冯小青[1]2002年在《基于STEP数据核的有限元后处理技术的研究》文中认为本文主要研究基于STEP/AR104数据核的有限元后处理技术；其机理是在现有的有限元本体程序和产品数据交换国际标准STEP的基础上，给出一种通用的有限元数据交换模型。以集成资源STEP/AR104为基础构建一个能满足有限元后处理需要的数据核，来实现有限元分析本体程序和后处理系统之间的数据交换，并用OpenGL对其数掘进行可视化。本文中论述的技术的最终目的是实现多目标，即能与多个有限元分析本体程序实现连接。 论文第一章概述了CAE软件的现状、CAE的发展趋势，并论述了本文的研究目的、意义及主要研究内容和技术路线。 论文第二章简要介绍了STEP标准的原理及组成结构，及其所涉及的一些主要内容。作为一种产品全生命周期数据的形式化信息建模工具，STEP的描述语言EXPRESS在本文中得到了简要的陈述。 STEP国际标准的日趋成熟，对CAD/CAE集成的发展是一个极大的推动。作者在第叁章中提出了基于STEP/AR104的数据结构设计，阐述了基于STEP数据核进行有限元后处理的意义，并对有限元分析全过程所需的数据和有限元模型的数据结构进行了分析，对STEP/AR104进行了详细的分析与介绍。 第四章是关于基于STEP/AR104数据核的有限元后处理系统的实现部分。该部分介绍了基于STEP/AR104数据核的有限元后处理系统的设计流程图，有限元分析后处理子集POSTFEA的构建，以及AR104中的主要实体到C++的映射。 在第五章中介绍了独立于操作系统的叁维图形库OpenGL，以及在OpenGL环境下的MFC图形编程方法和人机交互技术。 论文的第六章介绍了本有限元后处理系统所实现的功能。 最后，在第七章总结了全文的主要研究成果，并展望了未来的研究方向。
冯小青, 卢炎麟[2]2002年在《基于STEP数据核的有限元后处理技术的研究》文中研究指明文章在现有的有限元本体程序和产品数据交换国际标准STEP的基础上,提出一种通用的有限元数据交换模型。以集成资源STEP/AR104为基础构建一个能满足有限元后处理需要的数据核,来实现有限元分析本体程序和后处理系统之间的数据交换,并用OpenGL对其数据进行可视化。利用STEP中性文件机制,可以实现后处理系统与多个有限元分析本体程序之间的连接。
许成波[3]2014年在《基于STEP标准的有限元信息模型的表达与实现》文中进行了进一步梳理虚拟样机技术在现代产品开发中发挥着重要作用，但是在利用虚拟样机技术对产品进行设计、仿真、优化时，产品信息的一致性表达一直是困扰产品快速开发的一大难题，尤其是进行设计对象的有限元分析时会产生大量的数据，这些数据要在相异的有限元软件以及前后处理软件等之间进行数据交换。目前数据交换主要采用点对点的方式，此种方式存在很多的弊端，由于STEP标准的广泛采用，建立基于STEP标准的有限元信息模型成为解决此类数据一致性表达和交换的关键。本文通过研究STEP标准提供的EXPRESS描述语言、第209部分（复合材料与金属的结构分析和相关的设计）以及第104部分（有限元分析）等，利用EXPRESS语言和EXPRESS-G图对有限元信息模型进行描述,且利用ROSE库完成具体的实现，本文具体的研究内容如下：1.在EXPRESS语言信息建模方法的基础上，构建基于STEP标准的有限元信息模型，具体包括有限元模型的全局信息描述、固有参数信息描述、离散化信息描述、分析控制信息描述和分析结果信息描述，实现有限元信息模型的标准化表达。2.在有限元信息模型基础上，借助于ROSE库和MFC类库开发有限元信息建模系统，实现了读入中性文件、生成中性文件、显示实体属性、修改实体属性、读取数据库中的属性值、更新数据库中表的记录、增加数据库中表的记录、通过APDL建立与ANSYS的接口等功能，完成有限元信息模型的具体数据实现。3.构建PCM160锤式破碎机主轴的有限元信息模型，初步完成主轴中性文件的生成，并通过与ANSYS建立接口完成主轴网格的显示。
龚龙权[4]2016年在《有限元与半平面法结合的技术在斜齿轮有限元后处理中的应用》文中提出在机械传动中,斜齿轮传动由于传动平稳、效率高等优点而被广泛地应用于各个领域。斜齿轮在传动过程中,由于受到变化的接触载荷,容易发生轮齿的失效。因此对斜齿轮啮合过程进行有限元分析,分析在啮合过程中应力和位移的变化,对于研究齿轮接触强度和齿轮寿命具有重要的指导意义。现今对齿轮进行有限元分析主要依赖于有限元分析软件,现行的有限元软件在进行齿轮接触有限元分析时需处理大量的有限单元,求解应力和位移时计算速度较慢,在后处理方面计算结果的显示缺乏灵活性,为了克服这些缺点,本文综合应用有限单元法和半平面法的基本原理采用编程方法对斜齿轮进行有限元求解计算和后处理。本文具体研究工作如下:1)根据斜齿轮螺旋面的形成原理及齿轮基本参数,编译程序完成斜齿轮的建模及离散化。从程序中导出斜齿轮的节点和单元数据,在有限元软件中编写命令流程序完成建模。2)根据有限单元法和半平面法基本原理,推导其应力和位移计算公式,计算斜齿轮节点上的应力和位移值。3)在自开发程序和有限元软件中分别进行有限元后处理。在自开发程序中将有限单元法和半平面法综合应用于斜齿轮后处理,具体过程为:以接触线为中心,划定一个斜半圆柱区域,在该区域内部,采用半平面法的计算结果;在该区域外部,采用有限单元法的计算结果;结合边界上取二者平均值。将二者综合起来通过编译程序实现计算结果的直观显示。在有限元软件中通过自带的通用后处理器实现计算结果的显示。4)对自开发程序与有限元软件中进行有限元分析的计算时间进行对比。在后处理过程中,以位移图和应力云图为例,比较两种后处理方法显示效果的差异。5)展现有限单元法与半平面法结合在后处理方面结果显示的灵活性。本文成功的将有限单元法和半平面法理论相结合应用于斜齿轮有限元分析,并且在MATLAB中开发了一套斜齿轮有限元分析程序,与有限元软件相比,通过该程序进行有限元分析计算速度较快,显示精度较高,在后处理中结果显示方面具有更好的适应性和灵活性。
张向奎[5]2008年在《汽车车身部件快速成形仿真技术平台与关键算法研究》文中研究表明板料冲压成形已作为一种重要的塑性加工工艺广泛应用于航空航天、汽车、造船五金等工业领域,尤其在汽车制造业中显得十分重要。金属薄板在冲压成形过程中通常会产生较大的塑性变形,在实际生产过程中,常常会出现各种各样的成形缺陷,利用有限元仿真技术对汽车冲压件的冲压成形进行数值模拟,能很好的预测成形缺陷。汽车车身设计早期阶段的模型设计和后期的模具设计都是一个反复尝试的过程,在模型设计阶段,没有模具信息,为了减少试错的次数和降低模具设计的难度,需要有一个能够直接地、大致地评价车身零部件可成形性设计的快速校核工具。以如上的应用背景,本文开发了板成形CAE模拟软件的基础开发环境——COMX软件开发平台;在COMX平台的基础上,本文重点探讨了车身部件快速成形仿真软件系统KMAS/One-step的设计和实施过程,并对其中一些关键算法进行了深入探讨和研究。本文完成的主要工作有:(a)CAE基础软件开发环境——COMX软件开发平台的分析、设计及实施等工作。其中的主要内容有:COMX核心框架的需求分析与基本设计思路、COMX核心框架的设计与实施、基于插件的GUI机制建立、基于OpenGL的可视化相关组件设计与实施以及板成形数值模拟公共数据结构及相关显示和序列化组件的设计与实施等工作,以这些工作为基础构建了汽车车身部件快速成形仿真技术的基本开发平台。(b)探讨了基于能量释放的One-step求解器初始场预示算法。(c)对有限元大规模线性稀疏矩阵求解的直接法和迭代法也分别进行了深入探讨和研究。(d)对One-step前后处理系统中的若干关键算法也进行了研究,主要包括前处理有限元网格多边形选取算法以及有限元网格质量及打折判别和修正算法等内容。(e)对KMAS/One-step求解器的自动测试环境进行了研究,并且设计和实施了相关测试程序。
韩志强[6]2014年在《钢筋混凝土梁开裂后裂缝高度及钢筋应力分析》文中进行了进一步梳理众所周知,裂缝是混凝土结构的常发病,即使是现在,对裂缝发生的抑制与防止,还没有一个十分有效的方法。本文对钢筋混凝土梁裂缝开展以及开裂后的受力性能进行了研究。首先,本文提出一种考虑混凝土材料强度随机分布的裂缝开展模拟方法。这种模拟方法由于考虑了混凝土材料强度的离散性,并以概率统计原理模拟混凝土的实际强度分布,通过移除单元的方法模拟开裂,从而更加合理地模拟出钢筋混凝土梁中裂缝的开裂过程。其次,通过模拟后处理技术提取出钢筋的应力值,并在此基础上分别模拟不同宽度、不同深度、不同位置的裂缝,得到开裂后梁内钢筋应力分布规律和应力最大值变化规律。结果表明,裂缝的存在仅仅影响裂缝截面处附近的钢筋应力,影响开裂后混凝土梁中钢筋应力变化的最显着因素是裂缝深度,而既有裂缝宽度对钢筋应力的变化影响很小,梁中钢筋拉应力最大值随裂缝出现的位置不同而变化,由于裂缝位置的影响,梁中钢筋应力最大值出现的位置也不同。最后,以实际的五根钢筋混凝土梁为例进行分析,通过裂缝高度的试验实测数据与模拟结果分析对比,论证了前述考虑混凝土强度随机分布的裂缝模拟方法在模拟裂缝开展高度方面的可靠性。同时,应用前面提出的方法将不同荷载水平下钢筋应力提取出来,根据钢筋应力水平对实际已开裂的钢筋混凝土构件的工作状态做出安全性评价。
徐海啸[7]2011年在《基于多核技术的有限元碰撞模拟及优化》文中提出仿真技术作为人类认识和改造自然的重要手段,在军事,工程应用,卫生,教育和国民经济的许多其他领域,都起到了越来越重要的作用,其中发展最迅速并且也是应用最为广泛的有限元技术也受到人们越来越多的重视。有限元技术现在已经遍及了核工业,宇航工业,汽车机电业,化工业,和海洋工业等领域。随着有限元技术应用范围的不断扩大,传统有限元解法由于运算速度的原因,已经不能满足工业生产和科学研究的需求。随着多核技术的迅猛发展和多核计算机的普遍,原来只能是大型服务器才能配备的多核计算机,现在已经遍布在PC机上。多核技术和并行计算技术的逐渐成熟为有限元分析应用提供了新的解决办法,运用并行计算的原理,在有限元中采用并行处理技术,根据每个进程负载的不同,动态的调整每个工作进程的任务量,充分利用多核计算机的优势,可以大大提高有限元程序的运行速度,无论是在工业生产还是科学研究中都有非常重要的实践价值。本文采用显示有限元法、EBE方法和区域分解方法对多进程在多核环境下的并行有限元调整进程负载的原理、策略和实现方法做了研究,主要面向目前比较普及的多核计算机和并行有限元技术。优化了有限元程序的并行计算,在考虑多核计算机通信开销和进程计算负载的情况下,对进程的计算任务进行比较合理的动态调整。每个参与进程接到计算任务后,并行地调用有限元程序进行计算,在计算的迭代时间步长内,根据进程的负载情况判断是否需要进行计算任务的调整,计算完成后,通过后处理程序将得到的结果整合,以图像的形式展现给客户,在客户看来操作简单,结果直观,有着较强的易用性。本文首先对并行计算、有限元方法和进程负载的动态调整做了简单的阐述,然后分别介绍了有限元并行化方法和有限元区域分解的原理,由这些原理设计并实现了在多核环境下通过动态调整进程负载来优化并行有限元方法的系统。接下来通过高速碰撞有限元并行算法的实际应用分别说明了系统实现的方法、原理和具体步骤。本文选用善于处理科学计算的FORTRAN语言和相应的MPI接口,编制了模拟圆柱体高速碰撞刚性墙的程序,并对结果做了简要的分析和评价,结果表明,本文所描述的动态可调整负载并行有限元算法可以加快有并行限元程序的计算速度,提高并行有限元程序的运行效率。
赵振[8]2011年在《面向电磁—机械耦合的异构仿真系统瞬态场分析技术及应用》文中认为随着产品规模及复杂度增加,越来越呈现出多领域、强耦合的特点,产品开发难度大、周期长、成本高,整个产品的设计工作已经难以由设计者单独来完成,而是变成一个具备多学科性和群体协作性的工作。特别是瞬态多场耦合问题,它的物理场在时域上动态变化,且场间耦合程度高。随着数字化设计技术发展,产生了大量的仿真分析工具,但大多数分析工具只针对单学科问题,且各分析工具是异构的,不具有标准性与开放性,为数不多的多学科分析工具一般是针对特定的耦合问题,或者是通过对各学科分析工具简单调用实现松散耦合的多学科问题优化设计,对于异构仿真系统强耦合问题难以直接进行分析,因此有必要对异构仿真系统耦合瞬态场分析技术进行研究。本文在对产品数字化仿真技术、多场耦合分析技术及协同仿真技术研究现状进行总结分析的基础上,对异构仿真系统耦合瞬态场分析模型、电磁-机械耦合分析中瞬态电磁场分步回归求解技术、考虑电磁-机械耦合系统柔性可动部件耦合振动的冲击副模型、以及自适应步长的耦合瞬态场顺序耦合分析技术进行了研究,并结合工程需要,对相关问题进行了仿真分析,取得了较好的效果。全文的组织结构为：第1章概述了产品数字仿真分析技术、多场耦合求解技术及协同仿真技术的研究现状,对相关理论、技术进行了分析与归纳,指出了目前异构仿真系统瞬态场仿真分析技术研究中的不足,给出了论文的主要研究内容与组织结构。第2章提出了异构仿真系统耦合瞬态场分析模型。对异构仿真系统稳态场耦合与瞬态场耦合问题求解机制进行了研究,提出了异构仿真系统耦合瞬态场分析模型,对耦合瞬态场问题求解时的非平衡载荷残差,各瞬态进行准稳态分析的临界步长及传统方法求解瞬态场耦合问题的利弊进行分析,最后给出了异构仿真系统耦合瞬态场分析的信息交互机制、仿真机制及求解步骤,并将该模型应用于低压断路器延时脱扣分析,取得了理想的结果。第3章提出了电磁-机械耦合分析中瞬态电磁场分步回归求解技术。定义断路器最小分断单元与最小分断单元生命周期,利用高斯核函数构建分断电流与自变量拟线性映射,采用偏最小二乘回归方法对最小分断单元设计变量进行初级回归,并结合仿真分析技术反求最小分断单元生命周期内状态变量,构建分断电流关于状态变量二次回归预测模型。针对分断仿真所处不同阶段,采用不同电流回归模型作为源电流,基于有限元技术求解断路器瞬态电磁场分布。将该技术在低压断路器分断仿真的电磁场分析中应用,有效求解分断过程时变电磁场。第4章提出了考虑电磁-机械耦合系统柔性可动部件耦合振动的冲击副模型。考虑复杂产品电磁-机械耦合分析中柔性部件引起的耦合振动现象,以电梯产品为例,针对电梯轿厢系统与导轨耦合振动问题,建立刚性导轮-柔性导轨的Dubowsky二状态间隙模型,代替传统电梯水平振动特性分析中的质量-弹簧-阻尼模型。采用有限单元法生成导轨模态中性文件,并根据模态迭加法原理对导轨模态中性文件进行优化。分别建立轿厢与导轨振动分析数学模型,基于两者几何相容性与作用力平衡条件,给出导轨与导轮位移、速度、激振力耦合关系。该模型在电梯水平振动特性仿真分析中得到应用。第5章提出了自适应步长的耦合瞬态场顺序耦合分析技术。通过提取迭代节点耦合状态变量数值解,构造基于拉格朗日基函数的步长调整判别式,建立步长自适应调整策略,根据耦合状态变量数值曲线波动性动态调整瞬态步步长,解决复杂机械产品电磁-机械耦合问题求解时,固定瞬态步长难以在求解精度及效率间取得平衡的问题。对于包含多个耦合状态变量的复杂瞬态场耦合问题,建立多状态变量问题数据交互及步长自适应调整机制,减少冗余的数据交互及求导工作,将该技术应用于低压断路器短路分断仿真中,实现对分断过程电磁-机械耦合问题仿真分析。第6章结合工程实际需求,将异构仿真系统耦合瞬态场分析各关键技术在低压塑壳断路器分断仿真及高速电梯水平振动特性分析中进行了应用,并与实验结果进行对比,在实践中证明本文方法的正确性与可行性。第7章总结了本文的研究内容与成果,并对进一步研究工作进行了展望。
汪振华[9]2008年在《重型卡车驾驶室有限元分析及其拓扑优化》文中进行了进一步梳理伴随着汽车工业自主开发能力的增强,汽车市场竞争的日趋激烈,使得汽车企业必须设计自主品牌,靠低成本、高质量来占领市场。为了达到此目的,最主要的工作就是降低产品的开发成本、缩短开发周期、提高产品的性能、质量。这使得CAE分析在产品开发过程中变得越来越重要。概念设计是确定汽车性能、外形与内饰等主要方面的初步设计。从时间上,缩短整个汽车设计周期最关键的是要做好汽车概念设计阶段的工作,从而减少重复设计的工作量。该阶段是车身结构设计中保证性能的重要阶段,这个阶段留下的缺陷往往很难在后续的设计中弥补,因而在车身的开发过程中受到广泛重视。而结构拓扑优化可以大大改善结构的性能或在保持原刚度不变的情况下减轻结构的重量,从节能环保角度带来直接的经济效益。由于该方法能在工程结构设计的初始阶段为设计者提供一个概念设计,使结构在布局上采用最优方案,所以与尺寸优化和形状优化相比能取得更大的经济效益,也更易被工程技术人员所接受。本文是基于对标车型进行的新型驾驶室开发。首先详细介绍了对标重型卡车车身有限元模型的建立;其次利用HyperWorks软件的HyperMesh和OptiStruck模块定性分析该对标重型卡车车身结构的刚度、强度及模态,得到了该型卡车的模态、刚度及应力结果,了解对标重型卡车的性能参数。在此基础上,本文对新车型开发的第一步“概念设计阶段”进行了以拓扑优化为重点的虚拟驾驶室优化设计。根据该结果来进行新车型开发的指导。
刘欢乾[10]2017年在《基于虚拟现实的冲床仿真系统研究与开发》文中进行了进一步梳理随着虚拟现实技术的发展,虚拟仿真教学实验系统在专业知识教学和设备操作培训中占据着越来越重要的作用,它以不可或缺的众多优势,弥补了传统高校教学和企业培训过程中存在的诸多问题,满足了日益增长的教学质量和企业人员培训的要求。冲床在国民生产中作为一种最常见的机床,用途十分广泛,而且冲床的操作培训安全要求较高,现阶段的教育资源无法满足学生的实践要求,同时,目前市面上的虚拟冲床教学仿真系统普遍存在功能开发不到位,缺少CAE分析功能和完整冲压工艺过程演示等缺点。为了解决上述问题,在现有的研究成果基础上,本文结合UG,3ds Max和Unity3D开发引擎,基于MVC设计模式的总体框架设计理论以及功能模块化的设计思想,设计开发了一款基于虚拟现实技术的虚拟冲床仿真系统,通过逼真的虚拟场景,功能丰富的交互性操作,全方位的案例教学以及强大的CAE板料分析功能来满足学校和企业的培训需求,提高培训人员冲床的实践操作能力,达到最好的教学成果。本文设计的虚拟冲床仿真系统为满足学生多种CAE分析需求,分别开发了两种不同的板料冲压成形功能,其中板料冲压成形精确分析功能是基于华中科技大学塑性成形模拟及模具技术国家重点实验室柳玉起教授团队设计的FASTAMP板料冲压成形分析软件的算法,加以优化并应用开发的,而另外一种板料冲压成形快速分析功能是基于一种自主设计,以空间网格布尔运算为前提的可适性快速成形算法而开发的。两种功能的结合提供了学生丰富的操作体验。此外,为了满足板料冲压成形分析算法的通用性,本文还设计了一种任意平面域多边形叁角剖分算法。此算法考虑了平面多边形的多种特殊情况,在产生最优叁角网格的前提下,完美的适用两种板料冲压成形算法,且稳定性高,可适性强,具有非常好的实时性和可靠性。
参考文献：
[1]. 基于STEP数据核的有限元后处理技术的研究[D]. 冯小青. 浙江工业大学. 2002
[2]. 基于STEP数据核的有限元后处理技术的研究[J]. 冯小青, 卢炎麟. 计算机工程与应用. 2002
[3]. 基于STEP标准的有限元信息模型的表达与实现[D]. 许成波. 河北工业大学. 2014
[4]. 有限元与半平面法结合的技术在斜齿轮有限元后处理中的应用[D]. 龚龙权. 重庆大学. 2016
[5]. 汽车车身部件快速成形仿真技术平台与关键算法研究[D]. 张向奎. 吉林大学. 2008
[6]. 钢筋混凝土梁开裂后裂缝高度及钢筋应力分析[D]. 韩志强. 辽宁工程技术大学. 2014
[7]. 基于多核技术的有限元碰撞模拟及优化[D]. 徐海啸. 吉林大学. 2011
[8]. 面向电磁—机械耦合的异构仿真系统瞬态场分析技术及应用[D]. 赵振. 浙江大学. 2011
[9]. 重型卡车驾驶室有限元分析及其拓扑优化[D]. 汪振华. 吉林大学. 2008
[10]. 基于虚拟现实的冲床仿真系统研究与开发[D]. 刘欢乾. 浙江大学. 2017
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