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惯性释放法在大型复杂结构焊接变形预测中的应用（英文）

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船舶力学 2016年第9期20卷 1147-1159页

作者：王阳罗宇陈震薛健上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 江苏新扬子造船有限公司江苏无锡214532

在进行大型结构焊接变形有限元分析时,为了固定整体结构刚体位移必须施加不少于6个自由度的约束,但对于自由状态下的结构而言,如何施加这6个最少约束是非常的困难,长期以来是困扰研究人员的难题,也是焊接结构有限元分析在工业现场应用... 详细信息

在进行大型结构焊接变形有限元分析时,为了固定整体结构刚体位移必须施加不少于6个自由度的约束,但对于自由状态下的结构而言,如何施加这6个最少约束是非常的困难,长期以来是困扰研究人员的难题,也是焊接结构有限元分析在工业现场应用的一个瓶颈。所谓惯性释放法就是可以在不加约束的情况下模拟自由结构的变形。该文将在航海航空领域得到广泛应用的惯性释放法引入大型焊接结构变形分析,解决了自由状态下结构必须施加约束的问题。首先以典型的对接接头为例,比较了两种不同的约束方法之间的差别。然后通过一个典型的船体焊接变形预测的实例,验证了惯性释放法在大型结构中应用的可行性,为焊接结构变形分析在工业生产中广泛应用提供了一个有效的方法。

关键词：惯性释放刚体位移固有变形边界条件大型复杂结构焊接变形

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基于惯性释放原理的船舶结构程序开发

基于惯性释放原理的船舶结构程序开发

作者：王宇帆华南理工大学

学位级别：硕士

惯性释放技术适用于模拟无约束结构力学问题,国外各大商业有限元软件均具备惯性释放功能,但在由我国船舶行业人才开发出的专用船舶结构有限元程序中,难以见到该功能的“踪影”。船舶静止在水中时,重力与浮力平衡,处于自由无约束状态,这... 详细信息

惯性释放技术适用于模拟无约束结构力学问题,国外各大商业有限元软件均具备惯性释放功能,但在由我国船舶行业人才开发出的专用船舶结构有限元程序中,难以见到该功能的“踪影”。船舶静止在水中时,重力与浮力平衡,处于自由无约束状态,这是真实世界中船舶的受载状况和边界条件。但在有限元分析中,由于在载荷施加的过程中存在误差和近似,整船模型的力系难以达到绝对平衡。此时若按照传统方式求解,不平衡外载荷对结构产生的影响将以集中力的形式(即约束支反力)呈现,违背了自由无约束的前提条件。而使用惯性释放技术求解,能够将不平衡外载荷对结构产生的影响,以体积力的形式(即惯性载荷)分摊到所有节点上,不会产生支反力。施加在结构上的载荷平衡程度越高,经过惯性释放技术求解后得到的结果也会越接近真实情况,而浮态计算正是实现船舶重力载荷和浮力载荷平衡的有效途径。本文首先采用了一种适合用于分析凸多面体组合结构的新型浮态算法,对某大开口槽道船进行了浮态计算。该算法在计算模型上使用若干个四面体单元描述浮体外形,在计算方法上使用内外层迭代分别模拟浮体的升沉、旋转运动。经过迭代,槽道船的重力与浮力、重心与浮心之间满足了规范关于载荷平衡调整的要求,能够为整船有限元分析提供平衡程度较高的载荷。接着,本文根据能量原理,从单元内某微块惯性力做功的微观视角,提出了一种等效节点惯性力的计算方式。依据推导的公式,编写了具有惯性释放功能的平面应力四节点等参单元自主计算程序,并以受分布载荷的简支梁为例对算法和程序进行验证;编写了具有惯性释放功能的三维实体八节点等参单元自主计算程序,并以绕定轴转动梁和吊装钢管为例对算法和程序进行验证;在壳结构分析软件——鹦鹉螺Nautilus的基础上,开发了壳单元的惯性释放功能,并对钢管吊装问题再次进行分析;最后回到大开口槽道船的弯扭组合强度有限元分析,通过浮态计算实现了全船载荷的有效平衡,通过惯性释放模拟了船舶在水中自由无约束状况下的结构响应。以上结果均表明本文提出的惯性释放算法是正确可靠的,能够精确配平载荷,简化边界条件处理,适用于求解无约束结构,对国产有限元的自主开发具有一定的借鉴意义。

关键词：有限元惯性释放等效节点力浮态船舶强度

惯性释放在白车身关键接附点刚度分析中的应用

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汽车实用技术 2022年第19期47卷 104-108页

作者：张政蒋兵尹杨平张贵万奇瑞汽车股份有限公司捷途事业部安徽芜湖241000

对白车身关键接附点的刚度分析会因分析模型中约束区域的大小不同和位置不同产生较大的差异,论文提出采用惯性释放对白车身关键接附点刚度进行分析,以白车身铰链,锁扣,雨刮和座椅等关键接附点刚度分析为例,对比惯性释放和现有CAE分析方... 详细信息

对白车身关键接附点的刚度分析会因分析模型中约束区域的大小不同和位置不同产生较大的差异,论文提出采用惯性释放对白车身关键接附点刚度进行分析,以白车身铰链,锁扣,雨刮和座椅等关键接附点刚度分析为例,对比惯性释放和现有CAE分析方法的分析结果,惯性释放分析方法的结果误差率在10%以内,满足CAE分析精度要求,以此验证惯性释放在白车身关键接附点刚度分析中应用的可行性。

关键词：惯性释放刚度分析白车身关键接附点

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惯性释放原理在车架结构优化设计中的应用

机械设计与研究 2009年第1期25卷 65-67,70页

作者：扶原放金达锋乔蔚炜吉林大学汽车工程学院长春130022 清华大学汽车工程系汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

为了消除有限元方法静力分析过程中约束点的反力对结构应力状态的影响,将惯性释放原理引入车架的结构优化设计中,基于拓扑优化结果所建立的车架结构进行了静力分析,对比分析了两种惯性释放方法及普通约束方法在各工况条件下所得的车架... 详细信息

为了消除有限元方法静力分析过程中约束点的反力对结构应力状态的影响,将惯性释放原理引入车架的结构优化设计中,基于拓扑优化结果所建立的车架结构进行了静力分析,对比分析了两种惯性释放方法及普通约束方法在各工况条件下所得的车架应力和位移的异同。计算结果表明所设计车架结构符合设计要求,使用惯性释放方法可以消除约束点的反力造成的应力集中,有利于对车架结构的强度进行更加合理的分析与评估。

关键词：车架结构优化惯性释放有限元

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惯性释放在飞行器静气动弹性仿真中的应用

飞行力学 2008年第5期26卷 71-74页

作者：陈召涛孙秦西北工业大学航空学院陕西西安710072

介绍了惯性释放理论以及基于CFD/CSD耦合的静气动弹性计算方法,比较了静气动弹性计算中的三种系统载荷平衡方法。三种方法的计算结果分析表明,在气动弹性计算中应用惯性释放方法能够降低施加模型约束的难度,提高模型描述的准确性及仿真... 详细信息

介绍了惯性释放理论以及基于CFD/CSD耦合的静气动弹性计算方法,比较了静气动弹性计算中的三种系统载荷平衡方法。三种方法的计算结果分析表明,在气动弹性计算中应用惯性释放方法能够降低施加模型约束的难度,提高模型描述的准确性及仿真计算精度。

关键词：静力学求解有限元法惯性释放惯性载荷静气动弹性

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三维块单元惯性释放方法研究

广东造船 2022年第5期41卷 16-19,30页

作者：王宇帆刘虓陈超核华南理工大学土木与交通学院广州510640

惯性释放方法是商用有限元软件MSC、ANSYS、ABAQUS中的一项高级应用,被广泛应用于船舶、航空、汽车领域。但关于它的算法研究和程序实现,国内学者少有研究,根据加速度计算单元节点惯性力是实现该方法的一大难点。本文根据能量原理,在国... 详细信息

惯性释放方法是商用有限元软件MSC、ANSYS、ABAQUS中的一项高级应用,被广泛应用于船舶、航空、汽车领域。但关于它的算法研究和程序实现,国内学者少有研究,根据加速度计算单元节点惯性力是实现该方法的一大难点。本文根据能量原理,在国内首次提出了三维块单元节点惯性力的计算方法,并编写了相应的惯性释放有限元程序。在本文算例中,先用弹性力学典型解验证了本文方法的可靠性,再以某导管架平台组装件为例对其进行了吊装过程中的强度分析,计算结果还与ANSYS进行了对比,验证了本文方法的可靠性和工程适用性。

关键词：惯性释放块单元结构强度有限元

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惯性释放原理在船体结构设计中的应用

舰船科学技术 2016年第3X期38卷 1-3页

作者：吴仲华中石化胜利石油工程公司钻井工艺研究院山东东营257017

为获得船舶动力学响应,以船舶中典型的铰链接头结构为研究对象,根据板壳有限元理论,建立其有限元模型,并将其与惯性释放计算理论相耦合,对船舶铰链结构动力学特性进行计算。计算结果表明,在忽略结构复杂的边界条件情况下,仍能够通过惯... 详细信息

为获得船舶动力学响应,以船舶中典型的铰链接头结构为研究对象,根据板壳有限元理论,建立其有限元模型,并将其与惯性释放计算理论相耦合,对船舶铰链结构动力学特性进行计算。计算结果表明,在忽略结构复杂的边界条件情况下,仍能够通过惯性释放技术有效地获得结构动力特性,该方法能够为船舶工程力学设计提供参考。

关键词：惯性释放船舶结构有限元板壳理论

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基于惯性释放原理的新能源车车架结构分析

汽车技术 2018年第12期 55-58页

作者：孙辉沈保山王新超陆永能员征文徐州徐工汽车制造有限公司徐州221004 徐工集团江苏徐州工程机械研究院徐州221004 徐工集团高端工程机械智能制造国家重点实验室徐州221004

为提高新能源车车架强度分析精度,在考虑了地面摩擦力与轮荷关系的前提下,基于多体动力学联合有限元分析方法建立了刚柔耦合整车数字样机及虚拟台架试验模型,对整车在多工况下的运动状态进行了模拟,并提取了各承载工况下车架连接点处的... 详细信息

为提高新能源车车架强度分析精度,在考虑了地面摩擦力与轮荷关系的前提下,基于多体动力学联合有限元分析方法建立了刚柔耦合整车数字样机及虚拟台架试验模型,对整车在多工况下的运动状态进行了模拟,并提取了各承载工况下车架连接点处的载荷。以所提取载荷作为车架边界载荷输入,利用惯性释放法对车架进行了强度分析,并根据分析结果对高应力区域结构进行优化设计及试验验证。结果表明,惯性释放法能有效避免边界条件对分析结果造成的影响,可得到较合理且符合实际的车架应力分布状态。

关键词：车架多体动力学惯性释放结构优化

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基于惯性释放的微型客车车身强度分析

机械设计 2011年第7期28卷 46-49页

作者：曹萍王卫英南京航空航天大学机电学院江苏南京210016

基于某微型客车车身的CATIA模型,运用前处理软件HyperM esh建立了车身结构的有限元模型;针对6个不同工况下的载荷边界条件,通过ADAMS/Car确定其载荷输入,采用惯性释放原理,对整车车身进行了较为全面的强度分析;计算了车身结构中薄弱件... 详细信息

基于某微型客车车身的CATIA模型,运用前处理软件HyperM esh建立了车身结构的有限元模型;针对6个不同工况下的载荷边界条件,通过ADAMS/Car确定其载荷输入,采用惯性释放原理,对整车车身进行了较为全面的强度分析;计算了车身结构中薄弱件的安全系数,为验证和改进车身结构的设计提供了准确可靠的理论依据。

关键词：微型客车强度有限元惯性释放白车身