热致和磁致形状记忆合金循环变形和疲劳行为研究

形状记忆合金(包括热致和磁致形状记忆合金)由于其特有的超弹性和形状记忆效应, 一直以来受到学者和工程界人士广泛关注, 且已有诸多成功的工程应用案例.为了进一步拓展该类合金的工程应用范围, 对其热--力和磁--力耦合循环变形和疲劳失效行为的宏微观实验观察和理论模型研究成果进行了综述. 总结了NiTi和NiTiX两类合金材料的温度诱发(即热致)的热--力耦合循环变形和疲劳失效行为研究的最新成果; 对以NiMnGa合金为代表的磁场诱发(即磁致)的磁--力耦合循环变形和疲劳失效行为的研究现状进行了评述; 提出并预测了未来的研究方向及发展趋势.      

薄板结构加筋布局优化设计方法研究

提出一种两步优化策略，以加筋板结构的固有频率最大化为目标函数，以结构所受外载荷作用的最大静变形为约束条件，开展薄板结构加筋构件的布局优化设计研究。为了降低加筋布局优化的难度，提高优化设计的效率，将加筋等效为一系列弹性铰（点）支撑，以便快速获得加筋横向移动的灵敏度信息。在基本不改变结构重量的情形下，通过合理布局加筋位置，能显著改善结构的刚度分布，提高结构的整体承载能力。随后，小幅调整加筋的截面尺寸，以满足对结构最大变形的设计要求。最后，用两个算例验证了所提优化方法的可行性和有效性。     

多层复合壳体三维振动分析的谱——微分求积混合法

对于较厚的多层复合壳体,其振动位移沿厚度方向呈锯齿形变化且层间剪切和拉、压应力呈三维耦合状态,采用传统的等效单层理论分析已不能满足精度要求. 建立不受结构厚度、铺层材料性质和铺层方式限制的三维分析方法具有重要的研究价值. 本文以独立铺层为建模对象,结合广义谱方法与微分求积技术建立了一种适用一般边界条件和铺层方式的多层复合壳体三维分析新方法——谱--微分求积混合法. 该方法应用三维弹性理论对独立铺层进行精确建模,有效克服了二维简化理论对横向变形以及层间应力估计不确切的缺点;引入微分求积技术对铺层进行数值离散,将三维偏微分问题转化为二维偏微分问题,降低了求解维度和难度;应用广义谱方法近似地表述离散计算面上的场变量,将获取的二维偏微分方程转化为以场变量谱展开系数为未知量的线性代数方程组,避免了对超越方程的求解. 数值验证结果表明该方法收敛性好,计算精度高.      

沥青混合料车辙变形的离散元数值模拟

采用Burgers模型描述沥青基质的粘弹性，根据实验数据确定Burgers模型参数。借助数字图像处理方法建立试件几何模型，利用离散元法开展了车辙变形的离散元数值模拟，研究了沥青混合料在不同骨料分布、不同载荷和不同温度条件下的车辙深度变化情况。结果表明：温度对车辙变形的影响在沥青软化点附近较大，在离开软化点的范围较小；当温度较低时，混合料的整体性比较好，骨料分布对局部车辙变形的影响比较小，超载引起的车辙增量不太明显，而当温度达到或超过沥青软化点时，混合料的整体性明显下降，骨料分布对局部车辙变形的影响非常突出，超载引起的车辙增量也非常显著。因此，当超载和高温组合到一起时，车辙变形会大幅度增加，将给路面安全带来严重隐患。     

三维荧光结合三阶校正算法快速检测水中酚类化合物

苯酚和麝香草酚等酚类化合物对人体和动植物有着严重危害，且这些酚类化合物往往同时存在于水体。由于苯酚和麝香草酚的激发和发射光谱重叠严重，常规荧光方法不能实现直接快速测定。基于三维荧光光谱结合四维平行因子（4-PARAFAC）算法，对存在未知干扰物的湖水中苯酚和麝香草酚进行定性和定量分析。利用三维平行因子和四维平行因子算法分解光谱数据，探索三阶校正算法的“三阶优势”。通过引入温度维来构建四维数据阵，将不同温度下扫描得到的激发发射矩阵沿样本维叠加得到四维数据阵，结合基于四维平行因子的三阶校正算法对目标分析物进行定性定量分析。为避免溶剂散射和仪器的影响，需要对扫描得到的激发发射矩阵信号进行预处理。通过空白扣除法和Delaunay三角内插值法去除激发发射矩阵中散射信号，再进一步进行激发发射校正，得到真实光谱。然后分别使用基于平行因子的二阶校正算法和基于四维平行因子的三阶校正算法对光谱数据进行分析，对比两种算法的分析结果。结果表明，四维数据阵并不是三维激发发射矩阵简单的叠加，得到的四维数据可能含有丰富的高维信息，有助于改善对分析物的测量结果。四维平行因子算法解析得到的湖水中苯酚和麝香草酚的平均回收率分别为97.7%±9.2%和96.5%±8.8%，预测均方根误差为0.047和0.057 μg·mL-1，预测相对误差低于10%，分析结果优于三维平行因子（平均回收率分别为105.7%±15.3%和111.0%±3.6%，预测均方根误差为0.090和0.056 μg·mL-1，预测相对误差高于10%）。实验表明，样本中存在复杂干扰背景和数据共线性严重时，三阶校正算法能够得到比二阶校正算法更满意的结果，为复杂体系中苯酚和麝香草酚的检测提供了可靠方法。     

GPR40 受体苯丙酸类激动剂三维定量构效关系研究

苯丙酸类化合物是G蛋白偶联受体40(GPR40)潜在的生物活性药物。本文基于比较分子力场分析法(Co MFA)和比较分子相似性指数分析法(CoMSIA),分别建立了40个已知活性的GPR40受体苯丙酸类激动剂的三维定量构效关系(3D-QSAR)模型,研究该类激动剂与生物活性之间的关系。CoMFA和CoMSIA模型的交叉验证系数(q~2)分别为0. 527和0. 500,拟合验证系数(r~2)分别为0. 901和0. 860,两个3D-QSAR模型预测值与实验值基本一致,表明模型具有良好的可信度和预测能力。根据两个3D-QSAR模型提供的立体场、静电场、疏水场、氢键供体场和氢键受体场所提供的信息提出优化该类抑制剂结构的药物设计思路,为指导设计更高活性的GPR40激动剂以及GRR40新分子激动活性的预测提供理论依据。     

二维解卷积波束形成水下高分辨三维声成像

针对水下三维成像的空间分辨率难以提高,且具有较高旁瓣级的问题,提出了一种二维解卷积波束形成高分辨三维声成像算法,该算法首先完成任意距离切片的平面阵波束形成,近场情况下采用菲涅尔近似实现近场平面阵波束形成,然后通过二维解卷积技术对任意距离切片的二维波束形成结果进行解卷积处理,去除阵列指向性函数的影响,改善波束响应非理想冲击函数所造成波束形成主瓣宽及旁瓣级高的问题。通过计算机仿真分析,新算法可以有效的提高水下三维成像的空间分辨率,抑制旁瓣级,并能够在较宽频带和不同阵列孔径内保持与常规波束形成相当的稳定性。通过试验研究,新方法比常规波束形成实际目标成像分辨率提高一倍,最高旁瓣级下降20 dB,验证了该算法在实际系统中的有效性.