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In conjunction with the homogenization theory and the finite element method, the mathematical models for designing the corss-section
of composite shafts by maximizing the torsion rigidity are developed in this paper. To obtain the extremal torsion rigidity,
both the cross-section of the macro scale shaft and the representative microstructure of the composite material are optimized
using the new models. The micro scale computational model addresses the problem of finding the periodic microstructures with
extreme shear moduli. The optimal microstructure obtained with the new model and the homogenization method can be used to
improve and optimize natural or artificial materials. In order to be more practical for engineering applications, cellular
materials rather than ranked materials are used in the optimal process in the existence of optimal bounds for the elastic
properties. Moreover, the macro scale model is proposed to optimize the cross-section of the torsional shaft based on the
tailared composites. The validating optimal results show that the models are very effective in obtaining composites with extreme
elastic properties, and the cross-section of the composite shaft with the extremal torsion rigidity.
The project supported by the National Natural Science Foundation of China (10172078 and 10102018) 相似文献
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复合材料周期性线弹性微结构的拓扑优化设计 总被引:20,自引:4,他引:16
提出复合材料周期性线弹性微结构拓扑优化设计的模型,模型1设计具有极值弹性特性的复合材料,模型2设计工况最刚微结构单胞。通过该模型和均匀化技术可以获得优化的微结构单胞,进而改善或者得到最优宏观特性的复合材料。为了便于制造和应用,用胞体材料而不是多相材料来得到复合材料的极值弹性特性和最大刚度。优化结果表明,该模型与数值方法相结合可以有效地实现微结构的拓扑优化设计。 相似文献
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采用非协调元的连续体拓扑优化设计 总被引:16,自引:1,他引:15
介绍了满足分片检验条件的一种非协调元,推导了结构拓扑优化设计中数值计算和敏度分析的基本方程,给出了数值算例,并对协调等参元和非协调元的拓扑优化结果进行了对照,最后的优化结果表明:采用非协调元所得的优化解已经能够使用,如果再实施过滤技术,设计区域中的中间密度单元明显减少,优化结果会更加精致;使用两类单元的求解效率和优化迭代次数相近;非协调元比等参元具有更高精度的拓扑优化结果。能进一步克服棋盘格式。 相似文献
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航空煤油火焰传播特性对航空动力装置的研发与设计均具有重要意义。本文在液体燃料对冲火焰实验台上,使用相位多普勒粒子分析仪(PDPA)在较宽的当量比范围内,测量了三种煤油表征燃料与空气掺混气的层流火焰传播速度。在标准大气压下,初温378 K时正癸烷、甲基环己烷和初温388 K时甲苯与空气预混气燃烧时能够达到的最大火焰传播速度为64.2 cm/s、58.3 cm/s和52.4 cm/s。在实验数据的基础上,进一步采用Chemkin软件对预混火焰进行了动力学分析,探讨了造成三种燃料火焰传播性质差异的动力学原因。 相似文献
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复合材料扭转轴截面微结构拓扑优化设计 总被引:6,自引:1,他引:5
提出复合材料扭转轴截面微结构拓扑优化设计新模型,模型的优化目标是获得具有最大宏观剪切特性加权和的单胞形式.通过模型和均匀化方法及优化技术可以获得优化的微结构单胞,进而改善或者得到最优宏观弹性特性的复合材料.为了便于制造和应用,胞体材料用来获得复合材料的极值剪切模量.最后的优化结果表明,该模型连同数值处理技巧可以非常有效地实现微结构的拓扑优化设计. 相似文献
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首次采用氧化石墨烯可饱和吸收体作为锁模启动元件在Tm,Ho∶CaYAlO4激光器中实现了稳定的被动调Q锁模运转。在3%输出耦合镜下,Tm,Ho∶CaYAlO4固体激光器获得了最低为293 mW的连续光出光阈值。在腔内引入氧化石墨烯可饱和吸收体后,当吸收抽运功率增大到1859 mW时,Tm,Ho∶CaYAlO4激光器进入稳定的调Q锁模运转状态。当抽运功率达到3 W时,获得中心波长为2089 nm、斜效率为10.1%、对应最大输出功率为213 mW的被动调Q锁模脉冲,重复频率为100 MHz,调Q包络中锁模脉冲的调制深度接近100%。 相似文献
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