工程仿真共性技术解决方案电子书

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内容提要

前言

第一篇　车辆应用篇

案例1　车身多学科性能集成优化

1.1　引言

1.2　技术路线

1.3　技术手段

1.3.1　参数化车身建模

1.3.2　基于参数化模型的多学科仿真优化平台

1.3.3　车身多学科性能集成优化

1.4　结果分析

1.5　项目意义

案例2　基于多学科的某型轻混商用车车架轻量化仿真分析

2.1　引言

2.2　技术路线介绍

2.2.1　VPG技术应用

2.2.2　尺寸与形状联合优化技术

2.2.3　超单元、复合材料在尾横梁的应用

2.2.4　多学科联合仿真校核

2.3　轻量化优化设计

2.3.1　车架有限元模型建立

2.3.2　基础方案与轻量化优化方案对比

2.3.3　弯扭模性能

2.3.4　疲劳耐久性能

2.4　总结

参考文献

案例3　AI技术实现新能源电池包公差仿真分析

3.1　工程问题描述

3.2　分析流程

3.2.1　公差仿真的基本假设

3.2.2　三维公差仿真建模流程介绍

3.2.3　电池包上下壳建模过程描述

3.3　特色与优势

案例4　发动机活塞热疲劳数值模拟研究

4.1　引言

4.2　技术路线

4.3　仿真计算

4.4　结果分析

参考文献

案例5　分布式电动汽车控制策略研究

5.1　设计流程

5.2　CarSim整车配置

5.2.1　CarSim整车参数配置

5.2.2　Simulink和CarSim联合仿真模型搭建

5.3　Simulink建模

5.3.1　信号处理

5.3.2　车辆状态估计

5.3.3　Dugoff轮胎模型

5.3.4　控制目标期望值

5.3.5　模糊控制器的设计

5.3.6　附加转矩分配

5.4　控制策略仿真及其分析

参考文献

案例6　排气歧管热应力仿真分析

6.1　引言

6.2　技术路线

6.2.1　模型简化原则

6.2.2　计算方法

6.2.3　拟解决的问题

6.3　仿真计算

6.3.1　物理模型

6.3.2　计算过程

6.4　结果分析

6.4.1　结果展示

6.4.2　结论

参考文献

案例7　赛车摇臂仿真与优化

7.1　引言

7.2　技术路线

7.2.1　初步建模

7.2.2　装配

7.3　仿真分析与优化

7.3.1　材料选择

7.3.2　预处理

7.3.3　载荷步和边界条件的施加

7.3.4　仿真结果（两种材料对比）

7.3.5　静力学拓扑优化

7.3.6　动力学拓扑优化

7.4　总结

第二篇　航空航天应用篇

案例8　第四代多用途协同空战无人机——飞将

8.1　引言

8.2　设计流程

8.3　设计创新点

8.4　设计方案

8.4.1　作战构型

8.4.2　前体设计

8.4.3　涡流迹分析和边条设计

8.4.4　起落架设计和总体布置

8.4.5　前三点式起落架配置形式及参数选择

8.4.6　起落架布置方案（图8-20～图8-23）

参考文献

案例9　X语言及其建模仿真系统

9.1　X语言的研发背景

9.2　X语言

9.3　案例

9.3.1　模型背景

9.3.2　模型建立

9.3.3　模型解析与仿真

案例10　基于数字孪生的飞机机翼强度预测系统开发

10.1　引言

10.2　技术路线

10.3　仿真计算

10.3.1　FEM模型创建

10.3.2　载荷取样

10.3.3　载荷识别

10.3.4　FEM模型降阶

10.3.5　预测系统

10.4　结果分析

10.5　成果应用

参考文献

案例11　基于自主创新主题的C919融合式翼梢小翼的减阻优化设计

11.1　引言

11.2　技术路线

11.3　仿真计算

11.3.1　模型构建

11.3.2　主要参数设置

11.3.3　主要操作设置

11.4　结果分析

案例12　低排放燃气轮机燃烧室燃烧流场及结构应力仿真

12.1　引言

12.2　模型燃烧室设计特点及结构介绍

12.3　模型燃烧室大涡模拟数值研究

参考文献

案例13　航空发动机叶片外物损伤模拟研究

13.1　研究背景

13.2　J-C模型的建立及校核

13.2.1　模型参数有限元验证——准静态拉伸

13.2.2　模型参数有限元验证——动态霍普金森压杆压缩

13.3　模拟件外物冲击损伤模拟验证

13.4　发动机叶片外物冲击损伤模拟

13.5　研究总结

参考文献

案例14　低温下主镜支撑平台微小变形分析

14.1　引言

14.2　技术路线

14.3　仿真计算

14.4　结果分析

案例15　运载火箭整流罩分离系统动力学特性仿真分析

15.1　引言

15.1.1　火箭整流罩的功能与分离方式

15.1.2　火箭整流罩分离失败案例

15.1.3　火箭整流罩分离国内外研究现状

15.2　技术路线

15.2.1　火箭整流罩分离设计目标

15.2.2　三维模型建立

15.3　仿真计算思路

15.4　结果分析

15.4.1　分离过程

15.4.2　分离速度、角速度

15.4.3　整流罩呼吸运动

15.4.4　聚能射流切割效果影响因素探讨及药形罩优化设计

15.4.5　作动器工作过程仿真

15.4.6　分离时序优化设计

参考文献

案例16　火星探测车车轮结构强度、疲劳及振动特性分析

16.1　引言

16.2　技术路线

16.3　数值仿真计算

16.3.1　数值计算前处理

16.3.2　力学数值分析

16.3.3　数值后处理

16.4　结论

参考文献

案例17　配平翼展开过程动力学分析及冲击响应

17.1　引言

17.2　技术路线

17.2.1　机械设计

17.2.2　理论模型

17.3　仿真计算

17.3.1　有限元模型建立

17.3.2　仿真计算流程

17.4　结果分析

17.4.1　仿真结果验证

17.4.2　背罩影响分析

17.5　结论

参考文献

案例18　返回式航天装备水域回收系统仿真预示

18.1　引言

18.2　技术路线

18.2.1　基本理论

18.2.2　仿真模型建立

18.2.3　计算模型及边界条件

18.2.4　流体材料和状态方程

18.3　结果分析

18.3.1　流体压力静平衡

18.3.2　气囊及航天器结构体的入水过程

18.3.3　流体与气囊的相互作用

18.4　结论

参考文献

第三篇　地质土建应用篇

案例19　大跨度膜结构风载体型优化和流固耦合分析

19.1　引言

19.2　技术路线

19.2.1　设计全过程仿真应用

19.2.2　风载体型优化

19.2.3　结构仿真模型

19.2.4　流固耦合分析

19.3　仿真计算

19.3.1　有限元建模

19.3.2　流体建模

19.3.3　流固耦合设置

19.4　结果分析

19.4.1　气弹性试验对比

19.4.2　实际工程应用

参考文献

案例20　自复位摩擦阻尼器数值试验及工程应用

20.1　引言

20.1.1　研究背景

20.1.2　自复位摩擦阻尼器简介

20.2　自复位摩擦阻尼器数值仿真

20.2.1　模型建立

20.2.2　仿真试验

20.2.3　阻尼器仿真结果与阻尼器-摩擦弹簧连接单元对比

20.3　工程应用数值仿真

20.3.1　工程应用模型

20.3.2　结构抗震性能

20.4　结论

案例21　高层建筑施工高坠柔性综合防控系统仿真分析

21.1　引言

21.1.1　施工高坠事故

21.1.2　柔性防护技术

21.2　技术路线

21.2.1　系统设想

21.2.2　技术难点

21.2.3　解决方案

21.3　仿真计算

21.4　结果分析

参考文献

案例22　基于山体滑坡防灾减灾主题的“复兴号”列车线路选址问题

22.1　引言

22.2　项目背景

22.3　技术路线

22.3.1　设计思路

22.3.2　关键技术

22.4　仿真计算

22.4.1　三维建模

22.4.2　操作步骤

22.5　结果分析

22.5.1　山体滑坡运动特征

22.5.2　涌浪运动特征

22.6　工程意义

参考文献

案例23　川藏铁路沿线高位远程地质灾害综合柔性防护技术

23.1　引言

23.2　方案提出

23.2.1　工况介绍

23.2.2　防护思路

23.3　仿真技术

23.3.1　关键单元

23.3.2　非线性接触

23.4　结果分析

参考文献

案例24　基于三维地质建模的公路桥梁岸坡全寿命周期稳定性研究

24.1　问题的发现

24.2　三维模型构建技术

24.3　全寿命周期稳定性分析思路

24.3.1　桥梁岸坡全寿命周期各分析阶段划分

24.3.2　桥梁岸坡全寿命稳定性分析

24.4　方法的应用延伸

24.4.1　弃渣场边坡稳定性分析

24.4.2　基于倾斜摄影三维地质建模的崩塌防治设计

参考文献

案例25　海底围岩高压水压裂微细观裂隙演化研究

25.1　引言

25.2　海底围岩SEM扫描图像处理

25.3　基于Cohesive单元的水力裂隙扩展模拟

25.3.1　流体流动方程

25.3.2　压裂液流动方程

25.3.3　压裂滤失方程

25.3.4　模拟参数

25.3.5　模拟方案

25.3.6　仿真过程

25.4　结果与讨论

25.4.1　模拟结果与实验结果对比

25.4.2　裂隙网络发育特征

25.4.3　后期应用前景

参考文献

案例26　远距离保护层开采覆岩应力演化规律研究

26.1　引言

26.2　主要研究内容和技术路线

26.2.1　主要研究内容

26.2.2　技术路线

26.3　模型的建立及计算

26.3.1　数值模型的建立及参数选取

26.3.2　初始化地应力

26.4　结果分析

26.4.1　丁组戊组煤层开采数值模拟

26.4.2　己组煤层开采数值模拟

26.4.3　戊_(9，10)-21070开采数值模拟

案例27　多矿物组分页岩水压裂缝扩展仿真及分析

27.1　研究背景

27.1.1　研究非均质性的必要性

27.1.2　操作工具

27.2　水力压裂流固耦合模型及参数反演

27.2.1　水力压裂流固耦合模型

27.2.2　矿物界面双线性内聚力模型

27.3　页岩水力压裂建模流程及参数

27.3.1　几何模型边界条件及模型参数

27.3.2　具体操作流程

27.4　矿物界面刚度对页岩水力压裂的影响

27.4.1　不同矿物界面刚度下裂缝形态

27.4.2　不同矿物界面刚度下应力场特征

27.4.3　不同矿物界面刚度下位移场特征

27.5　矿物界面刚度对页岩水力裂纹扩展规律的影响

27.6　主要结论

参考文献

案例28　基于CFD-DEM耦合的大尺度隧道断层破碎带突水突泥模拟方法

28.1　引言

28.2　技术路线

28.3　仿真计算

28.3.1　SolidWorks的建模与保存

28.3.2　网格划分与流体域设置

28.3.3　EDEM设置

28.3.4　EDEM-CFD单向耦合设置

28.4　结果分析

参考文献

案例29　连续充填开采覆岩矿压显现数值模拟研究

29.1　引言

29.2　技术路线

29.3　仿真计算

29.4　结果分析

29.4.1　静态结构分析

29.4.2　Y轴位移分析

29.4.3　Y轴应力云图分析

29.4.4　X轴应力云图分析

29.4.5　接触应力分析

29.4.6　等效应力分析

29.4.7　弹性应变云图分析

29.5　结论

参考文献

案例30　地面应急救援车载钻机钻架力学行为研究及改进初探

30.1　引言

30.2　技术路线

30.3　仿真计算

30.4　结果分析

30.4.1　静态结构分析

30.4.2　预应力模态分析

30.4.3　静态改进结构分析

30.5　结论

参考文献

第四篇　工艺应用篇

案例31　疲劳失效多尺度仿真研究

31.1　引言

31.2　技术路线

31.3　仿真计算

31.3.1　宏观疲劳试验仿真

31.3.2　微观疲劳裂纹萌生仿真

31.4　结果分析

案例32　纪念币压印成形仿真软件开发

32.1　软件开发背景和定位

32.1.1　研究背景和意义

32.1.2　国内外现状

32.2　方案设计和技术路线

32.2.1　技术路线

32.2.2　设计方案

32.2.3　求解器模块

32.2.4　软件系统主界面

32.3　仿真计算

32.3.1　坯饼参数设置

32.3.2　有限元模型的建立

32.3.3　坯饼的材料

32.3.4　仿真工艺参数设置

32.4　结果分析

32.4.1　应力分布

32.4.2　材料流动

32.4.3　时间效率对比

参考文献

案例33　蛇形同步协同轧制高锰钢板工艺与装备研究

33.1　引言

33.2　建立轧制过程工艺模型

33.2.1　仿真方案

33.2.2　蛇形轧制与同步轧制咬入条件

33.2.3　材料属性和边界条件

33.2.4　工艺参数和仿真模型

33.3　仿真结果分析

33.3.1　不同厚度高锰钢板蛇形轧制与同步轧制对比

33.3.2　不同辊速比和错位量下蛇形轧制渗透性对比

33.3.3　同步轧制修正板形

33.4　蛇形同步协同轧制工业装备与工艺设计

33.5　结论

参考文献

案例34　AZ31镁合金管材绕弯成形工艺数值仿真

34.1　研究背景与意义

34.2　有限元建模过程

34.3　仿真结果分析

34.3.1　Mises应力分析

34.3.2　等效应变塑性分布

34.3.3　管材壁厚分布

34.4　结论

参考文献

案例35　煤烃合成气直接制高值化学品过程中旋风分离器的模拟

35.1　引言

35.2　旋风分离器的结构

35.2.1　旋风分离器的优点

35.2.2　旋风分离器的不足之处

35.2.3　旋风分离器原理

35.3　模型构建

35.4　数值模拟

35.4.1　背景方法

35.4.2　颗粒分布

35.4.3　气相场性能条件设置

35.4.4　分析结果

35.5　结论

参考文献

第五篇　能源动力应用篇

案例36　微通道换热器扁管优化设计

36.1　引言

36.2　技术路线

36.3　仿真计算

36.3.1　材料参数

36.3.2　网格划分

36.3.3　载荷及边界约束

36.3.4　原结构分析结果

36.4　优化分析

36.4.1　参数设置

36.4.2　优化变量

36.4.3　优化目标

36.4.4　优化约束

36.4.5　优化算法

36.4.6　优化结果

参考文献

案例37　纵向波纹圆柱壳的屈曲分析

37.1　引言

37.1.1　海洋开发与深潜器发展现状

37.1.2　潜艇耐压壳简介

37.2　圆柱壳屈曲分析技术路线

37.3　圆柱壳几何模型设计

37.4　计算条件分析

37.4.1　边界条件分析

37.4.2　有限元计算方法选择

37.5　仿真计算

37.5.1　耐压壳几何建模

37.5.2　网格划分

37.5.3　边界条件

37.6　结果分析

37.6.1　理论解对比

37.6.2　屈曲结果分析

案例38　分布式草原公路用风力发电机整机结构强度、疲劳及振动特性分析

38.1　引言

38.2　技术路线

38.3　仿真计算

38.3.1　前处理

38.3.2　计算

38.3.3　后处理

38.4　结果分析

38.4.1　各部件静力学分析

38.4.2　各部件模态分析

38.4.3　研究总结

参考文献

案例39　树脂基复合材料风扇叶片结构铺层优化设计

39.1　项目背景

39.2　技术路线

39.3　仿真与分析

39.3.1　建模方法验证

39.3.2　复合材料风扇叶片建模仿真与分析

39.3.3　材料风扇叶片结构优化

参考文献

案例40　高效低阻低成本印制电路板式换热器

40.1　引言

40.2　技术路线

40.3　仿真分析

40.4　结论

参考文献

案例41　基于格子玻尔兹曼方法的流体仿真软件（FlowJSU）面向燃料电池水热管理优化

41.1　引言

41.2　技术路线

41.3　仿真计算

41.3.1　控制方程

41.3.2　边界条件

41.4　结果分析

41.4.1　模型验证

41.4.2　燃料电池双极板流道排水性能优化

41.4.3　燃料电池气体扩散层水管理优化

41.4.4　低温环境下燃料电池气体扩散层热管理优化

案例42　受限空间内燃料燃烧减阻特性数值仿真研究

42.1　引言

42.2　技术路线

42.2.1　设计思路

42.2.2　技术方案

42.3　仿真计算

42.3.1　数值模拟方法的验证

42.3.2　带有后向台阶的二维等直冲压流道数值模拟

42.3.3　超燃冲压发动机数值模拟方法／网格无关性校验

42.4　结果分析

42.4.1　带有后向台阶的二维等直冲压流道数值模拟

42.4.2　不同来流状态下受限空间内燃料燃烧减阻规律研究

42.4.3　三维超燃冲压发动机模型仿真结果

参考文献

案例43　双碳赋能流态化智能开采

43.1　数值方法

43.2　研究思路

43.3　数值模拟流程

43.4　数值仿真结果

43.5　工况参数优化

案例44　池壁效应对水平轴潮流涡轮水动力性能的影响分析

44.1　引言

44.2　技术路线

44.3　仿真计算

44.3.1　边界条件与网格划分

44.3.2　仿真操作步骤

44.3.3　模型试验

44.4　结果分析

44.4.1　数值仿真方法验证

44.4.2　池壁效应对潮流涡轮水动力性能的影响

44.4.3　池壁效应的修正

44.4.4　池壁效应对潮流涡轮流场影响分析

44.5　结论

参考文献

第六篇　其他篇

案例45　基于AnyBody仿真技术探究膝关节的生物力学特征

45.1　引言

45.2　技术路线

45.3　仿真计算

45.4　结果分析

45.4.1　运动学分析

45.4.2　动力学分析

45.4.3　运动模式分析

参考文献

案例46　液舱晃荡及浮板制荡机构分析

46.1　研究现状

46.2　技术路线

46.2.1　理论依据

46.2.2　模型调试

46.2.3　模型验证

46.3　仿真计算

46.4　结果分析

46.4.1　液舱晃荡的共振现象

46.4.2　浮动挡板的制荡效果

参考文献