敷设多孔吸声材料声腔特征值分析的径向积分边界元法

由于Helmholtz方程的基本解是频率的函数,因此传统边界元法在处理声场特征值问题时具有天生的缺陷。本文采用Laplace方程基本解生成积分方程,通过径向积分法将在此过程中产生的域积分项转化为边界积分。此方法克服了传统边界元法系数矩阵对频率的依赖,同时克服了特解积分法对特解的依赖,并通过对表面声导纳的多项式逼近,将敷设多孔吸声材料声腔特征值问题转化为矩阵多项式,从而避免了复杂的非线性求解。通过数值算例验证了算法的有效性。     

基于Kriging代理模型的两类全局优化算法比较

代理模型在结构优化领域中的应用逐渐增多。相对传统优化方法,代理模型方法在处理带有噪音或仿真模拟十分耗时的问题时有明显优势。加点准则是代理模型技术的一个关键,为了避免陷入局部最优解,加点准则需要同时考虑局部搜索(exploitation)和全局搜索(exploration)两部分并加以平衡。本文在Kriging代理模型基础上提出一种基于几何全局搜索的全局优化算法MSG(Multi-start Local Search with Geometrical Exploration),通过数值算例将其与基于不确定性全局搜索的有效全局优化算法EGO(Efficient Global Optimization)进行比较,研究了MSG算法参数的影响,并讨论了MSG与EGO各自的特点和适用范围。     

基于Cosserat连续体理论的粉末高温合金弹塑性损伤分析

回顾了航空发动机涡轮盘粉末高温合金材料的发展及研究方法,基于Cosserat连续体理论,建立了粉末高温合金材料的弹塑性损伤模型,可通过特征长度考虑材料的微结构特征,并在模拟软化问题时消除局部化带的网格依赖性.在软化问题中,经典弹塑性理论在计算时需要较多迭代,有时甚至不能收敛.该文基于参变量变分原理,把原非线性问题转化为互补问题来求解,可大大提高求解效率和收敛性.最后通过数值算例验证了本文提出方法的有效性.     

水波的界带有限元

研究了水波计算的位移法.采用物质坐标,以位移为基本未知量,考虑小变形条件,引入流函数满足不可压缩条件.于是,分析力学的变分原理可以运用了,界带有限元、正则变换、保辛积分等有效手段可使数值求解方便得多.     

基于多相材料的稳态热传导结构轻量化设计

在多相材料的结构拓扑优化问题中,通常给定各相材料体积约束或材料总重量约束作为材料的控制用量.在结构轻量化设计的实际工程背景下,以结构总重量最小化为目标的优化模型具有明确的工程意义.针对含多相材料的稳态传热结构拓扑优化问题,提出了以结构总重量最小化为目标和给定热柔顺度为约束的多工况连续体结构拓扑优化建模方法.遵循独立连续映射建模方式,采用两类独立拓扑变量分别表征单元热传导矩阵和单元重量状态.推导了热柔顺度和总重量对设计变量的敏度,基于一阶和二阶泰勒展开得到各自的近似表达式.通过求解偏微分方程,实现了约束函数一次项过滤,消除了棋盘格现象和网格依赖性问题,并保证了约束方程在过滤后严格成立.建立的近似优化模型具有二次函数形式的目标函数和一次函数形式的约束函数.基于对偶序列二次规划方法对优化模型进行求解直至收敛.通过四个三维结构数值算例分析对比了热柔顺度约束限值、不同材料混合及多工况、多约束条件对优化结果的影响.数值算例结果表明,本文提出的优化方法在基于多相材料的多工况稳态热传导结构轻量化设计中具有可行性和有效性.     

爆轰波碰撞的聚能效应

利用两高爆速导爆索对称布置于药卷两侧,起爆后炸药爆轰波在对称线处汇聚碰撞,当碰撞角度达到一定值时,发生马赫反射,使爆轰压力成倍增加,形成高压、高能量密度区域的聚能效应。本文在爆轰波传播碰撞理论的基础上,通过炸药做功能力和猛度试验验证爆轰波碰撞的聚能效果。做功能力试验结果表明爆轰波碰撞能够增加炸药能量利用率;猛度试验结果表明采用对称起爆技术下的爆轰波碰撞能够改变爆轰波在特定方向上的扩散作用。试验结果与爆轰波入射角的几何关系表明,当高爆速起爆药条与主装药爆速比例在1.15倍以上时,爆轰波碰撞能够达到一定的聚能效果。     

范德华力的广义参变本构模型及其在碳纳米管计算中的应用

提出了处理非成键原子间范德华力的广义参变本构模型以及基于此进行碳纳米管结构力学行为数值模拟的数学规划算法.纳米管中原子间短程力作用采用分子结构力学模型来模拟，而作为长程力的范德华力用杆单元来模拟，这类杆单元有着特殊的非线性本构关系.对于这种非线性问题的处理，建立了广义参变本构模型与参数二次规划求解算法.与一般的数值方法相比较，本方法不需要传统的冗长的、反复的迭代，并具有非常好的收敛性，因此为碳纳米管结构力学行为的有效预测提供了保障.数值结果证明了这种方法的正确性和有效性. 关键词： 广义参变本构模型 数学规划算法 分子结构力学 有限元法     

考虑瞬态效应的承载隔热多功能结构拓扑优化

同时满足承载和隔热要求的多功能结构在高超飞行器热防护结构设计中倍受关注.实际隔热材料通常承载能力弱,而高承载材料隔热性能差,如何在有限空间内协同结构的承载与隔热成为关键问题.高超飞行器气动加热时间有限,存在加热时间短、热荷载变化大的特点.因此结构设计需要考虑时间因素和瞬态效应,而现有稳态传热与承载的多功能协同优化设计模...     

复合材料加筋板压缩过程的全场光学检测

数字投影条纹形貌测量方法具有非接触、全场性、测试仪器结构简单及测量精度高和实时自动处理等优点,能实时检测物体表面形貌的演化过程.使用四幅正弦相移条纹图像循环投影到正交肋增强的复合材料层合板上,采用相移法实时监测层合板在压缩过程中的形貌变化过程.测量结果显示复合材料层合板在各个正交增强网格内出现局部屈曲波包,在端部附近网格内表现为波峰,而在中间附近网格内显示为波谷.通过对指定位置的挠度分析可知,在整体试样弯曲的基础上,网格内的局部屈曲挠度随载荷而增加,实验测量数据有利于探讨其破坏机理及失效模式.     

耳鼻咽喉器官生物力学模型研究进展

耳鼻咽喉都是直接接触外界环境的器官,其功能的实现和疾病与外界环境紧密相关.研究该部位器官的生物力学模型,对探索其在一定外界环境刺激下,功能实现的机理以及相关疾病的预测和治疗有重要的意义.本文对耳鼻咽喉器官生物力学模型的研究进展和临床医疗应用进行了介绍,并对以后的工作进行了展望.