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表贴式永磁电机永磁体涡流损耗有限元计算方法对比研究: 2024年; 脉宽调制(pulse width modulation,PWM)技术广泛应用于表贴式永磁电机(surface permanent magnet synchronous motor,SPMSM)控制,而在PWM电流激励下永磁体内涡流损耗较大。为快速、准确获取涡流损耗,基于电机磁场沿轴向近似均匀分布特性,提出了一种PWM激励下永磁体内涡流损耗有限元(finite element method,FEM)简化计算方法。首先,以3台永磁体轴向分段数目不同的SPMSM为研究对象,对比同工况下简化方法、2D FEM、3D FEM涡流损耗计算结果,结果表明简化方法与3D FEM计算结果误差小于3%,而计算时间远小于3D FEM;然后,基于涡流损耗随永磁体轴向分段增大而减小的特点,通过不同永磁体轴向分段数目的SPMSM,在堵转工况下分离永磁体涡流损耗,验证了简化方法计算有效性;最后,通过实测电机各相电阻计算电机直流铜耗,对实测涡流损耗差值进行修正,进一步验证了简化方法的准确性。; 程思为曾梓涵张庆湖李兴洪; 关键词：PWM 涡流损耗 FEM

基于FEM的汽车轮毂轴承动态特性及可靠性研究: 2024年; 采用Workbench软件对某型汽车轮毂面对面式双列圆锥滚子轴承进行基于力学仿真分析的动态可靠性研究。首先,简化轴承模型后采用SolidWorks建立其三维模型;然后,采用Workbench对轴承开展模态及谐响应分析,获取轴承空载与满载状态下的位移和等效应力云图,并分别提取空载前10阶与满载前6阶的振型和固有频率等动态性能参数,采用Workbench中的六西格玛分析模块对轴承进行可靠性分析;最后,加载增量载荷谱获取轴承的可靠度和可靠性灵敏度。研究结果与汽车轮毂轴承的实际情况基本吻合。汽车轮毂轴承在不同工况下的仿真及其可靠性研究可以为故障轴承运动学、动力学计算与分析提供一定的参考。; 赵振秀耿龙伟樊书浩; 关键词：FEM 双列圆锥滚子轴承静力学谐响应可靠性

基于声学求解耦合的车内气动噪声水平优化: 2024年; 本文采用计算流体力学(CFD)与声学求解器(应用FEM)耦合计算的方式,对140km/h工况下代号为TMS的某汽车模型进行外流场与内外声场分析,利用直接计算法对A柱、后视镜与车窗表面的声压情况进行了计算与分析,找出外场风噪声严重的区域;然后利用有限元方法对车内噪声水平进行了计算,对驾驶员内外耳处的噪声水平进行了重点分析。根据分析的结果,从车外造型方面提出了两种改进方案,分别是减薄镜柄和侧窗前部加凸起特征。通过对驾驶员左耳处声压级曲线的对比情况来看,两种方案均对车内噪声水平实现了0~2dB之间不同程度的降低,达到了最初的降噪目的,对以后应用该方法进行汽车车内气动噪声研究具有一定的参考意义。; 姜晴雯张英朝关青青杜冠茂; 关键词：汽车噪声 CFD FEM 声传播

基于声学FEM-BEM的户内变电站噪声场计算: 2024年; 准确计算户内变电站大型、复杂的噪声场分布,进而评价可采用降噪措施的减噪效果,是解决户内变电站噪声污染的关键问题。为此,综合声学有限元法(finite element method,FEM)求解复杂声场收敛性好及精度高的优点,及声学边界元法(boundary element method,BEM)降维求解大型声场的优势,提出了一种基于声学FEM-BEM的户内变电站噪声场求解算法。首先,建立变电站内部声源声固耦合模型,采用声学FEM求解混响噪声作用下的声固耦合响应;然后,基于声学FEM-BEM耦合理论,求解内、外耦合边界处结构单元受声固耦合激励产生的位移及应力载荷;最后,根据声压及应力载荷激发的外场声波扩散模型,基于常规Gauss数值积分法,建立外部空间声域2维BEM声学积分方程,求解外部声场。该算法在湖南某110 kV户内变电站噪声场的求解分析中得到了成功应用,与实测值的相对误差为3.61%~4.87%。; 唐波刘思煜黄韬白晓春刘任无; 关键词：户内变电站噪声场

基于CS-FEM的某制导炮弹弹体动力特性分析: 2024年; 常规有限元法采用六面体单元进行动力特性分析时,由于数值模型刚度过大导致计算误差较大且无法克服网格畸变。因此,文中在常规有限元法的基础上引入梯度光滑技术,采用基于单元的光滑有限元法(CS-FEM)对某制导炮弹弹体进行动力特性分析,该方法能有效降低系统数值模型刚度且无需进行坐标变换和形函数求导,从而避免网格畸变带来的精度降低及求解困难等问题。计算结果表明:相同网格数目情况下,CS-FEM能够有效提高弹体固有频率及振型的求解精度,同时具有较高的收敛速度,在制导炮弹弹体动力特性分析方面具有较好的应用前景。; 叶楠程建宇冯世哲; 关键词：制导炮弹动力特性

基于FEM-DEM的压气机叶片喷丸强化数值模拟研究: 2024年; 基于有限元与离散元(FEM-DEM)相耦合的方法,建立了喷丸强化过程仿真模型,获得了表面覆盖率与丸粒数目之间的关系曲线,基于规则钛合金局部模型,研究了喷丸强化过程中主要工艺参数(丸粒直径、喷丸速度和表面覆盖率)对残余应力场及表面粗糙度的影响规律。针对实际叶片结构,根据不同特征区域和局部表面曲率特征,分析了残余应力场的分布及变化规律。结果表明,在一定范围内,通过增大工艺参数可以获得更好的残余应力分布。然而,当工艺参数过大时,喷丸强化效果会被削弱,表面粗糙度增加,导致残余应力松弛现象出现。此外,在相同喷丸工艺参数下,不同压气机叶片区域的表面曲率特征对喷丸效果影响较大,曲率较大时产生的残余应力场分布较浅,而曲率较为平滑的区域可以获得更佳的喷丸强化效果。; 张洪伟高师曹钢闫锡超常杰; 关键词：压气机叶片喷丸残余应力

基于FEM和DOE分析的超声切刀结构设计与振动特性研究: 2024年; 目的针对工程实践中超声切刀尺寸难以解析计算且有特定结构尺寸要求的超声切刀难以设计等问题,建立了装夹式组合超声切刀结构优化及振动特性的高效设计、分析方法。方法依托某工程实践超声切刀设计要求,以结构尺寸参数化的阶梯形变幅杆和固定渐变刀刃体装夹设计成组合式超声切刀,通过对变幅杆单一结构尺寸因素对组合超声切刀有限元模态固有纵振频率、输出形变大小等振动特性的影响分析,合理选取结构尺寸取值范围,构建了四因素两水平的全因子仿真实验,进行了多结构因素交互影响分析,建立了显著因素的谐振频率回归方程,并基于此以简谐共振频率为目标,优化设计了28 kHz装夹式超声切刀。结果通过有限元模态分析、谐响应分析验证了优化设计的超声切刀在固有纵振、谐振频率与目标设计的一致性,且仿真输出振幅满足超声切割振幅要求,仿真最大等效应力远小于材料的安全许用屈服强度;通过数控加工、阻抗测试验证了实验测试频率与设计、仿真频率的一致性,且阻抗值满足设计要求;将超声切刀安装至切割系统中进行加工实验,通过与普通刀具、激光等工艺加工手段进行对比,设计切刀输出频率与振幅稳定,切割质量好,效率高。结论研究结果表明:采用的超声切刀结构设计、仿真、分析等方法对有特定尺寸要求的复杂切刀设计、优化及工程应用具有很好的指导意义。; 李永亮杜彦斌梁强杨承志; 关键词：FEM分析

基于SPH-FEM转换算法的砷化镓划片损伤过程研究: 2024年; 为了进一步提高半导体激光器巴条制造质量,改善解理加工过程中划片损伤情况,采用SPH-FEM转换算法研究划片速度和载荷对单晶砷化镓(gallium arsenide,GaAs)划片损伤的影响。基于广义胡克定律计算出砷化镓{100}晶面<110>晶向的各向异性机械力学特征参数,采用SPHFEM转换算法仿真金刚石刀头划片实验,将划片过程中损伤的有限元转换为粒子,研究损伤粒子在刀头作用下的运动轨迹,确定出划片的损伤过程。研究表明,该方法较好地解决了传统有限元法大变形区域发生网格畸变所导致的计算误差问题,揭示了不同加工参数对砷化镓材料划片损伤的影响,并得到了实验验证,为脆性材料的划片损伤过程提供了新的途径和思路。; 黄鹏辉姜晨高睿蒋金鑫; 关键词：砷化镓各向异性

基于FEM木模型的化工管道安装工艺分析: 2024年; 为了对化工管道安装中热力直埋L形管道的安装工艺进行分析,研究以有限元模型分析为基础,对化工管道中热力直埋管道的安装工艺进行了深入研究。研究首先对管道的运行机理进行了分析;然后基于有限元模型与预热安装的管道受力与变形分析研究;最后利用有限元模型对预热安装、冷安装进行了仿真分析。结果表明,L形管道的横臂和竖臂的锚固点位置相对于原点对称,且冷安装方式下管道的滑动区域长度大于预热安装下的滑动区域长度,大约为预热安装的1.25倍。这说明基于有限元模型分析与预热安装的化工管道中热力直埋管道安装工艺具有显著的优势和应用前景,有助于提高化工管道的安全性和稳定性,推动行业的可持续发展。; 刘洪涛; 关键词：FEM模型化工管道热力管道安装工艺

基于SPH-FEM耦合方法的开挖面稳定性多尺度分析: 2024年; 运用光滑粒子流体力学(SPH)模拟土体在开挖扰动下的大变形破坏过程,通过有限元(FEM)模拟非大变形土体与隧道结构,运用多尺度方法来探究开挖面稳定性问题。两种方法所建立的土体区域皆运用相同的三维摩尔-库伦本构模型进行高斯积分点上的求解,以确保一致性。通过与开挖面稳定性模型试验的标定,验证了该方法的可行性。以此为基础,运用控制变量法进行一系列参数分析,探究了土体受到开挖扰动时的竖向位移、竖向应力的变化规律及对应位移场、应力场和等效塑性应变场的变化规律。最后,研究了等沉降面的发展情况,证明了这种多尺度方法的可信度。对于开挖面稳定性方面的研究,这种耦合方法可以较好地反映土体的变形规律和破坏机制,为研究开挖面稳定性提供了一种有效的计算工具。; 华振肖健华黄明峰熊昊; 关键词：多尺度方法开挖面稳定性

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