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World File Search System有限元法
基于谐振器的介电体和半导体材料表征的先进建模技术
摘要：本文报道了基于有限差分时域 (FDTD) 和有限元法 (FEM) 的介电谐振器材料测量装置建模的最新进展。与介电谐振器设计方法不同，介电谐振器设计方法使用贝塞尔函数的解析展开来求解麦克斯韦方程，而本文仅使用解析信息来确保场的固定角度变化，而在纵向和径向方向上应用空间离散化，从而将问题简化为 2D。此外，当在时域中进行离散化时，全波电磁求解器可以直接耦合到半导体漂移扩散求解器，以更好地理解和预测基于半导体的样品的谐振器的行为。本文将 FDTD 和频域 FEM 方法应用于介电样品的建模，并根据 IEC 规范规定的 0.3% 范围内的测量结果进行验证。然后采用内部开发的耦合多物理场时域 FEM 求解器，以考虑电磁照明下的局部电导率变化。由此展示了新方法，为介电谐振器测量的新应用开辟了道路。
翼盒拼接接头结构分析...
通常使用拼接来保持机翼蒙皮的空气动力学表面整洁。机翼是飞机产生升力的最重要的部件。机翼的设计因飞机类型和用途而异。翼盒有两个关键接头，即蒙皮拼接接头和翼梁拼接接头。内侧和外侧部分的顶部和底部蒙皮通过蒙皮拼接连接在一起。内侧和外侧的前翼梁和后翼梁通过翼梁拼接连接在一起。蒙皮承受机翼中的大部分弯曲力矩，而翼梁承受剪切力。本研究对机翼蒙皮的弦向拼接进行了详细分析。拼接被视为在机翼弯曲引起的平面内拉伸载荷作用下的多排铆钉接头。对接头进行了应力分析，以预测旁路载荷和轴承载荷引起的铆钉孔处应力。应力是使用有限元法在 PATRAN/NASTRAN 的帮助下计算的。疲劳裂纹将出现在机身结构中高拉伸应力的位置。此外，研究了这些位置总是高应力集中的位置。结构构件的寿命预测需要一个疲劳损伤累积模型。各种应力比和局部的应力寿命曲线数据
焊接铝的拉伸强度
（Benson、Downes 和 Dow 2011；J. Paik 等人 2005；J. Paik 2009；J. Paik 等人 2007；Rigo 等人 2003），拉伸设计方法一直被忽视。无法有效预测拉伸连接的强度和延展性，对使用现代极限状态设计开发轻质铝结构具有严重影响。Smith 方法等渐进式破坏方法需要预测结构元件的载荷-缩短和载荷-延伸曲线，但我们缺乏任何切实可行的方法来预测焊接铝结构的载荷-延伸曲线。直接应用有限元法已被证明是一种困难的方法，需要比板厚度小得多的网格离散化（Wang 等人 2007；Dørum 等人 2010）。此外，如果要在模型中使用壳单元，则需要自定义单元丰富。除了学术研究团体或专业咨询机构外，此类技术尚未实用。迄今为止开发的技术仅在土木工程结构常见的细节类型上得到验证。因此，海洋结构工程师目前缺乏实用工具和实验数据来设计完全考虑焊缝不匹配影响的结构。
起落架结构健康监测（SHM）
在运行过程中，现代航空发动机部件，尤其是高压涡轮 (HPT) 叶片，要经受越来越苛刻的运行条件。此类条件会导致这些部件经历不同类型的时间相关退化，其中之一就是蠕变。开发了一种使用有限元法 (FEM) 的模型，以便能够预测 HPT 叶片的蠕变行为。一家商业航空公司提供的特定飞机的飞行数据记录 (FDR) 用于获取三个不同飞行周期的热数据和机械数据。为了创建 FEM 分析所需的 3D 模型，扫描了 HPT 叶片废料，并获取了其化学成分和材料特性。将收集的数据输入 FEM 模型，并运行不同的模拟，首先使用简化的 3D 矩形块形状，以便更好地建立模型，然后使用从叶片废料中获得的真实 3D 网格。观察到了位移方面的总体预期行为，特别是在叶片的后缘。因此，给定一组 FDR 数据，这种模型可用于预测涡轮叶片寿命。© 2016 作者。由 Elsevier B.V. 出版。同行评审由 PCF 2016 科学委员会负责。
能量储存和返回（ESAR）脚的设计与分析
摘要：近年来，由于事故和血管疾病的增多，残疾问题日益严重。截肢患者失去肢体功能往往导致步态异常。能量储存和返回 (ESAR) 足部假肢提供了一种替代方案，有助于改善步态并最大限度地减少截肢者行走阶段的代谢能量消耗。本研究采用了 3 种设计，模型来自 Catia V5 软件。有限元法分析使用 Ansys Workbench 18.1 软件评估这三种设计，在正常步行活动中，负载为使用者体重的 1.2 倍，最大重量为 70 公斤。模拟材料是碳纤维预浸料，其拉伸强度、杨氏模量、泊松比和密度分别为 513.72 MPa、77.71 GPa、0.14 和 1.37 g/cm3。决策矩阵法用于根据预定标准确定最佳足部假肢设计。决策矩阵中的最高值为设计 3 中的 76。所选设计（设计 3）经过步态周期分析后，最大 von Mises 应力值为 76.956 MPa，每个步态周期足跟着地载荷模型的安全系数值为 1.0762；平足 3.2509；足尖离地 6.6263。
增材制造离合器杆的拓扑优化
摘要：本文旨在回顾学生赛车离合器杆组件的重新设计方法，该组件经过拓扑优化并通过增材制造 (AM) 制造。在拓扑优化 (TO) 过程之前和之后进行了有限元法 (FEM) 分析，以实现优化部件的等效刚度和所需的安全系数。重新设计的离合器杆采用 AM-选择性激光熔化 (SLM) 制造，并由粉末铝合金 AlSi10Mg 打印而成。研究的最终评估涉及重新设计的离合器杆与之前赛车中使用的现有部件的实验测试和比较。使用 TO 作为主要的重新设计工具和 AM 为优化部件带来了重大变化，尤其是以下方面：减轻部件质量 (10%)、增加刚度、保持安全系数高于 3.0 值并确保更美观的设计和良好的表面质量。此外，使用 TO 和 AM 可以将多部件组装成一个由单一制造工艺制造的组件，从而缩短生产时间。实验结果证实了模拟结果，并证明即使施加的负载几乎比假设负载高 1.5 倍，组件上的最大 von Mises 应力仍低于 220 MPa 的屈服极限。
文章 增材制造离合器杆的拓扑优化
摘要：本文旨在回顾学生赛车离合器杆组件的重新设计方法，该组件经过拓扑优化并通过增材制造 (AM) 制造。在拓扑优化 (TO) 过程之前和之后进行了有限元法 (FEM) 分析，以实现优化部件的等效刚度和所需的安全系数。重新设计的离合器杆采用 AM - 选择性激光熔化 (SLM) 制造，并由粉末铝合金 AlSi10Mg 打印而成。研究的最终评估涉及重新设计的离合器杆与之前赛车中使用的现有部件的实验测试和比较。使用 TO 作为主要的重新设计工具和 AM 为优化部件带来了重大变化，特别是以下方面：减轻了部件的质量 (10%)、增加了刚度、保持安全系数高于 3.0 值并确保了更美观的设计和良好的表面质量。此外，使用 TO 和 AM 可以将多部件组装合并为一个由一种制造工艺制造的单个部件，从而缩短了生产时间。实验结果验证了模拟结果，并证明即使施加的载荷几乎比假设载荷高出 1.5 倍，部件上的最大 von Mises 应力仍然低于屈服极限 220 MPa。
Archimer 二维和轴对称体的进出水
本文致力于开发一个数值模型，用于对具有施加运动的二维 (2D) 和轴对称物体进行水冲击。这项工作是实施用于分析飞机迫降的 2D+t 程序的第一步。在假设流体为无粘性和不可压缩流体的情况下研究该问题，该流体由具有自由表面完全非线性边界条件的势流模型建模。通过边界元法对具有自由表面的非稳定边界值问题进行数值求解，并与简化的有限元法相结合以描述射流的最薄部分。这项研究旨在描述进入和退出阶段。开发了特定的数值解来解决退出阶段并提高模型的稳定性。结果以自由表面形状、压力分布和作用于撞击体的流体动力载荷的形式呈现。该模型用于研究 2D 楔形体和轴对称锥体的进水和出水，文献中提供了相关数值或实验结果。数值研究表明，所提出的模型可以准确模拟进入和退出阶段。对于退出阶段，结果表明，所提出的模型是完全非线性的，与简化（分析）方法相比，它可以更好地预测负载和浸湿面积。重力的影响通常被忽略
A.S. 博士Kumosa 的简历
入门/高级复合材料、普通材料科学、工程师纳米技术、材料力学、有限元法、机械设计、断裂力学、固体力学行为、结构应力分析等 教育背景 - 学士/硕士和博士学位，应用力学和材料科学，波兰弗罗茨瓦夫理工大学，1978 年和 1982 年。 当前工作 - 丹佛大学约翰埃文斯教授，丹佛大学机械与材料工程系，2390 South York Street，丹佛，科罗拉多州 80208，电话：(303) 871-3807，传真：(303) 871-4450； mkumosa@du.edu - 中心主任，美国国家科学基金会产学研新型高压/高温材料与结构合作研究中心，https://erc- assoc.org/content/novel-high-voltagetemperature-materials-and-structures，https://www.linkedin.com/in/maciej-kumosa-b8659216/ 学术荣誉 - Ø 复合材料科学与技术 (IF 9.9，复合材料领域排名第一) 编辑委员会成员，自 2002 年起 Ø 结构耐久性与健康监测 Ø 纤维奖 - John Evans 教授，丹佛大学 (DU) 因杰出研究或其他创造性学术成就而获得的最高荣誉，2006 年 4 月。http://www.du.edu/news/06-19-06facultyawards.html - 工程学院最佳学者奖- 杰出教学奖，俄勒冈州研究生院 (OGI)，俄勒冈州波特兰，1992-93 年 一般兴趣
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隧道掘进机 (TBM) 在开挖阶段引起的集中载荷仍然是隧道施工领域的一个讨论问题，它对技术 (例如耐久性和使用条件) 和经济角度都产生了重大影响。纤维增强混凝土 (FRC) 已逐渐被接受为生产预制段的结构材料，因为事实证明它比传统钢筋混凝土具有各种优势，尤其是在改善瞬态载荷情况下的裂缝控制方面。在这方面，之前进行了几个实验程序和数值研究，分析了不同的几何和机械控制变量，并从结果中得出了有价值的结论。尽管如此，仍然存在与最佳钢筋设计 (FRC 强度等级和/或传统钢筋配筋量) 相关的不足和差距，这往往会阻碍使用纤维作为混凝土段的主要钢筋。本研究的主要目的是利用非线性三维有限元法（之前已通过全尺寸试验校准）开发与 TBM 推力对 FRC 管片的影响相关的参数分析。结果用于确定适合在 TBM 推力阶段控制裂缝的 FRC 强度等级范围。结果和结论有望为隧道设计师在制定 FRC 机械要求时提供帮助。