狭长结构拓扑优化

通常的拓扑优化是在给定区域内，通过设计材料分布实现结构拓扑形式优化。对于设计区域的长和宽相近的平面问题，现行的方法可得到清晰的拓扑。但是，狭长结构的设计域具有大的长宽比。为了保证基结构包含足够多的拓扑形式，宽度方向要求有一定量的有限元分割，从而导致整体网格数和设计变量多、问题求解困难。本文提出了通过基本结构拼装的狭长结构拓扑优化方法，建立了以最小平均柔顺性密度为目标、同时设计材料分布和设计域几何尺度的基本结构的拓扑优化问题的数学提法和求解方法。利用所提出的问题提法和求解方法，设计了狭长悬臂梁的拓扑形式，讨论了危险截面的弯矩与剪力的相对值以及材料体积约束对拓扑形式的影响。数值结果表明，不同的弯矩与剪力的相对数值对应不同的拓扑形式，随着相对数值的增加，梁的拓扑形式由类桁架结构逐渐变成竖直立板加强的框架式结构。     

基于大型炉体焊接残余应力测试的盲孔法研究

为提高炉体焊接残余应力测试精度,对传统的盲孔法进行改进,即在测点打孔后多次扩孔并增加孔深;通过对SM400ZL钢焊接残余应力测试时的应变释放系数A,B进行实验标定,得出多组应变释放系数值,计算可得残余应力的估算值,并对不同状况下的残余应力值进行比较.通过大拉力标定试验得出SM400ZL钢盲孔的孔边塑性变形对测量精度的影响和塑性修正公式.结果表明,改进的盲孔法能够更准确地测得焊接残余应力值,测量结果经塑性修正,最大误差减小到2%以下.测试方法和结果可直接在相关的工程实际中应用.     

光强和方位角误差对光弹性五步彩色相移法的影响

为了了解相移法中的各种参数所产生的误差对最终结果的影响 ,对一些主要参数做深入的误差分析是十分必要的。针对五步彩色相移法所用的白光入射平面偏振场的特点 ,只考虑光强、起偏镜和分析镜方位角所引起的误差影响就可以了。提出一个分析和评估这些误差源对五步彩色相移法确定等倾角参数所产生影响的方法 ,这对合理设计实验装置和执行正确的实验条件将起到积极的作用     

数字光弹性法综述

将光弹性法与计算机图像处理技术相结合 ,来自动采集光弹性数据和分析应力的方法 ,称为数字光弹性法 ,与传统光弹性法相比 ,它可以进一步提高实验速度和精度。本文详细讨论了以下两个方面 :一是光弹性条纹的细化和倍增处理技术 ;二是自动确定光弹性参数的技术 ,包括相移法、傅立叶变换法、逐步载荷法、广谱分析法和RGB光弹性法等。通过对近二十年来国内外在这些方面的研究、应用和进展作了综述 ,认为采用白光的彩色域相移技术计算光弹性等倾角 ,结合采用白光源或三色光源的相移法来确定光弹性等色线级数 ,有望成为解决静态二维和三维冻结模型薄切片应力分析的最佳方法 ;另外 ,设计一种能实时和同步采集多幅条纹图的实验装置 ,通过相移法来自动获取动态光弹性数据 ,是数字动态光弹性法很有前景的发展方向     

大力开创我国随机振动理论工程应用的自主创新之路

随机性是自然界的一个基本现象。例如地震、风、海浪、高空气流、路面不平度等等都是随机性的。这类环境荷载对于结构物的安全性、生存寿命、人员舒适性等等的影响是极其重要的。现代化工业对于力学分析的要求日益提高，“随机振动”作为一门新兴的技术学科也受到学术界和工程界的重视，并有了迅速而深入的发展，一直是国内外力学、工程界研究的前沿和热点。为此，《应用数学和力学》特邀西南交通大学翟婉明院士、同济大学李杰教授、大连理工大学林家浩教授担任客座编委，组织策划了“随机振动及其工程应用”专刊，从不同角度反映了我国在随机振动应用领域自主创新的成果。     

影栅云纹法中的离面位移与斜率耦合条纹的光力学分析

基于传统的概念,影栅云纹法只能实时获得表征物体大离面位移(深度)的条纹。若要获得反映斜率的条纹,则只有用镜面试件通过反射云纹法或其它的光测法来获得。在研究中发现,在一定的条件下,用影栅云纹法可以获得离面位移与斜率的耦合条纹图。这个新发现打破了已有的传统概念。实验证实了简单实用的影栅云纹法不但能获得物体大变形时的离面位移,而且也可以获得与之对应的斜率条纹。给出了典型的可实时获得的耦合条纹图,并对其基本原理、计算方法和实验技术进行了论述。     

基于Frobenius定理的Hamilton-Jacobi方法的几何解释

给出了一阶偏微分方程特征微分方程组的一种基于Frobenius定理的几何解释,通过研究发现根据Frobenius定理可以从一阶偏微分方程直接得到其特征微分方程组;在此基础上说明如何利用几何方法从Hamilton正则方程出发找到与之对应的Hamilton-Jacobi方程.这种方法可以被用于非保守或非完整Hamilton力学问题的研究中,经典Hamilton-Jacobi方法是这种方法的一个特例.     

全场数字化测量光弹性等倾角的五步彩色相移法

通过把相移法与光学彩色信息图像处理技术相结合 ,提出了一种确定全场光弹性等倾角的五步彩色相移法。模型置于白光照射下 ,在起偏镜与分析镜不同设置的平面偏振光场中 ,用彩色数码照相机分别采集五幅等色线与等倾线相耦合的条纹图 ,根据相移法基本原理 ,就可以确定在 0～π/2范围内的等倾角。经过对径压缩圆盘的检验 ,实验结果与理论完全相符。该方法改进了单色光相移法的不足 ,对实验应力分析及其在工程结构强度设计中的应用将起积极的促进作用     

304L/Q235B大面积金属板爆炸焊接物质点法模拟分析

大面积金属板材304L/Q235B的爆炸焊接过程涉及炸药爆轰、金属板材的高速碰撞和塑性变形等。采用有限元法计算模拟这个问题时,网格单元会发生扭曲畸变现象,导致计算精度下降,甚至出现单元负体积而使计算终止,并且炸药爆轰形成气体产物飞散过程也很难模拟。为了能模拟大面积金属板材的爆炸焊接整个过程并获得合理的技术工艺参数,采用物质点法进行三维数值模拟分析。物质点法作为一种无网格法,在模拟冲击动力学问题中主要采用显式积分算法。通过将拉格朗日质点单元与固定的欧拉背景网格相结合,可以实现爆炸焊接的复板与基板的高速碰撞、炸药滑移爆轰、金属板面的塑性变形过程的数值模拟,并给出爆炸复合板材的形变、有效塑性应变和复板与基板的碰撞速度的计算结果。采用物质点法模拟的复合板材变形与爆炸焊接实验结果基本一致。计算复板与基板的碰撞速度这个重要的物理参数时,物质点法与Richter理论公式的相对误差不超过13%。数值计算和实验结果表明,物质点法在数值精度和计算效率方面具有优势,物质点法是研究金属焊接爆炸问题的一种有效数值方法。     

基于虚拟激励法的大跨桥梁抖振内力分析

桥梁抖振内力分析是大跨桥梁抗风设计中的一项重要课题。目前，通常采用等效静风荷载的方法来计算桥梁抖振内力。本文将虚拟激励法应用到桥梁抖振内力分析中来，考虑多模态耦合效应，建立了直接应用随机振动方法计算桥梁抖振内力的快速算法。最后，以主跨为628m的某大跨斜拉桥为例进行了多模态耦合抖振内力分析，结果表明：高阶模态的参与将使主梁抖振内力增大，主梁抖振内力的峰因子介于3．4至4．0之间。