船舶与海洋平台结构冰载荷的高性能扩展多面体离散元方法

船舶与海洋平台结构的冰载荷是寒区海洋工程结构物设计中的关键参数,而离散元方法是有效计算结构冰载荷的重要手段. 本文采用基于闵可夫斯基和原理的扩展多面体离散元方法模拟船舶与海洋平台结构的相互作用过程. 其中,构造扩展多面体的近似包络函数并建立了基于优化模型的快速接触搜索算法;考虑单元间粘结作用的刚度软化过程建标识码元间的粘结-破碎模型. 同时,发展了 CPU-GPU 协同异构环境下的高性能并行算法. 为分析海冰与海洋结构作用中的冰载荷,采用ISO标准验证了扩展多面体离散元分析结构冰载荷的准确性. 采用离散元方法计算了船舶结构的冰载荷,研究了船舶结构表明的线载荷分布特点,并采用船舶结构冰阻力经验公式验证了计算结果的合理性. 采用离散元方法计算了平整冰区与多桩腿平台结构的相互作用,分析各桩腿上的冰载荷特点. 针对碎冰区的海冰管理过程,采用离散元方法分析了船舶结构绕行过程中的船舶和海洋平台结构冰载荷. 本文方法可有效应用于海洋结构冰载荷分析,能为极地船舶与海洋平台结构的设计和安全运行提供科学的分析手段.      

Modeling method and preliminary model of Asteroid Toutatis from Chang’E-2 optical images

Shape modeling is fundamental to the analysis of dynamic environment and motion around asteroid. Chang＇E- 2 successfully made a flyby of Asteroid 4179 Toutatis and obtained plenty of high-resolution images during the mis- sion. In this paper, the modeling method and preliminary model of Asteroid Toutatis are discussed. First, the optical images obtained by Chang＇E-2 are analyzed. Terrain and silhouette features in images are described. Then, the modeling method based on previous radar model and preliminary information from optical images is proposed. A preliminary polyhedron model of Asteroid Toutatis is established. Finally, the spherical harmonic coefficients of Asteroid Toutatis based on the polyhedron model are obtained. Some parameters of model are analyzed and compared. Although the model proposed in this paper is only a preliminary model, this work offers a valuable reference for future high-resolution models.     

三维多面体网格上扩散方程的保正格式

 针对三维任意(星形)多面体网格, 本文构造了扩散方程的一种单元中心型非线性有限体积格式, 证明了该格式具有保正性. 在该格式设计中, 除引入网格中心量外, 还引入网格节点量和网格面中心量作为中间未知量, 它们将用网格中心未知量线性组合表示, 使得格式仅有网格中心未知量作为基本未知量. 在节点量计算中, 利用网格面上的调和平均点, 设计了一种适用于三维多面体网格的局部显式加权方法. 该格式适用于求解非平面的网格表面和间断扩散系数的问题. 数值例子验证了它对光滑解具有二阶精度和保正性.     

立体角在结构化学中的应用

The concept of solid angle is used to explain the necessary and sufficient conditions for a three-dimensional gapless structure to be achieved by combining one or several polyhedrons. In this paper, the solid angle and dihedral angle of the common regular polyhedron and the common Archimedean semi regular polyhedron are presented, and the examples of structural chemistry are analyzed. In space, the sum of solid angles must be equal to 4π(sr), so by simply adding, we can judge the possibility of gapless accumulation, know the common situation of each point, and then deduce the space structure. By using this method, we can predict some structures that do not exist yet.     

长方体的妙用

长方体是一个很基本的多面体,所含的线线,线面,面面的位置关系的内容十分丰富,数学中的有些问题,如果用常规法去求,将难以求出或十分繁琐,甚感“山穷水复疑无路”,但如果能构造长方体去求,将会把问题化难为易,化繁为简,从而“柳暗花明又一村”了。     

多面体截面和小覆盖的闭子流形

设π:M~n→P~n是P~n上的小覆盖,S是P~n的任意一个n-1维截面.给出了π~(-1)(S)是n-1维闭子流形(或者两个相互同胚n-1维闭子流形的不交并),以及π~(-1)(S)是n-1维伪流形的充要条件.     

对"两个有趣的几何发现"一文的修正及改进

文[1]给出了两个几何结论及一个猜想,具体如下: 定理1:若凸m边形内有互不相同且任意三点都不共线的n(n∈N*)个点,把这n个点再加上m边形的m个顶点共有m+n个点作为顶点,连线组成互不重叠的小三角形,则一共可以组成的小三角形的个数为f(m,n)=m+2n-2.     

丙烯酸酯/液晶/POSS复合体系光聚合过程中的体积收缩

采用光-流变学方法研究了丙烯酸酯/液晶复合体系的光聚合凝胶时间及体积收缩率,并与密度法测量的体积收缩率进行了对比.结果表明,该复合体系的凝胶时间小于10 s,光-流变学方法可以在线测量丙烯酸酯单体/液晶复合体系的光聚合体积收缩.以2种不同结构的多面体齐聚倍半硅氧烷(POSS)掺杂丙烯酸酯/液晶复合体系,八甲基丙烯酰氧基倍半硅氧烷(MA-POSS)使丙烯酸酯/液晶复合体系的双键转化率略有降低,掺杂10 wt%MA-POSS使体系的光聚合体积收缩率仅降低了12%;而甲基丙烯酰氧基七异丁基倍半硅氧烷(MI-POSS)对体系双键转化率的影响较小,显著降低了体系的光聚合体积收缩,掺杂10 wt%MI-POSS使体系的光聚合体积收缩率降低29%.