结构形状优化与智能模型化

阻碍形状优化软件广泛应用的障碍之一是依据自然设计度量描述和建立设计模型、分析模型、优化模型以及实现三个模型之间的转换.本文称这一困难为结构形状优优设计软件的适用性.本文提出了一种方法用来动态地确定平面连续体结构形状优化过程中的边界,应用基于人工智能方法的启发式规则与技术,自动生成由设计单元法表示的几何模型,也就是将一个结构自动剖分成若干个大的四边形映射单元.这些大单元对于进一步的网络生成是必要的,同时也是向全自动计算机辅助形状优化系统前进的重要一步.     

预应力索-桁架结构形状优化设计

就预应力索-桁架结构形状优化设计问题,考虑了施加预应力阶段、预应力与荷载共同作用阶段的性态约束条件,建立了设计变量包括截面尺寸、索力值、杆件及索节点坐标的形状优化数学模型;在求解方法上将设计变量分为两个子空间:第一子空间为索力值和截面尺寸优化设计空间,第二子空间为形状优化设计空间; 第一子空间给出新的求解方法以减轻结构重量,第二子空间用节点渐进法优化结构形状和布索位置以增加结构刚度.算例表明,该方法能使结构重量逐步减轻,结构刚度不减,形状逐步达到最优.     

光滑拉伸试件中不同初始形状孔洞长大的有限元模拟

本文对具有不同硬化指数（ｎ＝０．０５，ｎ＝０．１，ｎ＝０．２）的幂硬化材料的光滑拉伸试样的拉伸变形过程进行了有限元模拟，通过有限元计算和经Ｂｒｉｄｇｍａｎ修正分别得到了试样变形过程中心部应力三维度随应变的变化情况；在此基础上运用控制体胞宏观应力三维度的方法，对含不同初始形状孔洞的体胞模型进行了有限元分析，计算结果表明：（１）孔洞初始形状和材料硬化特性对试样的拉伸破坏过程有重要影响；（２）Ｂｒｉｄｇ     

壁面温度在多参数下对平板边界层的影响研究

为了得到壁面温度在不同来流速度、不同湍流强度条件下对边界层转捩与减阻的影响规律,本文采用Transitionk-kl-ω模型对低来流速度下无压力梯度的光滑平板进行了数值模拟。结果表明,随着来流速度的升高,壁温升高所起到的减阻效果更好,即高来流速度对壁面温度更为敏感。当来流处于中高湍流强度下时,壁温升高能起到推迟转捩的作用,且随着湍流强度的升高,转捩推迟的效果越好,但减阻效果正好相反;当来流处于低湍流强度下时,壁温升高会使得转捩提前发生。壁温升高抑制了边界层内流体的脉动程度,使得层流的稳态不易被破坏,流动更加稳定;同时,壁温升高使得边界层内流体的速度梯度减小,从而降低了壁面摩擦系数,故壁温升高能起到推迟边界层转捩与减阻的作用。     

阳极结构调整对稀土电解槽的影响

以目前使用的6 k A稀土电解槽为研究对象,采用实验验证与数值模拟计算相结合的方式对采用不同阳极结构的稀土电解槽进行了全面分析讨论。使用斜角切割阳极片可以在维持电解槽槽电压、氧化物利用率、产品合格率等技术指标不变的情况下,克服传统正交切割阳极片在使用过程中随着阳极片反应消耗造成电流效率降低及缩短石墨坩埚使用寿命的现象。其可作为稀土电解槽工艺改造的一个发展方向。     

一类新的(2n-1)点二重动态逼近细分

利用正弦函数构造了一类新的带有形状参数ω的(2n-1)点二重动态逼近细分格式.从理论上分析了随n值变化时这类细分格式的C~k连续性和支集长度;算法的一个特色是随着细分格式中参数ω的取值不同,相应生成的极限曲线的表现张力也有所不同,而且这一类算法所对应的静态算法涵盖了Chaikin,Hormann,Dyn,Daniel和Hassan的算法.文末附出大量数值实例,在给定相同的初始控制顶点,且极限曲线达到同一连续性的前提下和现有几种算法做了比较,数值实例表明这类算法生成的极限曲线更加饱满,表现力更强.     

自由来流湍流与三维壁面局部粗糙诱导平板边界层不稳定T-S波的数值研究

采用直接数值模拟（DNS）方法,研究了在自由来流湍流与三维壁面局部粗糙作用下平板边界层内诱导产生不稳定T-S波的物理问题.数值结果可知,在平板边界层内发现了二维和三维T-S波组成的波包空间序列以及求得了波包向前传播的群速度大小,从而证明了自由来流湍流与三维壁面局部粗糙作用是激励平板边界层内诱导产生不稳定T-S波的一种机制.随后,建立了平板边界层内被激发的二维和三维T S波的初始幅值与自由来流湍流度,三维壁面局部粗糙的流向长度、展向宽度及法向高度之间的关系.这一问题的深入研究,进一步完善了流动稳定性与湍流理论.     

RKPM形状函数的矩式显式表述及快速计算

给出了计算再生核质点法(RKPM)形状函数及其导数的矩式显式处理方法。其特点是在计算形状函数及其导数时不涉及矩阵的求逆或者线性方程组的求解，从而减少计算误差的产生并提高了计算速度。二维及三维形状函数计算算例表明该方法是提高RKPM计算效率的一种有效途径。     

结构形状优化设计数值方法的研究和应用

本文论述了连续体结构形状优化设计数值方法的研究和应用进展,讨论了结构模型化、灵敏度分析、优化方法改进、优化实用软件开发以及同CAD技术相结合等问题,介绍了在结构优化设计软件MCADS中采用的方法,并通过工程实例说明了结构形状优化设计的应用及其价值。     

光学空间频率合成器及其在无分散三维形状计测中的应用

传统的白光干涉法、光学频谱扫描干涉法、低相干度断层扫描法以及其他三维形状计测法均采用宽带光学频谱光源实现绝对高度的测量,因此当测量对象存在不均匀的折射率分布或者光学吸收特性时,以上方法将不能给出准确的测量结果.针对传统绝对干涉法的这些制约,本研究通过干涉现象中时空参数的类比,提出了宽带空间频谱单色光源的概念,并通过改变光源的空间频谱构造验证了无分散三维绝对形状测定方法的可行性.