基于降阶模型和数据驱动的动态结构数字孪生方法北大核心CSCD

针对受动载荷作用的结构,提出了一种基于降阶模型库和机器学习数据驱动的数字孪生构建方法.首先根据物理结构服役过程中可能出现的损伤状态,采用有限单元法建立高保真有限元模型.其次采用Krylov子空间模型降阶方法对模型进行降阶,建立了物理结构各种状态下的降阶模型,形成模型库.最后利用随机森林机器学习算法训练获得模型选择器,通过物理结构上传感器的数据推断当前物理结构的状态,驱动数字孪生体跟随物理结构一同演化.设计制作了一个框架结构物理模型,模拟了结构不同位置损伤及不同损伤程度,验证了提出的数字孪生构建方法.     

核心素养培养导向下的任务驱动式教学探讨——以“杠杆”教学为例

培养学生核心素养成为新课程改革的重心.物理学是以实验为基础的学科,在教学中围绕学生创设活动情境对其核心素养的培养必不可少.在核心素养视域下,以培养学生全方位发展为目标,以相关实验活动为载体,以“杠杆”为例展开教学设计研讨.设计任务活动,驱动教学完成;创设生活情境,建构物理观念;学生交流讨论,增强科学思维;师生实验协作,激发科学探究;融合科技历程,培养科学精神.     

用于120～150℃蒸汽生产的超高温空气源自由活塞斯特林热泵性能研究

现有高温工业蒸汽主要产自于化石燃料燃烧,为减少碳排放和提高能源利用率,需提高可再生能源电力占比,同时开发一种高效、环保的电驱动超高温热泵系统代替传统化石能源蒸汽锅炉。本文针对一种用于产生高温蒸汽的电驱动空气源自由活塞斯特林热泵,基于SAGE软件对其在不同压力、频率和大温差情况下的性能进行了计算研究。研究表明,该系统在大温差供热领域性能优良;在环境温度20℃、供热温度120℃、工作频率45 Hz和平均压力8 MPa的工况条件以及1500 W的热端供热量目标下,系统整机供热系数达2.5,相对卡诺效率63.6%。     

HL-2M装置低杂波钛泵电流监测器的研制

选用Arduino nano开源硬件平台、OLED图形显示器和SD卡等器件,研制了钛泵电流监测器,实现了在非实验期间钛泵电流长期低速采集、存储和趋势图显示功能。同时启用内部中断和外部中断,提升采样频率到1k Hz,拓展了监测器的应用范围。测试结果表明,监测器趋势图与测试信号一致,最大采集误差为0.25μA。     

混合驱动中直驱激光焦斑尺寸对点火性能的影响

研究针对混驱点火模型,保持直驱激光能量不变,针对1 200,1 400和1 500μm直驱光焦斑尺寸,采用数值模拟,研究其对点火性能的影响。研究表明：直驱光焦斑尺寸是影响混驱点火性能的敏感因素。1 500μm焦斑尺寸可实现近一维点火。1 400μm焦斑尺寸放能接近一维放能的40%。1 200μm焦斑尺寸点火失败,仅仅处于燃烧等离子体状态。分析表明,1 200μm焦斑尺寸条件下点火失败的原因是：其产生的局部强光强和高驱动不对称性,会导致燃料熵增加及燃料面密度扰动增加。燃料熵的增加将会降低燃料压缩性,不利于创造高温高压点火条件,形成的燃烧波较弱。燃料面密度扰动增加会导致燃烧后壳层不稳定性剧烈增长。推断在小焦斑尺寸条件下,弱燃烧波及高燃料面密度扰动增长,会导致高密度尖钉难以被有效点燃,无法形成升温与燃烧的正反馈。同时,燃料区域内界面不稳定性发展产生的尖钉结构将降低热斑温度,产生的气泡结构将引起热斑体积迅速变大,导致热斑快速降温乃至点火失败。     

单相旋转型驻波超声电机的数学模型及仿真

尽管单相驱动的旋转型驻波超声电机的原理样机早巳研制成功，但对这类电机的运动机理的研究却一直局限在定性分析上。本文将从能量角度，根据Hamilton变分原理，定、转子摩擦界面采用纯滑动模型建立了该种电机的数学模型；并根据此模型，用MATLAB语言作了计算机仿真，得到了该种电机的开、关过程动态响应。     

球形钨合金破片终点弹道性能实验研究

实验研究了球形钨合金破片的速度衰减规律、爆轰驱动下的变形和破碎、对半无限钢靶的侵彻以及对薄钢靶的贯穿。结果表明:(1)破片长距离(120m)飞行时的衰减系数为常数,阻力系数与破片初速成线性关系;(2)在爆轰驱动下,直径为6.0和7.5mm的破片破碎率为2%～3%,而直径为8.5mm的破碎率为45%;(3)破片长距离飞行后仍有很强的穿甲能力。     

一种考虑剪切变形的平行四边形厚/薄板通用单元

根据Timoshenko二广义位移梁理论，构造了深梁位移场的插值函数。利用斜坐标系与直角坐标系的变换关系、有限条带思想和深梁位移插值函数，构造了一种考虑剪切变形的平行四边形厚／薄板弯曲通用单元的位移(曲率、剪应变、转角、横向位移)插值函数，导出了刚度矩阵和非结点荷载等效力。并对简支阍支方板、Razzaque斜板、四边简支斜交板弯曲进行了数值计算。算例表明此单元有较好的精度，对于薄板不出现剪切闭锁，可适应于目前桥梁建设中大量采用的斜交板桥结构分析。     

三轴飞行姿态仿真转台高性能指标及其实现

本文详细讨论了三轴飞行姿态仿真转台（三轴均由液压摆动马达驱动）的主要性能指标及影响它们的主要因素，在此基础上，给出了实现三轴飞行姿态仿真转台高性能指标的途径。同时，对三轴飞行姿态仿真转台中框架双液压马达同步驱动方案进行了探讨。     

微机结构分析的现状与前景

本文回顾了16位微机上的通用结构分析系统近十年来国际、国内的发展概况,对未来十年微机结构分析的发展与前景提出了一些看法。在未来十年中,微机上的非线性结构分析将不仅成为可能,而且会成为计算力学主要的开发对象。非线性分析的求解器、分叉问题等非常棘手的问题,可望在未来十年中得到解决。多窗口图形系统等现代计算机技术将会使微机结构分析的用户界面增辉生色。