【摘 要】
:
汽车车身应用了大量的薄壁复合结构,例如毫米级厚度的汽车玻璃和微米级厚度的汽车涂层。研究汽车薄壁复合结构的冲击破坏机理对于结构优化和车辆人身安全意义重大。本文应用有限元方法,系统地研究了基于聚合模型的汽车薄壁复合结构的冲击破坏问题。首先,开发了一种基于实体壳的非固有聚合模型。基于线性实体单元的聚合模型能有效地模拟材料破坏,但在薄壁复合结构冲击破坏仿真中面临着计算效率低的问题,其内力计算成本很高。鉴于
【基金项目】
:
国家重点研发项目“汽车涂层抗石击能力仿真评价方法开发和应用研究(2017YFE0117300)”; 广州市科技计划项目“流固颗粒三相耦合软件开发及汽车涂层抗石击性能仿真评价研究(201804020065)”;
论文部分内容阅读
汽车车身应用了大量的薄壁复合结构,例如毫米级厚度的汽车玻璃和微米级厚度的汽车涂层。研究汽车薄壁复合结构的冲击破坏机理对于结构优化和车辆人身安全意义重大。本文应用有限元方法,系统地研究了基于聚合模型的汽车薄壁复合结构的冲击破坏问题。首先,开发了一种基于实体壳的非固有聚合模型。基于线性实体单元的聚合模型能有效地模拟材料破坏,但在薄壁复合结构冲击破坏仿真中面临着计算效率低的问题,其内力计算成本很高。鉴于此,本文开发了一种高效的基于实体壳单元的非固有聚合模型。实体壳单元相比于实体单元更适合于薄壁结构的建模,并且内力计算效率更高。针对裂纹较少的冲击破坏问题,采用动态插入聚合单元的方式模拟裂纹扩展过程,以减少聚合单元数目。采用高效的基于空间分解的LC-Gird算法处理复杂的接触计算。通过自主开发有限元求解器,将该模型应用于夹层玻璃板冲击破坏仿真中。仿真得到的玻璃裂纹以及冲击子的加速度响应均与实验结果呈现了良好的一致性,验证了模型的有效性。开发的模型在内力方面的计算效率是基于实体单元的非固有聚合模型的三倍。然后,开发了一种基于实体壳的固有聚合模型。为模拟薄壁复合结构受冲击时的大规模裂纹问题,开发了一种适合于并行化计算的基于实体壳的固有聚合模型。该模型采用预插入聚合单元法,于计算之初在破坏区域内的实体壳单元间嵌入聚合模型。通过双线性应力-分离量曲线对聚合区域的破坏过程进行控制。将该模型应用于挡风玻璃受假人头型冲击试验的仿真分析中,得到了与试验现象基本一致的玻璃裂纹的动态扩展过程,以及假人头型的冲击加速度响应,验证了开发的模型在大规模复杂裂纹问题中的有效性。最后,建立了一套基于GPU并行的聚合模型计算框架。为大幅度地提高聚合模型的计算效率,利用CUDA FORTRAN的CPU/GPU混合编程概念,实现了基于实体壳的固有聚合模型的并行化计算。并且建立了一套包括内力、聚合模型、接触、刚体和节点更新等在内的完整的GPU并行计算框架。开发了用于薄壁复合结构冲击破坏仿真的有限元求解器,FTW-GPU,对该计算框架进行实现。仿真分析了一个铝基-有机涂层结构的单颗粒冲击试验。针对涂层微米级厚度所导致的三维有限元模型规模大的问题,提出了一种高效涂层建模方法,分别采用实体单元和实体壳单元对冲击接触区域和其他区域进行建模。采用并行化计算的固有聚合模型,对涂层和基底间的脱粘现象进行模拟,脱粘面积仿真结果与实验现象获得良好的一致性。当模型单元数目约为二十万时,与串行计算方法比,总计算效率提升了136.5倍,其中节点更新部分的效率提升更高达332.5倍。开发的聚合模型GPU并行计算方法将成为汽车薄壁复合结构冲击破坏问题的一个有力仿真分析手段。
其他文献
政府对企业R&D活动进行资助的强度究竟应该如何设定,是否存在最优资助强度,这是学术界和政府部门都非常关注的重大理论问题。学术界围绕政府R&D资助与企业R&D投入和绩效关系展开了持续50多年的研究,部分文献也涉及到了最优资助强度的探讨,但大多研究仅开展了实证估计,对最优资助强度的存在性、决定要素、影响机理等理论研究存在不足。本研究对深化政府R&D资助与企业R&D活动关系的理论认识,改进政府R&D资助
小学阶段是学生思想、性格及道德价值观的重要塑形期,将德育融入语文阅读教学具有深化学生阅读体验、提升学生人文素养、促进学生人格发展的重要意义。基于满足学生个性化的阅读需求,语文阅读教学融入德育应遵循目标性、实践性和结合性原则,通过人物故事,融入德育理念;借助文本表达,凸显德育主题;创设教学情境,体悟德育内涵,帮助学生既能保持持久阅读的热情,又能在阅读中提升道德素养。
诺卡酮是一种存在于柚子皮和黄杉心材中的一种高附加值倍半萜类化合物,可作为调配柑橘香型的食用香精,广泛用于日化香精、香水配方中。前期研究中发现诺卡酮生物合成中膜锚定细胞色素氧化酶P450/还原酶CPR(HPO/At CPR)的催化效率较低,一定程度上限制了诺卡酮的高效积累。本论文以酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)为出发菌株,针对性的开发了一套适用于酿酒酵母的高通量筛选平台
生态文明建设是新时代中国特色社会主义事业的重要内容,事关“两个一百年”奋斗目标以及中国梦的实现。党的十八以来,生态文明建设被提升到前所未有的战略高度并取得了显著成效,全国生态状况总体呈现改善的趋势,然而,我国生态环境保护的形势依然十分严峻。生态文明建设是一项复杂的系统工程,涉及从思想理念到道路选择等一系列要素的变革和创新,尤其是进入新时代后,迫切需要新理念为我国生态文明建设的实践活动提供指引。价值
工业微生物在制造生物燃料、化学品和材料上发挥着重要作用,支撑着我国年产总值3000亿元的生物发酵产业,是绿色生物制造的两个“芯片”之一。在发酵过程中,酸性副产物会逐渐累积,使发酵环境的p H逐渐下降,产生的多种压力如酸压力、氧化压力等会损害菌株胞内的DNA、RNA以及重要酶系,导致工业菌株的生长与生产性能下降。尽管在发酵过程中添加氨水等碱性物质能一定程度解除酸压力带来的负面影响,但通过改造菌株的酸
小学语文阅读教学中,德育一直是不可或缺的内容,也是小学教育的重要组成部分。本文通过分析小学语文阅读教学中的德育渗透路径,探讨如何在小学语文阅读教学中融入德育,以培养学生的思想品德、人文素养等。文章介绍了小学语文阅读教学中德育的重要性和渗透的必要性,分析了小学语文阅读教学中德育渗透的路径和策略,提出了在小学语文阅读教学中加强德育渗透的具体措施和建议。
随着新课改的不断深入,对学生进行素质教育的要求日益高涨,对小学语文阅读教学实施德育逐渐形成一种普遍的认识。然而,从目前的情况来看,部分小学语文教师可能因缺乏相关的实践经验而忽略这一点,在小学语文阅读教学中,没有找到一种合适的方法来进行有效的德育。文章全面阐述了小学高年级语文阅读教学中德育渗透的意义,整理了小学语文阅读教学中存在的问题,并分析了小学语文高年级阅读教学中实施德育渗透的必要性以及具体策略
番茄红素是自然界中一种重要的类胡萝卜素,在食品、医药品以及化妆品等各种行业具有广泛的应用。近年来,微生物法合成番茄红素也越来越受到关注。目前微生物法合成番茄红素的研究主要以大肠杆菌及酿酒酵母为宿主,但仍远远不能满足工业需求。为了推进番茄红素生物合成的产业化进程,高效的番茄红素合成底盘细胞开发具有重要意义。巴斯德毕赤酵母在工业界已被广泛用于蛋白质的异源表达,最近较多研究表明该酵母是生产高附加值化学品
推进现代供应链建设,是中国经济高质量发展的必然要求。南方电网及国家电网公司一致认为强大的供应链管理能力是世界一流企业的重要特征。现代电网供应链管理体系从全流程上一般可划分为:设计管理、需求管理、采购管理、供应商管理、履约管理、物资仓储调配及品控管理、逆向物流管理等7个部分。目前,电网企业在物资仓储调配及品控管理领域方面与先进还存在一定差距,而其管理水平不仅深刻影响供应链运转效率,还事关电网能否安全
原发性胆汁性胆管炎(Primary biliary cholangitis,PBC)是一种病因不明的自身免疫性疾病,其疾病表现包括肝内中小胆管损伤、肉芽肿样的淋巴细胞浸润和血清中高滴度抗自身线粒体抗体AMA的产生等。PBC发病起于机体免疫耐受被打破后,免疫系统攻击自身胆管引起胆管上皮细胞特异性损伤,造成胆管阻塞、慢性胆汁淤积,并最终会进展为肝脏纤维化、肝硬化和肝衰竭。PBC表现出明显的女性易感特点