基于混合行为博弈的多目标仿生设计方法

将多个设计目标视为不同的博弈方，通过计算设计变量对目标函数的影响因子和模糊聚类， 将设计变量集合分割为各博弈方拥有的策略空间. 对蜥蜴种群的繁衍生存机理进行仿生，将 3种蜥蜴的行为方式分别定义为利己主义、集体主义和投机主义，并赋予相应的博弈方， 各博弈方根据所仿生蜥蜴的行为特点，建立自身博弈得益函数与目标函数之间的映射关系. 各博弈方分别以自身博弈得益函数为目标，在各自的策略空间中进行单目标优化，获得本博 弈方对其余博弈方的最佳对策，所有博弈方的最佳对策形成一轮博弈的策略组合，并根据收 敛判别，通过多轮博弈，获得最终的博弈解. 以白鹤滩拱坝体型的三目标优化设计为例，设 计结果显示坝体体积方量减少了16.412万方，或2.38%; 最大主拉应力降低 了0.036MPa, 或0.31%; 整体应变能下降了0.167GJ 或4.47% 体现了基 于混合行为博弈方式的多目标仿生设计方法的有效性.     

能量函数在高拱坝动力优化设计中的应用

针对高地震区高拱坝的抗震设计 ,从高拱坝的动力平衡方程出发 ,导出了基于拱坝体型特征量的状态控制方程 ,提出了拱坝结构抗震动力优化设计的数学模型 ,建立了动力最优化的能量目标函数。应用于小湾拱坝的抗震设计中 ,动力优化方案相对于初始方案 ,在应力指标和大坝体积上均得到改善 ,体现了较好的安全性与经济性 ,表明在动力优化设计中应用能量目标函数对提高拱坝抗震能力有效可行 ,具有综合的“多目标”特征     

拱坝体型的多目标模糊优化设计

在拱坝体型的优化设计中 ,传统的以经济指标为目标函数的数学模型 ,有一定的局限性。本文综合考虑拱坝的安全性与经济性 ,建立了多目标优化设计的数学模型。模型解决了多目标函数及拉应力控制标准的模糊性。小湾拱坝的优化计算结果表明了模型的合理性与可行性     

连续体结构拓扑优化应力约束凝聚化的ICM方法

为克服应力约束下拓扑优化问题约束数目多、应力敏度计算量大的困难，提出 了应力约束化凝聚化的ICM方法. 在利用Mises强度理论将应力约束转换成应变能约束后， 提出了应力约束凝聚化的两条途径：其一为应力全局化的方法，其二为应力约束集成化的方 法. 由此建立了多工况下以重量为目标、以凝聚化应变能为约束的连续体结构优化模型，并 利用对偶理论对优化模型进行了求解. 4个数值算例表明：该方法具有较高的计算效率，得 到的拓扑结构比较合理，不仅适用于二维连续体结构，也适用于三维连续体结构.     

K-S函数集成局部性能约束的结构拓扑优化二阶逼近解法

应用K-S (Kreisselmeier–Steinhauser)函数,对结构拓扑优化问题中的局部性能如应力、疲劳寿命等进行集成然后求解。首先针对互逆规划的单目标多约束模型（称为s方模型）及多目标单约束模型（称为m方模型）,应用结构拓扑优化ICM方法,分别建立了基于K-S函数集成处理的优化模型,推导了集成化的约束（对s方模型）或目标（对m方模型）函数的一阶及二阶导数,采用序列二次规划模型对所建立的优化模型进行迭代求解,依据K-T条件给出了二次规划模型的迭代求解公式。然后基于K-S函数阐述了s方模型的集成迭代解法,亦即集成方法。最后,阐述了基于K-S函数的s方模型和m方模型交替融合的迭代解法,亦即集成-集成方法。结果表明集成-集成方法比单纯的集成方法收敛更快。     

互逆规划理论及其用于建立结构拓扑优化的合理模型

在数学规划的领域里定义了互逆规划——各自目标函数与约束条件位置相互交换的一对规划. 接着指出,尽管互逆规划与对 偶规划在表面上似乎类似,但是二者存在 5 点不同:(1) 是否为同一个问题的不同;(2) 存在``对偶间隙'与否的不同;(3) 设计变量数目的不同;(4) 是否单目标与多目标问题的不同;(5) 问题合理与否的不同. 然后,基于互逆规划的定义,用以审视结 构拓扑优化模型,给出如下结果:(1) 从这个角度洞悉,在结构优化中,确实有不合理的模型一直被沿用着;(2) 找到了修正不 合理模型使之合理化的方法;(3) 对于给定体积下的柔顺度最小化 (MCVC) 模型,指出了其不合理的原因;(4) MCVC 模型实际是互 逆规划的 m 方,由此建立起其对应的 s 方, 即给出了多个柔顺度约束的体积最小化 (MVCC) 模型;(5)给出了MVCC模型中的结构 柔顺度约束的物理解释和算法,论证了 ICM (independent continuous and mapping) 方法以往关于全局化应力约束的概念和方法;(6)数值算例表明了 MCVC 与 MVCC 模型作为互逆规划的差异,且印证了 MVCC 模型的合理性.MCVC 模型在不同体积约束及多工况下不同的权系数时,得到最优拓扑不同;但 MVCC 模型在多工况柔顺度约束下可得到唯一的最优拓扑.      

高拱坝伸缩横缝间布设抗震钢筋的动力反应分析

应用动力非线性子结构理论,对设置伸缩横缝的小湾高拱坝实际工程结构抗震分析中的坝体横缝加抗震钢筋问题进行了研究。讨论并建立了坝体伸缩横缝在地震荷载作用下穿越缝间抗震钢筋的数学模型,给出了动力非线性子结构法考虑缝间抗震钢筋影响的求解公式;并就正常高水位常与低水位两种水位工况,对坝体的抗震性能进行了计算分析。讨论了在地震荷载作用下抗震钢筋对坝体横缝张开度、坝体应力以及加速度响应的影响。     

基于ICM方法三维连续体结构拓扑优化

基于ICM方法,建立了在应力和位移约束下以重量为目标的多工况下的三维连续体结构拓扑优化模型.利用von Mises强度理论,提出了应力全局化的方法,从而将局部的应力约束转化为全局的应变能约束问题,减少了约束数目,避免了敏度分析的困难;利用单位虚载荷法,将位移约束表示为设计变量的显式关系.为减小由于不同物理量在数量级上相差太大引起数值计算的误差,将应变能约束和位移约束进行无量纲化,由此建立了包含两类约束的无量纲化的优化模型.同时处理了多工况下的最佳传力路径的问题.利用对偶规划理论对模型进行了求解.另外,利用PCL语言在MSC/Patran的开发平台上实现了该文算法.数值算例表明了该方法的可行性和有效性.     

三种本构沥青凝土心墙土石坝特性

针对土石坝静力分析中常见的三种本构模型,即Duncan E-μ、Duncan E-B和双屈服面模型是.以沥青混凝土心墙土石坝为研究对象,建立了心墙坝的三维有限元模型,并考虑了沥青混凝土心墙和过渡料、混凝土基础间的接触关系,采用接触单元模拟相互间的变形和应力协调,对心墙和坝体的变形和应力应变特性进行了分析对比.分析结果表明对于坝体应力,三种模型计算结果无论是极值还是分布都比较一致.对坝体和心墙变形,三种模型的沉降量分布是一致的,但DuncanE-μ和E-B模型求得的最大沉降量更接近实际观测值;在心墙应力分析中,双屈服模型的计算结果比较均匀合理.     

应力约束下三维连续体结构拓扑优化分析

本文基于ICM(独立、连续、映射)方法,建立了以连续体结构重量为目标的应力约束下多工况的三维连续体结构拓扑优化模型。利用von Mises强度理论,提出了应力约束全局化方法,从而将局部的应力约束转化为全局的应变能约束,由此减少了约束数目,降低了问题的规模,避免了敏度分析。另外,利用对偶理论,将建立的优化模型转化为对偶模型,用序列二次规划法进行了求解,从而减少了设计变量的数目,提高了求解效率。借助MSC．Patran和MSC．Nastran提供的软件平台,利用PCL语言实现了本文的优化算法。数值算例验证了方法的可行性与有效性。     

An explicit algebraic Reynolds stress and heat flux model for incompressible turbulence: Part I Non-isothermal flow

Tensor representation theory is used to derive an explicit algebraic model that consists of an explicit algebraic stress model (EASM) and an explicit algebraic heat flux model (EAHFM) for two-dimensional (2-D) incompressible non-isothermal turbulent flows. The representation methodology used for the heat flux vector is adapted from that used for the polynomial representation of the Reynolds stress anisotropy tensor. Since the methodology is based on the formation of invariants from either vector or tensor basis sets, it is possible to derive explicit polynomial vector expansions for the heat flux vector. The resulting EAHFM is necessarily coupled with the turbulent velocity field through an EASM for the Reynolds stress anisotropy. An EASM has previously been derived by Jongen and Gatski [10]. Therefore, it is used in conjunction with the derived EAHFM to form the explicit algebraic model for incompressible 2-D flows. This explicit algebraic model is analyzed and compared with previous formulations including its ability to approximate the commonly accepted value for the turbulent Prandtl number. The effect of pressure-scrambling vector model calibration on predictive performance is also assessed. Finally, the explicit algebraic model is validated against a 2-D homogeneous shear flow with a variety of thermal gradients. Dedicated to the memory of the late Professor Charles G. Speziale of Boston University     

结构可靠性问题研究的若干进展

主要介绍了结构可靠性研究的三种模型：随机模型、模糊模型及非概率模型的发展现状,重点综述了开展非概率模型研究的重大意义,以及非概率可靠性模型与另外两种模型的关系,并简述了结构可靠性研究的发展趋势．     

多学科设计优化中常用代理模型的研究

代理模型是多学科设计优化的关键技术之一。本文系统介绍了多项式响应面模型，径向基函数模型和Kriging模型等3种多学科设计优化中常用的代理模型。通过构造某机翼展向气动载荷分布的代理模型，对这3种模型的效果进行了评估，并对这些代理模型的构造方法、基本特性和适用范围进行了分析研究。     

Turbulence and cavitation models for time-dependent turbulent cavitating flows

Cavitation typically occurs when the fluid pressure is lower than the vapor pressure at a local thermodynamic state,and the flow is frequently unsteady and turbulent.To assess the state-of-the-art of computational capabilities for unsteady cavitating flows,different cavitation and turbulence model combinations are conducted.The selected cavitation models include several widely-used models including one based on phenomenological argument and the other utilizing interface dynamics.The kε turbulence model with additional implementation of the filter function and density correction function are considered to reduce the eddy viscosity according to the computed turbulence length scale and local fluid density respectively.We have also blended these alternative cavitation and turbulence treatments,to illustrate that the eddy viscosity near the closure region can significantly influence the capture of detached cavity.From the experimental validations regarding the force analysis,frequency,and the cavity visualization,no single model combination performs best in all aspects.Furthermore,the implications of parameters contained in different cavitation models are investigated.The phase change process is more pronounced around the detached cavity,which is better illus-trated by the interfacial dynamics model.Our study provides insight to aid further modeling development.     

RESEARCH ON AMSAA-BISE MODEL—AN ANSWER TO MEI MEN-HUA

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎＭＥＩＷｅｎ＿ｈｕａ’ｓｐａｐｅｒ [1 ] ,ａｃｏｍｍｅｎｔｏｎＡＭＳＡＡ＿ＢＩＳＥｍｏｄｅｌｐｒｏｐｏｓｅｄｂｙａｕｔｈｏｒｅｔａｌ.(ｃｆ[2 ] )ｉｓｇｉｖｅｎ ,ａｎｄａｎａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｍｏｄｅｌａｔｔｅｍｐｔｉｎｇｔｏｓｏｌｖｅｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ .ＴｈｅＡＭＳＡＡ＿ＢＩＳＥｍｏｄｅｌｉｓｄｅｒｉｖｅｄｄｉｒｅｃｔｌｙｆｒｏｍａｎｏｔｈｅｒａｐｐｒｏａｃｈｔｈａｔｉｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｏｍｔｈｅａｐｐｒｏａｃｈｅｓｏｆ[2 ]ａｎｄ [3 ]…     

RESEARCH ON AMSAA-BISE MODEL—AN ANSWER TO MEI MEN-HUA

The AMSAA-BISE model is derived from another approach. This certainly shows the correctness of the AMSAA-BISE model, and indicates the incorrectness of the approximate model given in this paper. The engineering example illustrating these conclusions is given. Merits and demerits of AMSAA and AMSAA-BISE model are discussed.     

无壁面参数低雷诺数非线性涡黏性模式研究

建立了一个低雷诺数的非线性涡黏性湍流模式,该模式的一个显著特性是它不包含壁面参数（如y^ ,n等）,因而特别适用于复杂几何流场的计算,本模式在几种包括回流、分离、激波等典型流动中进行了验证,结果令人满意。     

无磨损摩擦的原子理论

对描述原子级光滑表面之间的无磨损界面摩擦的微观过程的2个理论模型进行了综述,探讨了Frenkel-Kontorova(FK)模型的非线性静态和动态性质的复杂性,根据FK模型,静态特性在很大程度上依赖于表面晶格常数间的公度性,而动态特性则可分为周期解、准周期解和混沌解加以讨论。     

RESEARCH ON AMSAA-BISE MODEL—AN ANSWER TO MEI WEN-HUA

The AMSAA-BISE model is derived from another approach. This certainly shows the correctness of the AMSAA- BISE model, and indicates the incorrectness of the approximate model given in this paper. The engineering example illustrating these conclusions is given.Merits and demerits of AMSAA and AMSAA-BISE model are discussed.     

Theory of nonlocal asymmetric quasicontinuum

In this article, the theory of nonlocal asymmetric quasicontinuum is developed on the basis of the atomic lattice model and theory of generalized function. The physico-mechanical model of the asymmetric stress is also discussed.