基于非结构网格和节点积分算法的电磁成形数值模拟关键技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11702239
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0813.计算固体力学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Electromagnetic forming (EMF) is a complex dynamic procedure which involves the coupled interaction of electromagnetic, stress and thermal fields. The adoption of finite element method (FEM) and structured mesh in EMF numerical simulation is computationally expensive and is also hard to deal with mesh distortion, so the application in complex engineering problems is fairly beyond the reach of FEM with structured mesh. Unstructured mesh is convenient in pro-processing and can be used to approximate complicated geometries, and nodal integration method has fairly attractive features. So based on unstructured mesh and nodal integration method, this project is going to study on high efficient algorithms concerning the features and difficulties of EMF numerical simulation. In electromagnetic field analysis, a stable nodal integration method is going to be proposed based on gradient compensate technique to ensure computation accuracy, and the multigrid method is going to be adopted in equation solving to improve the efficiency. In stress field analysis, the nodal integration method, which is high efficient and insensitive to mesh distortion, is going to be used for explicit dynamic computation, and the adaptive method is going to be adopted to handle local geometric features to avoid model distortion during simulation. And then, corresponding analysis system is going to be integrated based on proposed algorithms. Research results of this project will allow full play to the advantage of unstructured mesh and nodal integration method, and achieve the application of traditional unstructured mesh on complex multi-field coupling analysis. And finally, this project can provide technical support for the CAD/CAE integration high efficient calculation of EMF procedure.
电磁成形是涉及电磁、结构、温度多个物理场耦合的复杂动态过程,采用有限元法和结构网格完成其数值模拟存在计算成本高且难以应对网格畸变的缺陷,在复杂的工程实际问题中难以胜任。本项目拟基于前处理简便、可逼近复杂几何特征的非结构网格,以具备优良特性的节点积分算法为基础,针对电磁成形的特点和难点进行高效计算方法研究。电磁场计算中,拟根据梯度补偿技术构造稳定节点积分算法以保证分析精度,并拟采用多重网格法完成方程求解以提高计算效率。结构场分析时,拟利用高效率、抗网格畸变的节点积分算法完成显示动态模拟,并拟采用自适应策略对模型小特征进行处理以避免模拟过程中模型失真。并拟对相关算法进行集成,形成相应的软件分析系统。该项目的研究成果将能够充分发挥非结构网格和节点积分算法的优势,解决传统非结构网格数值模型无法用于复杂多物理场耦合分析的难题,同时也为电磁成形过程的CAD/CAE一体化高效数值计算提供技术支撑。

结项摘要

本项目针对电磁成形过程的高效、自动化数值模拟展开研究,旨在对其中的关键技术进行深入分析并提出合理有效的解决方案,进一步将所提算法集成形成相应的软件分析系统,并将模拟结果用于指导成形方案的设计。通过对电磁场进行理论分析,在计算中引入了基于梯度补偿技术的稳定项,进而构建了电磁分析的稳定节点积分方法,该方法较传统有限元法和原始节点积分方法在计算精度上具有明显的优势。在热-力耦合分析中,采用高效率的节点积分算法完成计算。在此基础上,本项目提出了电磁成形分析的电磁-热-力耦合方案,实现了网格更新和高效的数据传递,该方案合理的反映了电磁成形过程中各物理场之间的相互影响。进一步,将所提算法集成形成相应的自动化软件分析系统以用于二维或三维电磁成形过程的数值模拟,并在数值算例中验证了分析系统的实际效果。因全程采用非结构网格完成计算,使得所搭建的分析系统在前处理、计算效率、复杂问题的适应性、自动化方面具有优势。针对复杂电磁成形问题的数值模拟,研究了接触界面的力学特性及有效模拟方案,提出了基于网格重划的网格更新方案,确定了网格重划的控制策略及后续处理方法,扩展了所搭建的分析系统的适用范围和进一步开发潜力。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Construction and Application of a Stable Nodal Integration Method in Computational Electromagnetics on Tetrahedral Meshes
四面体网格计算电磁学稳定节点积分方法的构建及应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of the Chinese Society of Mechanical Engineers
  • 影响因子:
    0.2
  • 作者:
    Hui Feng;Xiangyang Cui
  • 通讯作者:
    Xiangyang Cui
Effective Isolation for Lung Carcinoma Cells Based on Immunomagnetic Separation in a Microfluidic Channel.
基于微流体通道中免疫磁分离的肺癌细胞的有效分离
  • DOI:
    10.3390/bios11010023
  • 发表时间:
    2021-01-16
  • 期刊:
    Biosensors
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Vu-Dinh H;Feng H;Jen CP
  • 通讯作者:
    Jen CP

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其他文献

基于藏族医学“整体观”认识的防治糖尿病肾病新药发现思路
  • DOI:
    10.13422/j.cnki.syfjx.20182202
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国实验方剂学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵娅;冯慧;周珍;郝露;向宇楠;王小艳;周邦华;赖先荣
  • 通讯作者:
    赖先荣
化痰散结方对Graves病小鼠Th2细胞因子表达的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    世界科学技术-中医药现代化
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    汤阳;朱晓云;冯慧;余悦;刘喜明
  • 通讯作者:
    刘喜明
压电材料中螺型位错偶极子与圆弧形界面裂纹的电弹干涉效应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    工程力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冯慧;宋豪鹏;刘又文;方棋洪
  • 通讯作者:
    方棋洪
葡萄再生系统研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生物技术通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李云;冯慧;田砚亭
  • 通讯作者:
    田砚亭
不同厂家盐酸小檗胺片溶出度的比较研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国民族民间医药
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周珍;郝露;冯慧;赵娅;叶凡;赖先荣
  • 通讯作者:
    赖先荣

其他文献

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相似国自然基金

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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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