基于响应面法的JMZ型机载锚杆钻机钻臂结构优化

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作者 滕文想 陈慕冉 +1 位作者 张立祥 费树辉 《煤炭工程》 北大核心 2025年第3期217-224,共8页

针对机载锚杆钻机钻臂质量过大会影响机动性和工作稳定性等问题,以JMZ型机载锚杆钻机钻臂为研究对象,采用响应面法进行结构优化。以钻臂的尺寸参数为设计变量,强度和刚度为约束条件,质量为优化目标,采用中心组合设计法,建立响应面模型,... 针对机载锚杆钻机钻臂质量过大会影响机动性和工作稳定性等问题,以JMZ型机载锚杆钻机钻臂为研究对象,采用响应面法进行结构优化。以钻臂的尺寸参数为设计变量,强度和刚度为约束条件,质量为优化目标,采用中心组合设计法,建立响应面模型,分析各变量对钻臂最大等效应力、最大变形和质量的影响规律,运用多岛遗传算法对响应面模型进行寻优求解,得到最优参数组合。结果表明:固定臂内筒截面尺寸对钻臂最大等效应力的影响最大,伸缩臂内筒截面尺寸对钻臂最大变形和质量的影响最大;优化后钻臂强度和刚度均满足要求,钻臂质量下降了7.83%,最大等效应力下降了14.58%,达到了优化目的。 展开更多

关键词 钻臂 有限元分析 结构优化 响应面法 多岛遗传算法

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大型航天器离轨再入气动融合结构变形失效解体落区数值预报与应用 被引量：7

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作者 李志辉 彭傲平 +5 位作者 马强 石卫波 党雷宁 梁杰 蒋新宇 唐小伟 《载人航天》 CSCD 北大核心 2020年第4期403-417,共15页

准确可靠求解大型航天器服役期满离轨再入跨流域气动环境与金属(合金)桁架结构变形失效解体非线性力学行为,是解决航天器失联无控或受控再入坠毁飞行航迹落区数值预报软件研制的关键基础。在求解Boltzmann模型方程的气体动理论统一算法(... 准确可靠求解大型航天器服役期满离轨再入跨流域气动环境与金属(合金)桁架结构变形失效解体非线性力学行为,是解决航天器失联无控或受控再入坠毁飞行航迹落区数值预报软件研制的关键基础。在求解Boltzmann模型方程的气体动理论统一算法(GKUA)基础上,采用转动惯量描述气体分子自旋运动,利用分子总角动量守恒作为一个新的碰撞不变量,引入能量模式配分函数和非弹性碰撞松弛数,确立了描述复杂飞行器跨流域高超声速流动非平衡输运现象统一Boltzmann模型方程,构造了直接捕捉Boltzmann模型速度分布函数演化更新数值格式,提出了离散速度空间区域分解大规模并行计算策略与高效数据通信模型,建立了稳定运行数万CPU核求解大型航天器离轨再入跨流域气动力/热环境高性能并行算法。针对无控航天器非常规再入问题,提出瞬态热传导方程与材料热弹性动力学方程耦合数学模型,建立了强气动力热环境致结构变形热力响应有限元算法,发展了适于高超声速再入气动环境与结构热力耦合计算技术。通过对竖直平板、中空球体、类天宫飞行器高超声速流场计算与结构响应变形非线性力学行为一体化计算验证,证实统一算法大规模并行计算策略与热力响应变形有限元算法精度可靠性,建立了服役期满大型航天器离轨再入跨流域气动环境与结构热力耦合响应变形失效/解体飞行航迹一体化模拟平台,开展了该平台在类天舟一号货运飞船受控再入、天宫一号目标飞行器无控陨落、天宫二号空间实验室受控再入解体落区数值预报中的应用研究。 展开更多

关键词 非常规再入落区数值预报 板舱桁架结构大型航天器 跨流域空气动力学 BOLTZMANN模型方程 气体动理论统一算法 结构响应变形/毁坏有限元算法

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刚塑性圆板受水下爆炸载荷时的动力响应 被引量：22

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作者 谌勇 唐平 +1 位作者 汪玉 杨世全 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期90-96,共7页

分析了简支刚塑性圆板受水下爆炸载荷时的塑性动力响应。考虑到流固耦合作用,应用Taylor平板理论求水下爆炸压力,用刚塑性法分析了圆板的永久变形场,引入膜力因子考虑了圆板大变形时的膜力效应。计算结果同用ABAQUS程序的计算结果进行... 分析了简支刚塑性圆板受水下爆炸载荷时的塑性动力响应。考虑到流固耦合作用,应用Taylor平板理论求水下爆炸压力,用刚塑性法分析了圆板的永久变形场,引入膜力因子考虑了圆板大变形时的膜力效应。计算结果同用ABAQUS程序的计算结果进行了比较,表明不考虑空泡时所得结果较精确。最后考察了流固耦合作用及空泡对结构响应的影响。 展开更多

关键词 固体力学 动力响应 水下爆炸 刚塑性圆板

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一种适用于梁式机翼的变形重构方法 被引量：21

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作者 袁慎芳 闫美佳 +1 位作者 张巾巾 邱雷 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期825-830,共6页

针对航空航天领域飞行器机翼结构实时变形监测的需求,研究了一种基于结构表面应变测量的变形重构方法。该方法采用应变传感系统测得结构表面应变,再通过Ko位移理论实现应变-位移转换,重构测点处的变形,从而为结构健康监测系统、控制系... 针对航空航天领域飞行器机翼结构实时变形监测的需求,研究了一种基于结构表面应变测量的变形重构方法。该方法采用应变传感系统测得结构表面应变,再通过Ko位移理论实现应变-位移转换,重构测点处的变形,从而为结构健康监测系统、控制系统以及故障预测提供参考,保证结构运行的安全性。首先以等强度梁为对象,对该方法进行了实验分析;进而采用梁式机翼结构,通过对翼梁结构有限元建模,对该方法展开研究。实验和有限元分析结果均验证了该方法在梁式机翼结构变形重构研究中的可行性和可靠性。 展开更多

关键词 结构变形监测 变形重构算法 Ko位移理论 有限元分析

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基于磁——结构耦合场的变压器绕组形变分析 被引量：9

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作者 王楠 刘宝成 +1 位作者 臧春艳 李冰阳 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期94-100,共7页

在短路电流作用下,变压器绕组受到电磁力发生形变,严重时会直接造成变压器损坏,影响系统安全运行。文中以有限元方法为研究基础,利用有限元软件建立变压器磁—结构耦合模型,实现变压器电磁场和结构场的仿真,进行绕组形变分析,对比现场... 在短路电流作用下,变压器绕组受到电磁力发生形变,严重时会直接造成变压器损坏,影响系统安全运行。文中以有限元方法为研究基础,利用有限元软件建立变压器磁—结构耦合模型,实现变压器电磁场和结构场的仿真,进行绕组形变分析,对比现场频响分析法、短路阻抗法及绕组电容量法试验结果,验证了仿真模型的正确性,为变压器绕组形变检测与分析提供一种可靠的方法。 展开更多

关键词 变压器 绕组形变 有限元 磁—结构耦合 频响分析法 短路阻抗法 绕组电容法

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复合材料蜂窝夹层结构的优化设计 被引量：8

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作者 修英姝 崔德刚 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第9期855-858,共4页

利用复合材料蒙皮结构的弯扭耦合效应可以改善翼面的气动弹性特性 .为使这种结构的弯曲扭转耦合效应最大 ,采用遗传算法来优化设计这类结构 ,并以蜂窝结构为例进行分析 .采用有限元计算软件分析目标函数 ,将铺层板、蜂窝夹芯的强度作为... 利用复合材料蒙皮结构的弯扭耦合效应可以改善翼面的气动弹性特性 .为使这种结构的弯曲扭转耦合效应最大 ,采用遗传算法来优化设计这类结构 ,并以蜂窝结构为例进行分析 .采用有限元计算软件分析目标函数 ,将铺层板、蜂窝夹芯的强度作为约束函数 ,并通过遗传算法优化与有限元计算有机的结合 。 展开更多

关键词 蜂窝结构 耦合 遗传算法 复合材料

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含货舱门的大型民机机身段垂直坠撞仿真分析 被引量：3

7

作者 王跃全 朱书华 +1 位作者 童明波 侯志辉 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2015年第6期957-962,共6页

建立了含货舱门的大型民机机身框段结构适坠性分析的全尺寸非线性有限元模型,模型中考虑了机身框、长桁、蒙皮、货舱及行李、客舱地板、客舱吊柜和座椅。利用该模型对机身框段进行了垂直坠撞仿真分析,坠撞速度为9.14 m/s,采用动力学软件... 建立了含货舱门的大型民机机身框段结构适坠性分析的全尺寸非线性有限元模型,模型中考虑了机身框、长桁、蒙皮、货舱及行李、客舱地板、客舱吊柜和座椅。利用该模型对机身框段进行了垂直坠撞仿真分析,坠撞速度为9.14 m/s,采用动力学软件MSC.Dytran进行求解,计算得到机身框段结构的变形和试验中各测量点处的加速度响应。计算结果与试验结果的吻合验证了所建模型的有效性。在该模型的基础上,对机身框段在不同滚转角垂直坠撞工况下的适坠性进行了分析。结果表明:在所计算的工况中,当飞机左滚12°和右滚8°坠撞时,机身结构破坏最严重,乘员承受的过载最大。货舱门结构增加了舱门侧的机身结构刚度,使机身结构左右变形不对称,含舱门侧的机身变形较小,含舱门侧的乘员承受过载较大。 展开更多

关键词 适坠性 机身 坠撞 冲击 过载 有限元模型 民机

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基于遗传算法的液压机上梁交互式结构优化 被引量：7

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作者 刘星 陆宝春 +1 位作者 田先春 蒋淮同 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2015年第1期27-31,共5页

很多结构优化问题的数学模型并不存在或难以求解,传统优化方法难以对这类问题进行准确寻优,需要使用交互式结构优化方法。针对基本遗传算法的缺陷,提出了一种改进型遗传算法。以700T铸造式液压机上梁(简称上梁)为例,建立结构优化模型和... 很多结构优化问题的数学模型并不存在或难以求解,传统优化方法难以对这类问题进行准确寻优,需要使用交互式结构优化方法。针对基本遗传算法的缺陷,提出了一种改进型遗传算法。以700T铸造式液压机上梁(简称上梁)为例,建立结构优化模型和遗传算法模型。以上梁的最大变形和最大等效应力为约束条件,以重量为目标函数,基于有限元法和改进遗传算法对上梁进行了交互式结构优化设计。优化结果使上梁变形基本保持不变,最大等效应力降低5.87%,同时使上梁减重12.09%。 展开更多

关键词 液压机上梁 交互式结构优化 改进遗传算法 有限元法

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复杂构型高精度静气动弹性分析方法及其应用研究 被引量：3

9

作者 刘艳 白俊强 +1 位作者 华俊 刘南 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期14-20,共7页

为了准确地预测增升装置的气动弹性变形,基于Navier-Stokes方程求解器和结构静力学方程,建立了一种静气动弹性分析方法。发展了一种全局/局部混合的数据交换方式,解决了复杂构型数据交换过程中相邻部件间数据干扰的问题。同时,建立了变... 为了准确地预测增升装置的气动弹性变形,基于Navier-Stokes方程求解器和结构静力学方程,建立了一种静气动弹性分析方法。发展了一种全局/局部混合的数据交换方式,解决了复杂构型数据交换过程中相邻部件间数据干扰的问题。同时,建立了变形能力强、引入并行算法的基于RBF插值技术的动网格方法,很好地保证了复杂构型网格的变形能力。此外,为了提高静气弹分析效率,所建立方法根据收敛特点引入了加速收敛技术。通过F6翼身组合体和某大型客机着陆构型,验证文中发展的静气动弹性分析方法的可行性和鲁棒性。分析结果表明,弹性变形最终导致大型客机着陆构型8°迎角状态时的升力系数减小约1.0%。 展开更多

关键词 Navier—Stokes方程 静气动弹性力学 RBF插值技术 动网格 大型客机

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铣削力预测方法和影响因素综述 被引量：13

10

作者 赵凯 刘战强 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2015年第8期1190-1200,共11页

为减少航空发动机薄壁件铣削加工过程中的加工变形,提高加工质量,需对铣削加工过程中的切削力进行预测。因此,综述了多远回归分析预测模型、微元铣削力预测模型、有限元预测模型和人工神经网络预测模型,并对切削用量、刀具几何参数、工... 为减少航空发动机薄壁件铣削加工过程中的加工变形,提高加工质量,需对铣削加工过程中的切削力进行预测。因此,综述了多远回归分析预测模型、微元铣削力预测模型、有限元预测模型和人工神经网络预测模型,并对切削用量、刀具几何参数、工件材料、冷却作用、刀具材料和刀具磨损对铣削力的影响进行了分析。 展开更多

关键词 航空发动机 铣削力 预测模型 切削用量 刀具几何参数 有限元分析

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基于Neumann展开的转角信息识别近似算法

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作者 康玉梅 陈耕野 李州 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期1497-1500,共4页

针对结构识别中转角信息难以测量的问题,提出了基于Neumann展开的转角信息识别问题近似算法.在结构识别中,由于各单元刚度参数未知,利用结构有限元分析中按静力凝聚的方法由平移求结构的转角是无法实现的,在结构参数差异不大的情况下,... 针对结构识别中转角信息难以测量的问题,提出了基于Neumann展开的转角信息识别问题近似算法.在结构识别中,由于各单元刚度参数未知,利用结构有限元分析中按静力凝聚的方法由平移求结构的转角是无法实现的,在结构参数差异不大的情况下,可以采用Neumann展开方法得到逆矩阵,进而得到结构的转角信息.理论分析和数值算例表明:该算法在结构参数差异不大的情况下适用,在材料参数全同的情况下是精确解答.其范数误差一般较小,而绝对量较小的分量误差较大. 展开更多

关键词 Neumann展开 转角响应 结构识别 静力凝聚法 有限单元法

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基于DDA和FEM的砌体结构震动分析 被引量：1

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作者 方杰 秦小军 +2 位作者 蔡永建 王秋良 雷静雅 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2016年第6期520-524,共5页

运用非连续变形分析(DDA)和有限元方法(FEM)对砌体结构进行震动分析。建模中将砌体结构的砖、柱、过梁以及楼板等视为独立的弹性体分别作有限元划分,弹性体之间运动由接触界面的张开、闭合和滑动控制来实现,通过防止弹性体间的侵入来校... 运用非连续变形分析(DDA)和有限元方法(FEM)对砌体结构进行震动分析。建模中将砌体结构的砖、柱、过梁以及楼板等视为独立的弹性体分别作有限元划分,弹性体之间运动由接触界面的张开、闭合和滑动控制来实现,通过防止弹性体间的侵入来校正弹性块体系统的位移与应变最小二乘拟合结果。弹性块体间滑动采用库仑摩尔定律控制砂浆的作用与失效,输入相当于地震烈度Ⅸ度的加速度峰值的迁安波对砌体结构模型进行震力分析,研究相应震动过程。算例表明,DDA和FEM组合的方法能很好地模拟砌体结构受地震作用的动力响应过程。在较大地震作用下,砌体结构首先从底层开始开裂破坏并导致结构倒塌,与农村砌体结构震害现象吻合较好。 展开更多

关键词 砌体结构 非连续变形分析 有限元方法 震动分析

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节点变形对锈蚀RC框架结构地震反应分析

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作者 杜发 杨威 《土木建筑与环境工程》 CSCD 北大核心 2016年第S1期91-96,共6页

总结以往的节点模型,提出了一个节点简化模型,将试验节点恢复力模型的参数借助Seismo Struct软件嵌入结构,建立结构有限元模型,分析节点变形对锈蚀RC框架结构地震反应分析。以典型7层混凝土框架为例,用两种不同节点建模方法建立整体结... 总结以往的节点模型,提出了一个节点简化模型,将试验节点恢复力模型的参数借助Seismo Struct软件嵌入结构,建立结构有限元模型,分析节点变形对锈蚀RC框架结构地震反应分析。以典型7层混凝土框架为例,用两种不同节点建模方法建立整体结构模型,对锈蚀RC框架结构进行弹塑性动力时程分析。研究表明,新建RC框架结构,采用传统中心线模型处理节点区域对于分析结构在罕遇地震下的动力响应是偏于安全的;锈蚀RC框架结构,随着锈蚀程度增大,结构反应增大,采取节点区域建模分析节点变形对锈蚀RC框架结构抗震性能的影响更为安全可靠。 展开更多

关键词 节点变形 锈蚀RC框架结构 有限元模型 地震反应分析

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