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一种兼顾仿真效率和精度的车辆-轨道非线性空间耦合动力学模型 被引量:1
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作者 王伟 雷晓燕 +1 位作者 罗锟 陈鹏 《振动与冲击》 北大核心 2025年第4期10-20,共11页
车辆-轨道非线性空间耦合动力学精细化模型常常需要耗费更多的机时,如何解决分析精度与计算效率的矛盾,是车辆-轨道非线性空间耦合动力学数值分析中的难点。首先,建立了精细化的车辆-轨道非线性空间耦合动力学模型,构建了在用迹线法搜... 车辆-轨道非线性空间耦合动力学精细化模型常常需要耗费更多的机时,如何解决分析精度与计算效率的矛盾,是车辆-轨道非线性空间耦合动力学数值分析中的难点。首先,建立了精细化的车辆-轨道非线性空间耦合动力学模型,构建了在用迹线法搜索轮轨空间接触点中引入轮轨准弹性修正的、更为精细的轮轨接触几何关系,并将迹线法融入到交叉迭代中求解车辆-轨道非线性空间耦合动力学方程,实现了同步进行轮轨接触点搜索与车辆-轨道非线性空间耦合动力学方程求解,提高了模型分析精度和数值计算效率;然后,为验证理论模型的正确性,与相关文献结果进行了对比计算,验证了模型和算法的有效性;最后,分析了模型的四类简化形式对系统响应的影响。研究表明:采用集中支撑的弹性元件模拟钢轨扣件,无法真实反映两侧扣件对钢轨侧滚振动的协同约束作用,将导致计算结果失真,采用分离支撑的弹性元件模拟钢轨扣件更为合理;轨道结构底座板参振对系统响应的影响显著,在模型中应给予考虑;底座板超出轨道板的部分对系统响应的影响较小,所产生的误差在可接受范围内;轨道子系统模型A能兼顾仿真效率和计算精度,适合用作车辆-三层轨道非线性空间耦合系统振动精细化分析模型。 展开更多
关键词 车辆-轨道非线性空间耦合动力学 高速铁路 交叉迭代 准弹性修正 有限元模型
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典型接触条件下双层螺旋曲杆束的弯曲特性
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作者 王荣辉 刘锡月 +2 位作者 赵勇霖 甄晓霞 张卓杰 《华南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期12-24,共13页
为研究双层螺旋曲杆束在拉-弯耦合作用下的力学行为及其内部钢丝协同工作机理,考虑丝间摩擦滑移,建立了层间接触、同步接触两类典型条件下的侧丝微段静力平衡关系并进行了解析推导,同步提出一种改进的半精细化有限元模型进行数值模拟和... 为研究双层螺旋曲杆束在拉-弯耦合作用下的力学行为及其内部钢丝协同工作机理,考虑丝间摩擦滑移,建立了层间接触、同步接触两类典型条件下的侧丝微段静力平衡关系并进行了解析推导,同步提出一种改进的半精细化有限元模型进行数值模拟和结果对比。由弯曲变形时侧丝所受剪切力的分布规律获得了两类接触条件下的丝间相对滑移方向,并在此基础上根据平衡方程推导得到侧丝滑移后的轴力限值;通过对各丝贡献的弯矩求和得到在拉-弯耦合作用下曲杆束各截面的弯矩-局部曲率关系式,并提出一种简化的弯矩-曲率均值关系式描述其整体弯曲行为。结果表明:由于侧丝沿曲杆束整体轴向周期旋转,相邻丝之间接触面有滑移驻点,且驻点两侧相对滑移方向相反;侧丝-侧丝、侧丝-芯丝接触面的滑移驻点、初始滑移位置不同;忽略内部滑移扩展过程,两类接触条件下双层螺旋曲杆束具有相同的弯矩-曲率均值关系式,函数图像呈双折线;半精细化有限元模型滑移前后的弯曲变形结果与解析值的相对误差小于4%,且提取的丝间相对滑移结果规律与分析结论相符。 展开更多
关键词 螺旋曲杆束 拉-弯耦合 丝间滑移 弯曲特性 接触条件 半精细化有限元模型
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地球动力学数值模拟算法的应用现状与展望 被引量:1
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作者 魏虹羽 李世超 王伟安 《吉林大学学报(地球科学版)》 北大核心 2025年第1期98-124,共27页
当前,数值模拟技术已成为探究地球动力学过程的重要手段。本文综述了数值模拟在地球动力学研究中的应用现状、主要算法和代码并探讨了发展前景。数值模拟通过对连续方程组进行离散化,并利用数值算法求解,从而高效模拟地质过程,预测地球... 当前,数值模拟技术已成为探究地球动力学过程的重要手段。本文综述了数值模拟在地球动力学研究中的应用现状、主要算法和代码并探讨了发展前景。数值模拟通过对连续方程组进行离散化,并利用数值算法求解,从而高效模拟地质过程,预测地球系统的动态变化。本文系统阐述了有限元法、有限差分法、边界元法和有限体积法等主流数值方法的原理、特点和适用条件;并重点探讨了有限元法在构造应力场和断层动力学模拟中的应用、有限差分法在地震波传播模拟中的应用、边界元法和有限体积法在断层力学和孔隙流体流动模拟中的应用。通过对比分析不同方法的优缺点,揭示了多种数值方法耦合是未来地球动力学数值模拟的重要发展方向;随着高性能计算技术的进步和大数据时代的到来,数值模拟技术将在地球系统科学研究中发挥越来越重要的作用。 展开更多
关键词 数值模拟 地球动力学 地质建模 数值方法 地球系统 有限元法 多物理场耦合模拟
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偏心荷载作用下钢楔式活络端力学性能研究
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作者 谢治天 牛晓凯 +3 位作者 李鹏飞 张明聚 刘晓 宋伟 《北京工业大学学报》 CAS 北大核心 2025年第1期59-71,共13页
为了解决钢楔式活络端在偏心荷载作用下工作机理的研究相对较少的问题,该文定量研究钢楔式活络端的抗弯性能,首先建立经过试验结果验证的有限元模型,然后通过数值分析的方法,系统研究偏心载荷作用下钢楔式活络端的变形和受力机理,并对... 为了解决钢楔式活络端在偏心荷载作用下工作机理的研究相对较少的问题,该文定量研究钢楔式活络端的抗弯性能,首先建立经过试验结果验证的有限元模型,然后通过数值分析的方法,系统研究偏心载荷作用下钢楔式活络端的变形和受力机理,并对钢楔式活络端的抗弯性能进行参数化分析,基于参数分析结果,建立适用于钢楔式活络端的弯矩-转角模型。研究结果显示:钢楔式活络端的抗弯性能随偏心距、钢楔高度和中肋板高度的增加而降低,随钢楔长度、钢楔宽度、槽钢厚度和钢管壁厚的增加而增加,同时本文所建立的弯矩-转角模型能够准确地预测钢楔式活络端的弯矩-转角曲线、初始抗弯刚度和塑性抗弯承载力。 展开更多
关键词 基坑工程 钢楔式活络端 抗弯性能 弯矩-转角模型 有限元模型 参数分析
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多跨连续跨越式输油气管道流固耦合振动效应及动力特性
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作者 翁光远 徐琳杰 +3 位作者 程凯凯 李光玲 王乐 朱熹育 《噪声与振动控制》 北大核心 2025年第1期7-13,33,共8页
为揭示多跨连续跨越式输油气管道随油气介质输送状态变化而产生振动的时变机理,以某跨越式输油气管道及斜拉管桥为研究对象,开展油气介质与输油气管道的流固耦合振动效应理论研究和仿真模拟。结合水弹性相似模型的流体试验,提出油气介... 为揭示多跨连续跨越式输油气管道随油气介质输送状态变化而产生振动的时变机理,以某跨越式输油气管道及斜拉管桥为研究对象,开展油气介质与输油气管道的流固耦合振动效应理论研究和仿真模拟。结合水弹性相似模型的流体试验,提出油气介质流体场与管道相互作用的动力学参数和流固耦合边界条件,改进湍流理论k-ε标准模型。结果表明:油气介质流速不同、管径不同的输油气管道同一截面处流固耦合振动效应最大差别达49.5%;在同一管径条件下,流固耦合振动效应随油气介质在管道内的流动速度增大而增大;考虑流固耦合振动效应的油气管道-斜拉管桥结构系统的动力特性变化较大。改进后模型能准确描述多跨连续跨越式输油气管道的流固耦合振动效应和动力特性,可为油气管道-斜拉管桥的抗震设计提供理论依据。 展开更多
关键词 振动与波 输油气管道 跨越结构 流固耦合 水弹性模型 有限元模型 振动效应 动力特性
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基于复模态分析与并行遗传算法的车辆动力参数识别
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作者 施剑锋 丁勇 +2 位作者 沈伯衡 韩凌霞 谢旭 《哈尔滨工业大学学报》 北大核心 2025年第7期42-51,共10页
获取准确的车辆动力参数是车桥耦合振动分析与桥梁健康监测的前提,为此,提出了一种基于复模态分析与多核并行遗传算法的车辆动力参数快速识别方法。首先,改进了复模态理论结合有限元方法获取车辆自振频率、阻尼比、模态振型的算法;然后... 获取准确的车辆动力参数是车桥耦合振动分析与桥梁健康监测的前提,为此,提出了一种基于复模态分析与多核并行遗传算法的车辆动力参数快速识别方法。首先,改进了复模态理论结合有限元方法获取车辆自振频率、阻尼比、模态振型的算法;然后,提出了车辆动力参数识别的多核并行遗传算法,采用多目标适应度评价,以快速、准确地识别车辆刚度、阻尼、转动惯量;最后,采用车轮跌落振动实验和环境激励峰值法实测车辆的模态,获取用于适应度评价的自振频率、阻尼比和振型。通过对轻型汽车、重型卡车的动力参数进行识别进行验证,结果表明:用识别的车辆动力参数计算得到的车辆振动模态,与实测振动模态吻合,其中前3阶固有频率的最大误差为0.8%、阻尼比最大误差为1.3%,计算与实测振型向量之间的夹角余弦接近1;车辆的分析模型有必要增加车体的扭转阻尼,以准确反映实际车辆的扭转振动特性;多核并行算法大大加速了识别过程。16核心CPU在15核心并行时的加速比达到最大值12.5,在复杂车辆的多目标、多参数识别中,采用多核并行算法是非常有效的。 展开更多
关键词 车桥耦合振动 车辆有限元模型 复模态分析 动力参数识别 多核并行计算 遗传算法
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弹炮耦合有限元参数化建模方法
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作者 王少泉 李强 +1 位作者 黄建文 邹利波 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2025年第2期66-73,共8页
为了快速建立弹炮耦合有限元模型,提出了一种基于ABAQUS求解文件inp文件的参数化建模方法。根据身管旋转对称的特点快速准确计算出不同身管结构尺寸包括工艺倒角的节点坐标,通过inp文件完成弹丸、弹带与身管的装配及载荷、边界条件和求... 为了快速建立弹炮耦合有限元模型,提出了一种基于ABAQUS求解文件inp文件的参数化建模方法。根据身管旋转对称的特点快速准确计算出不同身管结构尺寸包括工艺倒角的节点坐标,通过inp文件完成弹丸、弹带与身管的装配及载荷、边界条件和求解信息等设置。该方法在建模及求解过程中可以不依赖ABAQUS的CAE可视化操作界面,且几乎可以使用目前大多数编程主流语言实现。以某小口径火炮为研究对象,通过该方法建立了不同弹丸自由行程下的挤进过程有限元模型,对比了弹丸运动状态及膛内压力变化。结果表明,该建模方法能够对研究弹丸膛内运动姿态及火炮身管结构设计和优化提供参考和指导。 展开更多
关键词 弹炮耦合 参数化建模 挤进过程 有限元模型
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库区水位循环条件下斜坡桩基长期性能预测模型研究
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作者 张高峰 姚国文 +3 位作者 宋安祥 蒋欣健 冯梓航 王北辰 《防灾减灾工程学报》 北大核心 2025年第4期928-940,共13页
库水位循环作用下,库岸边坡岩土体强度参数逐年劣化,岸坡不断变形、下滑,对桩基产生长期侧向作用,造成桩基损伤积累,甚至破坏。为探究库区斜坡桩基的长期性能,构建了库水位循环作用下考虑岩土体劣化效应的斜坡桩-土耦合体系理论模型;提... 库水位循环作用下,库岸边坡岩土体强度参数逐年劣化,岸坡不断变形、下滑,对桩基产生长期侧向作用,造成桩基损伤积累,甚至破坏。为探究库区斜坡桩基的长期性能,构建了库水位循环作用下考虑岩土体劣化效应的斜坡桩-土耦合体系理论模型;提出采用FEM-SPH(有限元-光滑粒子流体动力学)转换耦合算法建立三维斜坡桩-土有限元模型。结合工程案例,将理论模型与有限元模型对比分析,结果表明:两种预测模型均能对桩基的长期性能作出预测评估,二者计算结果吻合较好,墩桩偏位预测平均误差在14%左右,承载力预测误差不超过12%;理论计算模型能较好地反映桩基弹塑性阶段性能,而对于桩基破坏阶段适用性较差;有限元模型能较直观准确地揭示库岸边坡失稳演化过程、桩基损伤破坏机制以及桩-土长期相互作用效应。 展开更多
关键词 库水位循环作用 斜坡桩 长期性能 预测模型 有限元模型 FEM-SPH转换耦合算法
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富水岩溶地区新建隧道对上跨既有隧道渗流场及应力场的影响机制
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作者 莫小兵 郝世全 +3 位作者 李伟 郭辉 邹俊鹏 马彩霞 《安全与环境工程》 北大核心 2025年第2期151-159,共9页
富水岩溶地层中新建隧道跨越既有隧道施工时,区域渗流场及应力场发生变化,导致新建隧道以及既有隧道的安全性受到威胁,存在隧道渗涌水及结构失稳的风险。通过有限元-离散元耦合方法(FDEM)孔隙-应力渗流模型研究了地下水水位变化对杨木... 富水岩溶地层中新建隧道跨越既有隧道施工时,区域渗流场及应力场发生变化,导致新建隧道以及既有隧道的安全性受到威胁,存在隧道渗涌水及结构失稳的风险。通过有限元-离散元耦合方法(FDEM)孔隙-应力渗流模型研究了地下水水位变化对杨木岭隧道开挖后隧道模型渗流场、应力场和位移场的影响,以及隧道模型中天然裂缝密度变化对渗流场和位移场的影响。结果表明:杨木岭隧道开挖后周围孔隙水压力形成降落漏斗,随着地下水水位的升高,降落漏斗范围增大;隧道模型的最大水平位移和最大压应力随着地下水水位的升高而增大,最大竖直位移和最大拉应力则减小;考虑天然裂隙分布时,孔隙水压力的分布受裂缝密度和位置的影响显著,且孔隙水压力越小的区域,裂缝的阻碍效果愈加明显,同时天然裂缝对隧道模型中水平位移的分布有较大影响,且裂缝越靠近隧道影响越明显。 展开更多
关键词 富水岩溶区 隧道 流固耦合 渗流场 应力场 天然裂缝 有限元-离散元耦合方法(FDEM)
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波流耦合作用下深水桥墩群桩基础动力响应研究
10
作者 金仁贵 吴文兵 陈力博 《安全与环境工程》 北大核心 2025年第3期136-142,共7页
为探明深水桥墩群桩基础在波流耦合作用下的动力响应特征,选用会战谱模拟波浪的非线性作用,运用MATLAB软件编程求解波流力时程曲线,基于ANSYS数值分析软件建立泰和赣江特大桥3#桥墩结构的三维有限元模型,模拟深水桥墩群桩基础在波流耦... 为探明深水桥墩群桩基础在波流耦合作用下的动力响应特征,选用会战谱模拟波浪的非线性作用,运用MATLAB软件编程求解波流力时程曲线,基于ANSYS数值分析软件建立泰和赣江特大桥3#桥墩结构的三维有限元模型,模拟深水桥墩群桩基础在波流耦合作用下的响应规律,并开展瞬态动力分析。结果表明:桥墩基础墩顶处位移表现出累积趋势,墩身、墩底和桩顶处的位移、应力、应变呈现非线性波动特征;横桥向变形量在墩顶处最大,向下逐渐减小,最小值在桩顶处;墩身的应力、应变的最大值分别位于静水面处和墩底与承台相交处,最小值位于墩顶、桩顶处。该研究结果可为深水桥墩基础的设计与运营维护提供理论指导。 展开更多
关键词 深水桥墩 群桩基础 动力响应 波流耦合作用 数值计算 三维有限元模型
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变电站软导线——电气设备耦联体系地震响应模拟及特征分析
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作者 李强 禹晋云 +1 位作者 李光辉 杨旭 《高压电器》 北大核心 2025年第4期63-71,共9页
变电站电气设备在震中可能遭到严重损坏。先前大部分研究均针对单体设备或单跨耦联体系的地震性能,而在实际情况中,通过软导线耦联的多个设备将影响其余设备的地震响应。因此,提出了一种基于运动方程的数值解法,用于多跨软导线—单体设... 变电站电气设备在震中可能遭到严重损坏。先前大部分研究均针对单体设备或单跨耦联体系的地震性能,而在实际情况中,通过软导线耦联的多个设备将影响其余设备的地震响应。因此,提出了一种基于运动方程的数值解法,用于多跨软导线—单体设备耦联体系的地震响应。为了该方法的准确性,构建了相应的五跨包含6个不同电气设备的耦联体系有限元模型,并对比了两者的地震响应分析结果,随后研究了设备频率和软导线垂跨比对耦联体系地震响应的影响。分析表明:该数值方法与有限元模型计算结果高度吻合,峰值加速度和相对位移的最大相对误差的绝对值分别为9.85%和10.64%;导线张力和设备地震响应与相邻设备频率比呈正相关关系。该方法对于改进变电站电气设备抗震设计和配置具有实际意义。 展开更多
关键词 电气设备 地震响应 多跨耦联体系 软导线 数值模拟 有限元模型 设备频率 垂跨比
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风冷条件下双轴直线电机模组热特性与定位精度研究
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作者 梅智发 朱继元 +1 位作者 卢飞泉 刘翔 《机床与液压》 北大核心 2025年第8期39-45,共7页
针对双轴直线电机模组因温升导致定位精度下降的问题,基于电磁场-温度场-结构场耦合方法探究风冷条件下双轴直线电机模组的热特性与精度影响规律。建立有限元模型,分别采用单向耦合和双向耦合计算方法,计算光栅尺贴面与移动台表面的稳... 针对双轴直线电机模组因温升导致定位精度下降的问题,基于电磁场-温度场-结构场耦合方法探究风冷条件下双轴直线电机模组的热特性与精度影响规律。建立有限元模型,分别采用单向耦合和双向耦合计算方法,计算光栅尺贴面与移动台表面的稳态温度分布;同时搭建实验平台实测温度与定位精度,验证模型精度。结果表明:风冷措施使光栅尺贴面与移动台稳态温度降至25.2℃和25.6℃,较无风冷条件分别降低1.1℃和1.9℃,移动台定位精度变化量为10.138μm,定位精度提升40.4%;双向耦合仿真结果(光栅尺贴面与移动台表面稳态温度均约为23.8℃)较单向耦合(光栅尺贴面与移动台表面稳态温度分别为23.3、23.4℃)更接近实验值,其稳态温度相对误差从单向的7.54%、8.59%降至5.56%、7.03%。风冷可显著改善电机模组热稳定性与定位精度,双向耦合算法能够更精准刻画多物理场交互效应。 展开更多
关键词 双轴直线电机模组 定位精度 有限元模型 双向耦合
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充填沥青对可缩性井壁接头力学特性影响分析
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作者 许华桥 荣隽锋 马昊辰 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第6期445-455,共11页
为了研究充填沥青对可缩性井壁接头力学特性的影响,采用模型试验和数值计算相结合的方式,以淮北矿业集团临涣煤矿中央风井设立的可缩性井壁接头为工程背景,对未填充(K组)、充填沥青(T组)和充填沥青且将沥青注入管堵塞(TD组)等3种工况下... 为了研究充填沥青对可缩性井壁接头力学特性的影响,采用模型试验和数值计算相结合的方式,以淮北矿业集团临涣煤矿中央风井设立的可缩性井壁接头为工程背景,对未填充(K组)、充填沥青(T组)和充填沥青且将沥青注入管堵塞(TD组)等3种工况下可缩性井壁接头模型的力学特性进行试验,并建立流固耦合有限元模型进行数值模拟研究。研究结果表明,3种工况条件下可缩性井壁接头模型试验中,相较于K组的平均极限承载力,T组和TD组的平均极限承载力分别增长了12.81%和21.51%,同时验证了数值计算模型是可行的;数值计算分析表明T组和TD组比K组的可缩性井壁接头竖向极限承载力分别增长了11.04%和25.84%,其竖向极限承载力增长率与模型试验结果基本一致;进一步研究发现,随着竖向载荷逐步递增,K组的内、外立板竖向应力基本呈线性增加并趋于稳定值,TD组的内、外立板竖向应力变化趋势与K组的基本一致;T组的内、外立板竖向应力未呈现稳定递增,而是越靠近溢流口的位置,板的竖向应力−竖向载荷曲线的斜率越小,同一位置的竖向应力−竖向载荷曲线斜率变化规律受沥青流动速率的影响。同时,竖向载荷越大沥青流动速率越快,这使得对井壁竖向承载力的影响也逐渐加剧;沥青动力黏度的增加导致流动性和壁面剪切力减弱,减轻了对井壁内外立板的扰动和调压作用。 展开更多
关键词 可缩性井壁接头 沥青 流固耦合 有限元模型 竖向承载力 流动速率
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棉纱纬平针织物的热湿耦合仿真模拟
14
作者 邓智豪 荣政 +2 位作者 刘为炜 唐宁 武维莉 《现代纺织技术》 北大核心 2025年第5期116-125,共10页
为探究在服装内外环境存在差异的情况时的织物热湿传递机理,提出了一种预测棉纱纬平针织物热湿耦合传递的仿真模型。采用光学显微镜观测织物试样的几何结构,利用AutoCAD建模软件创建织物的三维几何模型;使用COMSOL有限元仿真软件,建立... 为探究在服装内外环境存在差异的情况时的织物热湿传递机理,提出了一种预测棉纱纬平针织物热湿耦合传递的仿真模型。采用光学显微镜观测织物试样的几何结构,利用AutoCAD建模软件创建织物的三维几何模型;使用COMSOL有限元仿真软件,建立包含静止空气的织物热湿耦合仿真模型,并根据人体穿着服装的实验数据设置边界载荷,运算得到仿真模型的温度、相对湿度分布云图与数据;将织物系统模型的模拟热湿阻结果与实验对比,验证仿真模型的有效性和准确性。结果表明:当纬平针织物内发生热湿耦合传递时,皮肤表面的热量主要通过线圈串套区域向外界传递,而线圈内静止空气的传热量较少;皮肤表面的汗液蒸发后,水分优先被纱线吸收,再通过织物孔隙中的空气向外界扩散。在热湿耦合传递达到动态平衡后,织物系统的模拟热阻相对误差为2.3%,模拟湿阻的相对误差为4.2%。研究表明将有限元仿真模拟技术应用于纺织品的物理性能研究中具备可行性,为探究针织物在日常穿着状态下的热湿耦合传递现象提供理论参考。 展开更多
关键词 棉纱纬平针织物 三维几何模型 热湿耦合传递 有限元仿真模拟技术
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高速列车U型橡胶外风挡低温下收缩性能分析
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作者 顾铖 徐磊 +1 位作者 俞成涛 王加政 《机械强度》 北大核心 2025年第1期84-91,共8页
基于橡胶的低温拉伸试验数据,利用Ansys软件拟合得到橡胶材料Mooney-Rivlin超弹性本构模型参数,并根据3种实际工况对U型橡胶外风挡进行热固耦合仿真分析,研究不同工况对U型橡胶形变的影响;并且对U型橡胶外风挡和3块不同厚度压条预紧的... 基于橡胶的低温拉伸试验数据,利用Ansys软件拟合得到橡胶材料Mooney-Rivlin超弹性本构模型参数,并根据3种实际工况对U型橡胶外风挡进行热固耦合仿真分析,研究不同工况对U型橡胶形变的影响;并且对U型橡胶外风挡和3块不同厚度压条预紧的橡胶样件进行低温试验,研究温度及压条厚度对其形变的影响。结果表明,U型橡胶的形变主要因温度变化产生,U型橡胶高度明显减小,而侧壁厚度与橡胶长度的形变量较小;另外,压条的厚度对螺栓孔处橡胶的形变量影响较大,相对于5、6 mm厚度的压条,4 mm压条在螺栓预紧力作用下产生了较大的形变,导致螺栓孔处形变较大,进而增加压条的厚度可有效减小脱孔风险;将有限元仿真数据与低温试验的结果对比发现两者基本一致,表明有限元分析的可行性与低温试验的可靠性。研究结果对U型橡胶外风挡低温下应用的可靠性提供了一定的指导依据。 展开更多
关键词 U型橡胶外风挡 Mooney-Rivlin超弹性本构模型 热固耦合 有限元分析 低温试验
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弯管内外表面腐蚀缺陷力学-电化学相互作用规律研究 被引量:1
16
作者 张鹏 赵明 +1 位作者 罗梓洋 许田 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期104-111,共8页
为进一步研究弯管内外表面腐蚀缺陷力学-电化学(M-E)相互作用规律,建立基于多物理场耦合的弯管内外表面含腐蚀缺陷的三维模型,研究内压和缺陷几何形状对M-E相互作用规律及对弯管的影响。研究结果表明:当弯管内外表面存在腐蚀缺陷时,弯... 为进一步研究弯管内外表面腐蚀缺陷力学-电化学(M-E)相互作用规律,建立基于多物理场耦合的弯管内外表面含腐蚀缺陷的三维模型,研究内压和缺陷几何形状对M-E相互作用规律及对弯管的影响。研究结果表明:当弯管内外表面存在腐蚀缺陷时,弯管内侧的M-E效应更强,增加应力和腐蚀的增长速率,使内侧更容易发生失效;当缺陷几何增长时,应力在缺陷长度和宽度方向上增长,腐蚀主要在缺陷长度方向上增长;外表面缺陷附近的应力和腐蚀增长规律基本一致,而内表面缺陷附近的应力增长较腐蚀增长更为复杂。研究结果可为含腐蚀缺陷弯管评估模型的完善以及管道系统完整性的管理提供理论参考。 展开更多
关键词 弯管 内外表面缺陷 腐蚀 多物理场耦合模型 有限元分析
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大型风力机叶片前缘的雨滴冲击动力学响应机制
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作者 张建宇 冯梦洁 +1 位作者 郭旭 杜晓钟 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第21期1-11,共11页
随着近年海上风力机设计的大型化,叶片前缘的雨蚀失效问题变得愈发突出,不仅影响机组的风能转化效率,对结构的稳定运行也构成潜在威胁。采用光滑粒子流体动力学(smooth particle hydrodynamics,SPH)法研究雨滴内部的本构关系,以有限元法... 随着近年海上风力机设计的大型化,叶片前缘的雨蚀失效问题变得愈发突出,不仅影响机组的风能转化效率,对结构的稳定运行也构成潜在威胁。采用光滑粒子流体动力学(smooth particle hydrodynamics,SPH)法研究雨滴内部的本构关系,以有限元法(finite element method,FEM)建立叶片前缘的代表性体积单元(representative volume element,RVE)模型,两者相互耦合,研究雨滴在叶片表面形成的冲击响应过程。考虑自然降雨的实际工况,建立与降雨强度相关联的雨滴尺寸模型,以及雨滴的空间分布模型;通过单雨滴的冲击仿真,研究叶片表面冲击载荷以及雨滴内部的速度分布,从而解构雨滴冲击的物理过程,并通过冲击的应力、应变场分析,为潜在损伤区提供评价;建立多雨滴冲击的仿真模型,研究冲击应力场之间的耦合作用以及涂层表面的塑性应变累积效果。研究结果表明,水锤冲击是造成塑性应变累积的关键因素,虽然横向喷射阶段的应力响应幅值小并呈现一定的无序特征,但如果存在多雨滴耦合冲击的情况,则会在耦合区内出现应力峰值,并对叶片变形和失效存在潜在影响。 展开更多
关键词 风力机 叶片前缘 光滑粒子流体动力学-有限元法(SPH-FEM)耦合模型 单雨滴冲击 多雨滴冲击
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车辆服役环境对高速列车轴箱轴承温度的影响分析 被引量:2
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作者 黄梓幸 宋冬利 +2 位作者 罗亚萍 张凡 田光荣 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1252-1262,共11页
构建考虑轴箱表面散热及轴承内部传热的功率损耗模型,分析轴箱轴承在不同服役环境下的载荷;综合考虑轴箱表面空气流场对流换热的影响,建立精细化轴箱轴承温度模型,分析不同服役环境对轴箱轴承温度分布和温度特性的影响,并通过轴承试验... 构建考虑轴箱表面散热及轴承内部传热的功率损耗模型,分析轴箱轴承在不同服役环境下的载荷;综合考虑轴箱表面空气流场对流换热的影响,建立精细化轴箱轴承温度模型,分析不同服役环境对轴箱轴承温度分布和温度特性的影响,并通过轴承试验台验证模型的有效性。研究结果表明:当车辆速度由220 km/h增至300 km/h时,轴承的总摩擦力矩增大11.4%;当车轮多边形阶数由16阶增加到22阶时,摩擦力矩平均增大2.8%;轴箱轴承最高温度出现在内圈与滚动体接触的区域,最低温度出现在轴上且接近环境温度;当车速由220 km/h增加到300 km/h时,轴承的最高温度上升9.2℃,各节点处温度均有一定程度增加,当车轮多边形阶数由16阶增加到22阶时,最高温度平均升高1.1%;当多边形深度幅值由10 dB增加到18 dB时,最高温度平均升高1.4%。 展开更多
关键词 轴箱轴承 车辆−轨道耦合动力学模型 轴承温度场 有限元
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基于双向流固耦合的旋翼振动响应及噪声仿真分析 被引量:1
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作者 朱鹏辉 姜金辉 崔文旭 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期242-252,共11页
为精确预估流固耦合效应对旋翼桨叶振动响应及噪声计算的影响,本文建立了计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)模型和高精度结构有限元模型,基于弱流固耦合方法完成了旋翼单向及双向流固耦合计算,并采用基于Kirchhoff方法对F... 为精确预估流固耦合效应对旋翼桨叶振动响应及噪声计算的影响,本文建立了计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)模型和高精度结构有限元模型,基于弱流固耦合方法完成了旋翼单向及双向流固耦合计算,并采用基于Kirchhoff方法对FW⁃H方程进行求解,分析了旋翼近场旋转噪声。首先,基于地面模态分析试验对桨叶结构有限元模型进行高精度建模,同时完成旋翼旋转状态的CFD计算,并采用两种网格映射方式和四点插值法进行流场与结构的数据传递,完成了旋翼单向稳态及单向瞬态流固耦合分析。然后采用双向弱流固耦合方法计算结构动响应及非定常流场,分析比较单、双向流固耦合计算方法下桨叶振动响应的差异。最后,基于单、双向流固耦合计算得到桨叶表面的时变气动压强,计算旋翼旋转噪声,分析比较单、双向流固耦合计算方法的旋转噪声大小及分布特征。结果表明,文中基于高精度桨叶模型及双向流固耦合方法计算出的桨叶动响应及噪声分布符合悬停旋转噪声规律,可为未来桨叶结构设计、强度校核及噪声预估提供参考。 展开更多
关键词 旋翼 有限元模型 流固耦合效应 动响应 旋转噪声
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基于损伤模型的混凝土冻融循环过程数值模拟研究 被引量:1
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作者 孟智田 李宗利 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期136-143,152,共9页
冻融损伤是寒区混凝土主要破坏方式之一,冻融过程是混凝土材料逐渐破坏演变的过程。引入损伤理论建立了混凝土水热力损伤耦合模型,该模型可以模拟混凝土冻融过程中水的相变、孔隙水压等变化过程,通过累积损伤真实反映破坏过程。通过与... 冻融损伤是寒区混凝土主要破坏方式之一,冻融过程是混凝土材料逐渐破坏演变的过程。引入损伤理论建立了混凝土水热力损伤耦合模型,该模型可以模拟混凝土冻融过程中水的相变、孔隙水压等变化过程,通过累积损伤真实反映破坏过程。通过与相关文献中的试验数据对比,验证了模型的准确性,并研究了中心最低温度、降温速率以及初始孔隙率对混凝土试件冻融损伤的影响规律。结果表明:随着试件中心最低温度的降低、降温速率的增大和初始孔隙率的增大,混凝土的累积损伤值逐渐增大;损伤区虽然从混凝土试件四周逐渐向内发展,但在降温速率和初始孔隙率过大时,最大损伤区和裂缝却出现在棱角附近的试样内部,并向外部扩展,该结果解释了棱柱体混凝土冻融破坏后棱角最先掉落的现象。 展开更多
关键词 混凝土 冻融循环 水热力耦合模型 损伤 有限元模拟
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