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工程仿真与测试解决方案
发布时间:2014年 02月 17日

方案简要说明

工程仿真与测试解决方案面向机械设计及制造用户。针对现代机械对质量、刚度、强度的苛刻要求,本解决方案能够实现机械设备的创新设计,为尖端设备的研发提供可靠保障。

应用背景

在机械设计过程中,工程仿真技术和测试技术已经得到广泛应用。然而,仿真和测试的精度主要依赖于工程师的经验积累。由于问题的复杂性,结构设计师往往无法准确把握机械中的力学本质,难以得到准确的分析结果。我所在工程仿真和测试技术方面的研究和应用已超过10余年,并积累了宝贵经验。

工作原理

工程仿真主要基于有限元方法。有限元方法的基本思想是用较简单的问题代替复杂问题再求解。它将求解域看成是由许多称为“单元”的小的互连子域组成,对每一单元假定一个近似解,然后推导并求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件),从而得到原问题的解。用于建立有限元方程的变分原理或加权余量法在数学上已证明是微分方程和边界条件的等效积分形式。因此,有限元解可收敛于原数学模型的精确解。

测试主要基于实验模态分析理论。实验模态分析是理论模态分析的逆过程,通过实验测得激励和响应的时间历程,运用数字信号处理技术求得频响函数或脉冲响应函数,得到系统的非参数模型,然后运用参数识别方法求得系统模态参数并进一步确定系统的物理参数。

方案构成

多年来,我所重视在产品开发过程中应用并研究工程仿真技术,在仿真理论、工程应用、结合试验等方面积累了宝贵经验,可开展的工程仿真与测试项目包括但不限于:静力分析、模态分析、谐响应分析、瞬态动力学分析、响应谱分析、随机振动分析、非线性分析、结构优化设计、模态试验。

1.机载SAR结构动力学建模及分析

有限元快速建模和分析方法极大的提高了仿真效率,有利于设计师做出快速设计决策。

  

     机载SAR有限元模型

         

第1阶模态(44.389 Hz)                      第2阶模态(187.36 Hz)

2.螺栓-法兰连接的有限元建模及模态分析

经模态试验验证,该模型的仿真误差小于2.5%。 

        

       

        螺栓-法兰精细化模型                            局部视图          

 

          

仿真(105.20Hz)                  试验(107.65Hz)

 第1阶振型

             

仿真(268.46Hz)                     试验(264.70Hz)

第2阶振型

3.方位基座的拓扑优化设计

该方法可以在确保结构性能的前提下大幅减轻结构重量,可以达到减重20%的目标。

     

      恩方位基座概念设计有限元模型                  拓扑优化结果

 

优势特点

1. 依托于航天二院云资源中心,目前拥有专业工作站151台(CPU总核数为1328,存储容量为14.89T),这一数量仍在增加。在强大的硬件支撑环境下,可满足高达数亿自由度的巨型工程问题的仿真分析。

2. 拥有的仿真App包括但不限于:ABAQUS、ADAMS、ANSYS、CFX、FLUENT、HyperWorks、LS-DYNA、MARC、MATLAB、NASTRAN、OptiStruct、PAM-CRASH、RADIOSS等。

3. 我所于2000年引进了比利时LMS企业的振动噪声试验分析系统,并于2012年进行了升级扩展。试验系统主要的设备和仪器包括:数据采集器、大/小力锤、激振器、功率放大器、加速度传感器等。试验App是LMS Test.Lab。

4. 已发表多篇学术论文,获得多项国家专利,并著有《ANSYS 13.0与HyperMesh 11.0联合仿真有限元分析》(机械工业出版社,2012年2月出版),在工程仿真与测试等核心技术方面积累了宝贵经验。

应用领域

机械产品(雷达、转台、车辆、风电设备等)静力分析及动力学分析

机械产品轻量化设计

流-固-热耦合多物理场联合仿真分析

工程仿真技术咨询和培训

模态测试

冲击振动测试

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