结构工程虚拟实验室的开发探索

 针对目前高校土木工程专业结构工程实验匮乏的问题，提出了以结构工程虚拟实验 室代替真实实验的方法. 讨论了以虚拟现实技术建立结构工程虚拟实验室的可行性，并对在 PC机上实现虚拟实验室的关键技术进行了研究，提出了结构工程虚拟实验室的基本开发框 架.     

凝聚态炸药爆轰测试技术研究进展

爆轰物理学科仍然是以实验为主的一门科学,爆轰测试技术的不断进步仍然是爆轰物理学科发展的主要推动力.本文在阐述凝聚态炸药爆轰性能主要几个研究方面的基础上,从光学测试技术和电学测试技术两个方面系统介绍了凝聚态炸药爆轰测试技术及其应用.通过对现代爆轰测试技术进展的阐述,分析了凝聚态炸药爆轰测试研究面临的问题,展望了爆轰测试技术的发展前景.     

力学虚拟实验系统及其在实验力学教学中的作用

力学实验教学中普遍存在的仪器和师资不足的问题严重影响了实验教学效果.本文发展了一套基于虚拟现实技术的力学虚拟实验系统,不仅能仿真实验结果,而且能仿真实验仪器和实验操作过程.系统可实现光弹性、电子散斑干涉、几何云纹、投影条纹、数字图像相关以及应变片实验共6个实验的仿真模拟.力学虚拟实验系统可作为常规实验力学教学的重要补充,在很大程度上缓解实验力学教学中存在的问题,改进教学效果.     

微构件材料力学性能测试方法

随着MEMS的商业化进程,微构件材料力学性能的研究成为越来越重要的一个课题。微小试件的制备、安装、夹持、微驱动、高分辨率的载荷和位移测量等技术问题都是对微构件材料力学性能测试的很大挑战,很多传统的测试方法和装置已经不再适用了。近十几年,国内外学者发展了一些微构件材料力学性能的研究方法,来测量微构件的弹性模量、屈服强度、断裂强度、残余应力和疲劳强度等。本文从实验系统的集成度出发,将这些测试方法大致分为片外测试和片上测试两类。本文对单轴拉伸法、纳米压痕法、鼓膜法、微梁弯曲法和衬底曲率法等典型的片外测试方法和一些典型的片上测试方法进行了介绍,并比较了各自的优缺点。     

基于物联网的MEMS加速度计测试分析系统设计

加速度计性能远距离测试及对测试数据同时进行自动保存和自动分析处理是经常遇到的工程问题。针对这一问题,提出了基于物联网的加速度计测试分析方法。应用物联网技术设计了加速度计数据远程自动采集系统,并实现了测试数据网络共享功能。应用线振动试验法实现了单轴MEMS加速度计的性能自动测试,应用多项式拟合方法建立了加速度计的二阶误差修正模型。应用虚拟仪器软件和工程数据库技术设计了网络环境下的测试系统软件,并实现了对实验数据的自动储存、显示、查询、删除、实验报表打印与自动分析处理功能。实验结果表明测试系统实现了远程加速度计性能测试及实验数据自动保存和自动分析功能。     

集成电路测试技术与应用

通过对IMS公司生产的集成电路测试系统ATS的描述，讨论了集成电路（IC）的测试技术及其在ATS上的应用方法，并以大规模集成电路芯片8255为例，给出一种芯片在该集成电路测试系统上从功能分析到具体测试的使用过程。     

破碎岩石气体渗透性的试验测定方法

为了测试采矿工程中松散破碎岩体的气体渗透特性,设计了与MTS815.02岩石力学伺服机配套的气体渗透仪和测试系统。依靠MTS伺服机改变压力和位移条件,渗透仪用以稳定破碎岩石并连接气体测试系统,接入气源、组成回路和测试气透特性等由测试系统完成。通过对几组破碎砂岩岩样氮气渗透性能的测试,结合考虑状态方程的渗透率换算公式,得出破碎砂岩气体渗透率随压力和粒径条件的变化规律。该测试方法和测试结果在研究采动破碎岩体瓦斯等气体流动规律方面具有重要意义。     

DCOM分布式实时诊断与监控系统在精密离心机中的应用

以精密离心机为背景，对基于DCOM的分布式实时诊断与监控系统设计中涉及的主要问题和关键技术进行研究。结合具体的实际系统，采用分布式组件的方法，实现了精密离心机控制局域网络，使得整个系统在系统维护、实时处理能力上有了很大的提高。长期运行的结果表明，该系统能够完成测试任务，并达到要求的性能指标。     

黄河黑山峡大柳树坝址伽玛（γ）能谱测试与其典型工程地质问题的讨论

本文在工程地质调查基础上,对黄河黑山峡大柳树坝址的几个典型工程地质问题首次进行了伽玛能谱测试,并结合其地质条件对测试结果进行了系统的数理统计分析,据此,对其争议较大的几个工程地质问题,如F201大断层是否在该坝址附近穿越黄河及其规模；青驼崖-红谷梁一带地表沟槽及坝区外围地裂缝的成因及稳定性进行了初步的评价与讨论。     

一种微构件拉伸测试系统及测试结构设计

微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)的力学性能是研究MEMS可靠性的一个重要部分。目前,微结构片外拉伸测试的难点在于如何在实现较高精度的夹持和测试的同时能够较好地控制成本,这是本文着重解决的问题。首先,针对单晶硅各向异性湿法体硅工艺的特点,设计了一种新颖而经济的试样结构,利用力学分析确定其结构尺寸,通过有限元分析验证其合理性;其次,设计了一种简单经济的微结构片外拉伸测试系统;最后,加工出样本并进行准静载拉伸强度测试。结果表明:微梁尺寸增大,拉伸强度降低,同时验证了本装置在微结构拉伸准静载测试中的适用性。     

流体流动的边界滑移问题研究进展

最近十几年来,随着现代微/纳米测试以及分子动力学模拟技术的出现和发展,流体流动的边界滑移问题研究获得了突 飞猛进的发展.边界滑移相关研究大体可分为3个方面: 实验、分子动力学模拟和理论数值分析,前两者主要以发现边界滑移现象、探索边界滑移的产生机理以及各因素对边 界滑移的影响规律为主要研究目的,而后者主要研究边界滑移的物理模型、相关问题的计算方法以及边界滑移对流体系 统流体动力学行为的影响.本文首先简要回顾了液体流动的边界滑移及其相关问题的早期研究历史,随后对边界滑移问题 的研究现状进行了综述,最后展望了该领域今后的研究重点及其应用前景.     

On configuration-dependent loading

Summary A general investigation of the mathematical properties of configuration-dependent loading is described. This is loading which acts on the surface of an arbitrary body and which changes in a known way depending on the displacement of the neighbourhood of its point of application. Exact definitions of many possible kinds of such loading are given. Criteria for conservative loading are derived and applied. A virtual work principle for a sequence of perturbation problems is given. Suggestions are made for further research.     

Pressure-sensitive paint in aerodynamic testing

Pressure-sensitive paint (PSP) is a relatively new aerodynamic measurement tool with the unique capability of providing a field measurement of pressure over a test surface. An introductory review of this technology is presented, which is confined to the application of the PSP method to aircraft development wind tunnel testing. This is at present the primary application area and thus the focus of research on the use of the method, and is the authors' own area of research. Described are PSP fundamentals, the various elements comprising PSP technology, and current limitations and considerations in applying this technology. Experimental results are presented to illustrate the present capability of the method. The few publications currently available on this subject in the open literature are also referenced.     

Optimal free-defect synthesis of four-bar linkage with joint clearance using PSO algorithm

This paper presents the design of planar four-bar linkages free of order, branch and circuit defects, for the purpose of path generation, having clearances at one, two, three or all of its joints. Joint clearance is treated as a massless virtual link and its direction is known by the direction of the joint force. A Particle Swarm Optimization based algorithm is given here to solve this highly nonlinear optimization problem with some constraints, namely; the Grashof’s and free of the foregoing defects conditions. An example is included in which the optimal problem is solved for different cases; namely planar four-bar linkage having clearances at one, two, three, all of the joints and without clearance. For all the designs, the generated paths, the errors and the directions of the virtual links are plotted and are compared. Finally, we compare the optimal designs with reality.     

一种基于比例反馈控制原理的动载荷时域反演方法

通过借鉴系统控制论中的比例反馈控制原理,提出了一种新的结构动载荷时域反演方法.该方法在原开环系统的输出与结构模型之间连接一个虚拟的比例反馈增益,使得原来的开环系统成为一个虚拟的闭环反馈控制系统,系统控制信号为实测的结构加速度响应.反馈控制器将系统输出与控制信号之闻的差值进行放大后作为反馈不断输入到结构模型中,直到差值趋于稳定,此时该差值与反馈增益的乘积经过高通滤波后即得到所反演的动态载荷.该方法将载荷反演问题的求解转化为正问题中的结构瞬态响应求解,采用一般的数值解法如New-mark法即可实现,因此计算比较简便迅速.该方法仅需要测量结构的加速度响应即可进行反演,便于实际应用,而且并不十分依赖于真实的初始条件,由于不存在误差累积的现象,反演结果具有较好的稳定性.最后,通过海洋平台结构冰载荷反演的模型实验和数值仿真证明了该方法的有效性.     

Complicated deformation simulating on temperature-driven 4D printed bilayer structures based on reduced bilayer plate model

The four-dimensional (4D) printing technology, as a combination of additive manufacturing and smart materials, has attracted increasing research interest in recent years. The bilayer structures printed with smart materials using this technology can realize complicated deformation under some special stimuli due to the material properties. The deformation prediction of bilayer structures can make the design process more rapid and thus is of great importance. However, the previous works on deformation prediction of bilayer structures rarely study the complicated deformations or the influence of the printing process on deformation. Thus, this paper proposes a new method to predict the complicated deformations of temperature-sensitive 4D printed bilayer structures, in particular to the bilayer structures based on temperature-driven shape-memory polymers (SMPs) and fabricated using the fused deposition modeling (FDM) technology. The programming process to the material during printing is revealed and considered in the simulation model. Simulation results are compared with experiments to verify the validity of the method. The advantages of this method are stable convergence and high efficiency, as the three-dimensional (3D) problem is converted to a two-dimensional (2D) problem. The simulation parameters in the model can be further associated with the printing parameters, which shows good application prospect in 4D printed bilayer structure design.

     

变厚度中厚板和中厚壳的大挠度分析

采用摄动有限元法分析了变厚度中厚板和中厚壳的大挠度问题。文中借助虚功原理导出了这类板壳的一般非线性有限元方程，同时利用摄动展开求得了逐级摄动有限元的递推算式。算例表明，摄动有限元法分析变厚度中厚板壳问题同样能获得效率高精度好的结果。     

计算机辅助工程(CAE)及其发展

 CAD/CAM/CAE三者中，前两者概念较直观，CAE概念则是发展的，涵盖范围 广，比较灵活. 当前，CAE已由数值计算发展到仿真，并向CAD/CAM全面融合的虚拟现实拓 展. 随着有限元技术的成熟以及神经网络、遗传算法等智能算法的引入，计算机辅助工程分 析不仅服务于详细设计，而且支持总体方案设计. 基于产品研发过程，对CAE本身进行 了分析，全面阐述了CAE的目标、物理内容、算法，说明了有限元/人工智能在方案设计中 的应用. 对优化技术的发展历程进行了回顾，并展望了未来CAE的发展动向及若干重要问题.     

水坝瞬态热传导分析中的拟初始条件边界元法

使用一种时域边界元方法对混凝土水坝进行瞬态热传导分析。在对时间积分进行离散计算时,采用一种拟初始条件法,即在时间步迭代计算的过程中,将之前计算结果对当前时间步的影响都视作当前时间步的初始条件。在所取时间步长较小的情况下,这种处理方法容易导致数值结果不稳定,即每一步的计算误差会累计放大,最终导致计算崩溃。本文提出一种虚拟时刻方法以缓解这类数值不稳定现象,在该方法中,时间步长首先放大至合适尺度,计算某个虚拟时刻(往往在真实计算时刻之后)的温度和流量分布,再通过插值方法换算出真实时刻的温度和流量分布。在虚拟时刻点上的温度和流量计算过程中,边界已知温度或流量由真实时刻的温度或流量进行外插得到。本文简单证明了该方法在温度和流量随时间呈线性变化情况下的正确性,最后给出了两个分析实例,验证了该方法的准确性和稳定性。     

某型导弹惯性控制系统测试

某型惯性控制系统是该导弹惯性制导系统的重要组成部分。用静止导航试验法来测试惯性导航系统性能,是一种简便易行的方法。为了高效地对惯性控制系统进行维修测试,以静止导航试验法为基础,进一步提出了在线测试和离线测试两种测试方法。介绍了某型导弹惯性控制系统自动测试设备的总体设计方案及软件、硬件实现方法,并研制出了相应的测试设备。该设备采用虚拟仪器技术,主要由测控计算机系统、信号控制调理模块和电源组成,主要编程软件为LabWindows CVI8.0。实际工程测试表明：用这种测试方法和设备,能够较详尽地测试出惯性控制系统的性能参数,较准确地进行产品的故障定位,大幅度提高了产品的测试和维修效率,在功能、精度以及实时性等方面都达到了预期的目标。