊缝三维廓形对轮轨冲击的影响,首先结合BBM钢轨粗糙度检测仪和MiniProf轨廓仪对某地铁线路小半径圆曲线上钢轨焊缝三维廓形进行实测,随后通过全轮对三维轮轨瞬态滚动接触模型研究实测焊缝接头处的轮轨滚动接触-冲击特性,并对比分析焊缝三维廓形和二维焊缝不平顺对轮轨冲击响应的影响差异。研究表明:(1)地铁圆曲线地段内轨各焊缝接头处不平顺波形基本相似,而越靠近圆曲线中心的焊缝接头,其不平顺波深越大,外轨具有相同规律,且相比外轨,内轨焊缝波深更大;(2)在内外轨焊缝光带区,焊缝中心处光带宽度最大,光带中心线位置上的焊缝不平顺波深最大,相比二维焊缝不平顺,焊缝三维廓形能更有效地反映钢轨焊接区顶面在纵向及横向上的不平顺特征;(3)在内外轨焊缝区,存在较大的轮轨冲击力,同时,接触斑面积、黏着区面积比例以及接触斑磨耗深度峰值均与垂向轮轨力呈正相关,且内轨接触斑磨耗深度峰值大于外轨;(4)对比二维焊缝不平顺发现施加焊缝三维廓形后,宏观上轮轨冲击力波形无显著变化,但内外轨垂向力峰值分别提高1.9%和2.4%,微观上焊缝区内接触斑滑动区与黏着区划分边界更为模糊,滑动点与黏着点存在交叉分布现象,同时接触斑磨耗分布更为复杂且磨耗深度峰值更大,内外轨最大磨耗深度峰值分别提高12.6%和21.1%。 展开更多
关键词 地铁 小半径曲线 钢轨焊缝三维廓形 轮轨冲击 黏滑分布 磨耗分布 显式有限元法
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电各向异性海底多金属硫化矿地层时域电磁响应模拟与特征分析
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作者 龙刚 沈金松 +1 位作者 苏朝阳 冉尚 《吉林大学学报(地球科学版)》 北大核心 2025年第1期274-288,共15页
海底多金属硫化矿是一种重要的潜在资源来源,可以满足全球对铜、银和金等贵重金属日益增长的需求。由于海底构造崎岖起伏,沉积和成矿环境复杂,对海底多金属硫化矿的探测及资源量的估算仍存在较大困难,尤其是矿物颗粒排列与矿脉定向分布... 海底多金属硫化矿是一种重要的潜在资源来源,可以满足全球对铜、银和金等贵重金属日益增长的需求。由于海底构造崎岖起伏,沉积和成矿环境复杂,对海底多金属硫化矿的探测及资源量的估算仍存在较大困难,尤其是矿物颗粒排列与矿脉定向分布引起的电各向异性,给电磁探测数据的处理解释带来挑战。为此,本文基于拟态有限体积法以及向后Euler差分格式对时域Maxwell方程进行离散,利用直接求解器PARDISO对线性方程组进行求解,实现三维海底多金属硫化矿电各向异性地层的瞬变电磁响应模拟;通过模拟响应研究山丘状沉积环境对瞬变电磁响应的影响,分析沉积层围岩电导率各向异性以及多金属硫化物异常体电导率各向异性的电磁响应影响,对比不同电各向异性地层模型电磁响应的影响差异,得到含金属硫化矿地层的电磁响应模式。响应模拟结果表明:无论是围岩电各向异性还是多金属硫化物电各向异性,均对瞬变电磁响应产生较大影响;围岩电各向异性相较于多金属硫化物电各向异性对电场的影响较小;两种不同电各向异性模型均表现出水平各向异性相较于垂直各向异性对电场影响更大的特点。 展开更多
关键词 瞬变电磁法 三维正演 有限体积法 海底多金属硫化物 各向异性
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基于量纲分析法的水下螺旋桨振动特性分析 被引量：1
13
作者 李解 卢闫 +1 位作者 田晨 李家盛 《船海工程》 北大核心 2025年第4期9-12,共4页
以典型的水下螺旋桨为研究对象,使用量纲分析方法确定密度比、杨氏模量比为水下螺旋桨振动特性关键因素,并使用ABAQUS有限元仿真软件,通过代入多组关键参数的方式,对螺旋桨模型的振动特性进行计算,以验证量纲分析方法所得规律的正确性... 以典型的水下螺旋桨为研究对象,使用量纲分析方法确定密度比、杨氏模量比为水下螺旋桨振动特性关键因素,并使用ABAQUS有限元仿真软件,通过代入多组关键参数的方式,对螺旋桨模型的振动特性进行计算,以验证量纲分析方法所得规律的正确性。结果表明,使用ABAQUS软件计算得到的螺旋桨湿模态频率数值完全符合量纲分析方法所得规律,该规律可为相关人员解决水下螺旋桨振动特性计算问题,提供湿模态频率数值预报帮助。 展开更多
关键词 振动 螺旋桨湿模态频率 量纲分析法 流固耦合 有限元
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大尺寸直拉硅单晶生长的多物理场建模与优化
14
作者 林海鑫 高德东 +3 位作者 王珊 张振忠 安燕 张文永 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第1期17-33,共17页
随着光伏和半导体行业的快速发展,制备更大直径(12英寸及以上,1英寸=2.54 cm)的硅单晶成为趋势,直拉法作为硅单晶最主要的制备方法备受重视。然而在制备大直径和高质量的直拉硅单晶的过程中,随着晶体直径和坩埚尺寸的增加,熔体体积显著... 随着光伏和半导体行业的快速发展,制备更大直径(12英寸及以上,1英寸=2.54 cm)的硅单晶成为趋势,直拉法作为硅单晶最主要的制备方法备受重视。然而在制备大直径和高质量的直拉硅单晶的过程中,随着晶体直径和坩埚尺寸的增加,熔体体积显著增加,热场、流场及应力场的复杂性显著提升,涡流、热浮力和科里奥利力的相互作用会造成熔体流动的强烈湍流和速度、温度波动,出现诸如固液界面温度分布不均,熔体内热对流复杂等问题,从而影响硅单晶中的缺陷分布。因此,如何实现对工艺参数的控制,以获得理想的大直径硅晶体具有重要的研究意义。本文针对实际生产的滞后性和成本问题,建立了可以实时预测、动态控制和优化工艺参数的40英寸热场制备18英寸硅单晶棒的二维轴对称全局数值模拟模型,考虑了坩埚深度及热传导路径的延长,在主加热器的基础上,增加底部加热器,采用有限元法逐一分析晶体转速、坩埚转速、气体压强的变化对单晶硅热场和硅晶体生长的影响,包括固液界面形状、温度梯度、V/G值、氧浓度及缺陷分布等。通过多次仿真实验,获得了一组较为合适的工艺参数组合:晶体转速15 r/min、坩埚转速5 r/min、炉内气压1200 Pa,可使固液界面温度梯度较小,且温度分布更加均匀,有效避免了过度湍流化。进一步采用制备18英寸硅单晶棒的验证实验及性能检测发现,采用仿真所得最优工艺参数组合生产的硅单晶棒能将成晶率提升至87.44%。这组针对18英寸硅单晶棒的最佳工艺参数组合(包括晶体转速、坩埚转速及炉内气压等)经过精细优化,主要基于大尺寸(12英寸及以上)直拉硅单晶生长过程中热场和流场的复杂性,对大尺寸硅单晶具有较好的适应性,但在更小尺寸(如4、6或8英寸)的硅单晶生长中,由于热传递和气流扰动的不同,最佳工艺参数组合可以作为参考,但还需要进行具体条件下的验证和调整。本研究建立的数字化模型能够准确预测并优化大尺寸直拉硅单晶的生长过程,提质降本,具有实际应用前景。 展开更多
关键词 硅单晶 直拉法 二维轴对称 有限元法 工艺参数 数值模拟 数字化模型
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高速刀柄—刀具系统动力学建模及其仿真方法研究
15
作者 杨劲威 沈春根 +1 位作者 戴欣雨 潘云龙 《工具技术》 北大核心 2025年第8期99-104,共6页
提出一种结合二维耦合三维循环对称模型的新型仿真方法来分析高速机床主轴—轴承—刀具系统的动力学特性。该方法基于有限元法,集成二维傅里叶多谐波与三维循环对称建模技术,实现对机夹立铣刀系统动态响应的精确预测。研究表明,该方法... 提出一种结合二维耦合三维循环对称模型的新型仿真方法来分析高速机床主轴—轴承—刀具系统的动力学特性。该方法基于有限元法,集成二维傅里叶多谐波与三维循环对称建模技术,实现对机夹立铣刀系统动态响应的精确预测。研究表明,该方法不仅显著提高系统动力学特性的计算效率,还为系统设计与故障诊断提供有效的理论支持。通过对刀柄与刀杆接触面的详细分析,验证该方法的实用性与可靠性。模拟分析表明,该方法在处理复杂模型时能够显著提升计算效率和结果的可靠性。 展开更多
关键词 主轴—轴承—刀具系统 有限元法 转子动力学 三维循环对称建模 动态特性
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某自动机接触开关疲劳寿命分析
16
作者 张海洋 王帅飞 +2 位作者 黄观明 刘明敏 贺奇龙 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第S1期264-268,292,共6页
针对某自动机在研制过程中出现接触开关断裂现象,建立自然缺口空间特征及运用有限元方法还原其动态过程;建立了完好和有自然缺口的有限元模型,依据其实际相互作用关系及动态特性进行瞬态动力学分析及疲劳寿命分析。结果表明:自然缺口的... 针对某自动机在研制过程中出现接触开关断裂现象,建立自然缺口空间特征及运用有限元方法还原其动态过程;建立了完好和有自然缺口的有限元模型,依据其实际相互作用关系及动态特性进行瞬态动力学分析及疲劳寿命分析。结果表明:自然缺口的存在降低了结构承受载荷的能力,使接触开关的疲劳寿命降低到4284.1次;采用有限元方法建立贴合实际的三维模型及模拟动态过程,可以精准的预测自然缺口对接触开关使用寿命的影响,适用于工程实践。 展开更多
关键词 接触开关 有限元方法 瞬态动力学 疲劳寿命
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基于有限元的海上风机雷电电磁暂态分析
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作者 张萍 杨晓磊 +3 位作者 张国峰 吴伟强 陈程 李练兵 《高压电器》 北大核心 2025年第2期151-157,164,共8页
风机一旦遭受雷击,机组内部会产生强烈的电磁干扰,影响风机正常运行。为研究雷电击中海上风电机组机舱部位时对风机电子设备造成的电磁影响,文中搭建了基于有限元的海上风机机舱、塔筒及接地体模型,进行海上风机机舱遭受雷击时电磁暂态... 风机一旦遭受雷击,机组内部会产生强烈的电磁干扰,影响风机正常运行。为研究雷电击中海上风电机组机舱部位时对风机电子设备造成的电磁影响,文中搭建了基于有限元的海上风机机舱、塔筒及接地体模型,进行海上风机机舱遭受雷击时电磁暂态分布模拟实验,并提出相应的雷电防护措施。仿真结果显示,雷电击中机舱时塔筒顶部的磁感应强度最大,高达3.24×10^(-4) T,沿塔筒壁向四周逐渐衰减;磁感应强度随接地体所处环境中海水深度的增大而增大;对比风机在海洋环境下首次雷击和二次雷电回击下的电磁场分布,二次雷电流回击比首次雷击产生的磁场幅值小,约为首次雷击的1/4,但其波动更为剧烈。 展开更多
关键词 海上风机 Ansys-Maxwell 电磁暂态分析 偶极子法 有限元
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扣件刚度非线性对波磨区轮轨瞬态滚动接触行为的影响 被引量：4
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作者 徐井芒 梁新缘 +2 位作者 王凯 赵思琪 王平 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期247-255,共9页
WJ-8型扣件橡胶垫板刚度在长期服役过程中表现出非线性特征,静刚度随荷载增加而降低,为提高三维瞬态滚动接触有限元模型计算精确性,本文以LMA踏面车轮及CHN60型钢轨为基础,基于显式积分算法,将以往研究中线弹性扣件转化为非线性扣件,建... WJ-8型扣件橡胶垫板刚度在长期服役过程中表现出非线性特征,静刚度随荷载增加而降低,为提高三维瞬态滚动接触有限元模型计算精确性,本文以LMA踏面车轮及CHN60型钢轨为基础,基于显式积分算法,将以往研究中线弹性扣件转化为非线性扣件,建立考虑扣件刚度非线性特征的三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型,研究刚度非线性对车轮与钢轨波磨间高频动态响应及瞬态接触行为的影响,并重点分析了波磨工况下时频域内轮轨接触力、轴箱加速度的变化信息.结果表明:扣件非线性对轮轨接触力变化影响明显,主要表现为车轮行驶至扣件前端时强振动导致橡胶垫板表现为柔软特性使轮轨接触力减小,车轮行驶至扣件上方时在轴重作用下振动减弱表现为刚硬特性使轮轨接触力增大,轮轨力变化差异最大达到13.1%. 展开更多
关键词 刚度非线性 瞬态滚动接触 波磨 显式有限元法
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钢弹簧浮置板轨道垂向动态特性及对轮轨力的影响研究 被引量：4
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作者 周圣禄 李伟 +2 位作者 周志军 温泽峰 钟文生 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第16期67-76,共10页
钢弹簧浮置板(steel spring floating slab, SSFS)作为一种高等减振轨道广泛铺设于我国地铁线路中,在服役过程中,该轨道在部分线路中出现了钢轨波磨问题,而轮轨动态行为对波磨形成具有较大的影响。为研究该轨道垂向动态特性及其对轮轨... 钢弹簧浮置板(steel spring floating slab, SSFS)作为一种高等减振轨道广泛铺设于我国地铁线路中,在服役过程中,该轨道在部分线路中出现了钢轨波磨问题,而轮轨动态行为对波磨形成具有较大的影响。为研究该轨道垂向动态特性及其对轮轨瞬态力的影响,建立SSFS轨道的三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型,分析在有、无车辆加载下轨道垂向位移导纳特性,模拟钢轨宽频不平顺激扰下轮轨垂向瞬态接触力的响应。结果表明:(1)无车辆加载作用下,SSFS轨道在100 Hz以下(22 Hz、43 Hz、68 Hz等)振动模态表现为钢轨和浮置板共同垂向弯曲,在100~1 400 Hz中高频段表现为钢轨相对浮置板弯曲;(2)车辆加载后,轨道导纳出现59 Hz的P2共振,及64 Hz和72 Hz的轨道整体弯曲振动峰值;(3)柔性轮轨耦合后轨道导纳受到轮对作用影响在364 Hz、489 Hz、623 Hz处出现新峰值,其中,364 Hz、489 Hz为车轮振动模态引起,623 Hz为双轮对干涉引起的钢轨弯曲模态;(4)车辆瞬态通过含60~220 mm波长钢轨不平顺的轨道时,轮轨瞬态垂向接触力在约70 Hz响应最显著,这是由轨道的整体弯曲振动模态被激发引起,该振动是SSFS轨道出现160~200 mm波长波磨的原因。 展开更多
关键词 地铁 钢弹簧浮置板(SSFS) 轮轨瞬态滚动接触 位移导纳 有限元法
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齿轨铁路齿条啮合与轮轨滚动接触间耦合作用机理分析 被引量：2
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作者 王振寰 赵鑫 +4 位作者 范伟 郏殿祥 杨吉忠 梁树林 温泽峰 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期58-67,共10页
针对适于山地轨道交通的齿轨铁路,建立基于显式时间积分的三维齿轨轮对-轨道瞬态接触有限元模型,模型可分析齿轮齿条啮合和轮轨滚动接触间中、高频耦合动力作用。轮对和轨道真实几何,齿轮与车轮轮径差导致“车轮悖论”现象及结构振动等... 针对适于山地轨道交通的齿轨铁路,建立基于显式时间积分的三维齿轨轮对-轨道瞬态接触有限元模型,模型可分析齿轮齿条啮合和轮轨滚动接触间中、高频耦合动力作用。轮对和轨道真实几何,齿轮与车轮轮径差导致“车轮悖论”现象及结构振动等均有考虑,齿轮齿条啮合和轮轨接触采用集成库仑摩擦的“面-面”接触算法求解。对比零和非零轮轨摩擦系数工况,解构“车轮悖论”现象对动态接触的影响。以初步设计的Strub型齿轨铁路为例,分析速度为10 km/h和0‰、240‰、480‰坡度下动态接触现象。结果表明,受齿轮啮合影响,齿条、轮轨接触力均呈现周期性波动,但垂向接触总力和总牵引扭矩分别在重力载荷与牵引扭矩附近波动。“车轮悖论”使齿条垂向力和法向接触应力减小,而轮轨垂向力和法向接触应力增加,齿面切向接触应力与接触斑内滑移区面积相应增加,在坡度240‰下,轮轨摩擦系数由0增至0.2,齿条、轮轨最大法向接触应力由248.69、752.66 MPa增至195.17、757.44 MPa,最大切向接触应力相应由24.48、152.84 MPa变成21.31、2.14 MPa。轮轨接触斑因发生显著蠕滑呈现全滑移。相同速度及摩擦条件下,坡度增加使齿条垂向力和牵引力增加,轮轨垂向力和牵引力减小,接触应力呈同相变化。 展开更多
关键词 齿轨列车 显式有限元法 瞬态接触 接触应力 车轮悖论
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