大学生结构设计大赛中的计算机仿真分析

针对清华大学2006年结构设计大奖赛的命题而写,命题是承受移动和冲击载荷的桥梁结构模型设计与制作. 说明通过将计算机仿真分析引入结构设计大赛,有助于提高结构设计大赛的分析和设计水平,对于促进土木工程的本科教学也有一定的意义.     

显微云纹技术在微电子器件力学测量中的应用

电子工业的不断发展促进了电子器件的微小型化,作为新型产品设计基础的微电子器件可靠 性分析成为人们非常关注的问题. 力学参数的测量可以为可靠性评价提供有价值的实验依据. 概括总结了显微云纹技术的发展,主要介绍了云纹干涉法和扫描显微镜云纹方法及其在 微电子器件全场变形场测量中的应用.     

刚性根式基础水平承载性能分析

根据Winkler地基梁理论, 分析根式基础及根键水平受力特性, 并建立计算模型. 利用 载荷传递法推导根式基础弹性解答, 计算其水平向承载性能, 获得井身位移、弯矩、剪力和 土反力随深度的分布规律. 结果表明, 根式基础承载性能优于沉井基础, 可使顶部水平位移 减少35%~45%, 承载力提高45%~55%. 载荷传递法结果在弹 性范围内与试验数据接近, 故可用于工程计算.     

关于铅球最佳出手角的数值分析

考虑铅球运动员的推力随出手角的变化, 利用Matlab软件计算出手角的最佳值. 在此基础上讨论了运动员的身高、推力、角度衰减系数以及铅球质量对最佳出手角的影响.     

顺序输送混油过程的二维数值分析

采用二维对流扩散模型对成品油顺序输送中的混油问题进行了数值模拟研究, 运用目前求解对流扩散方程比较有效的两步法, 对层流态和湍流态顺序输送的混油段流动分别进行了数值计算, 分析了层流态和湍流态下的顺序输送规律, 表明湍流态输送比层流态输送的混油量要小, 并得到了混油截面平均浓度随时间的变化特点, 以及湍流扩散系数对混油浓度的影响规律.     

运动车辆横向振动半车模型分析

通过半车模型, 数值研究平滑路面上运动车辆车体的前两阶横向振动频率. 将车体模型化为两端自由的Euler-Bernoulli梁, 半车模型的车轮模型化为两个弹性不等的弹簧. 建立半车模型的数学模型描述车体的横向振动. 以两端自由的静态梁的模态为试函数和权函数, 通过高阶Galerkin截断计算车体横向振动的频率, 并研究车辆运行速度、车体刚度、弹簧刚度等参数对车体振动频率的影响.     

山东省结构设计竞赛一等奖模型设计分析

以山东省高校第三届结构设计大赛获奖作品为模型, 介绍了从模型、加载装置设计、加工、分析及静动加载的全过程, 最后通过理论分析, 验证了结构的强度及稳定性. 设计大赛对开拓大学生的视野, 拓宽大学生创新平台, 引领大学生创新实践思维助益良多, 值得推广.     

点载荷作用下密集颗粒物质的传力特性分析

利用颗粒离散元商业软件PFC3D, 模拟了在2m*1m*0.01m容器中直径分别为0.01m, 0.008m和0.006m的颗粒各1*10$^4$个, 受重力作用下的静态密集堆积; 以此为初始条件, 在表层随机选择7个颗粒分别施加5.2*10$^{ - 2}$N(100倍最大颗粒重量)的点载荷, 进行应力传播特点研究. 结果表明: 力的传递在局部范围内呈现很强的各向异性; 应力涨落随着距离的增加呈指数下降; 在大于5倍最大颗粒粒径时, 其分布可以使用弹性力学理论来计算. 探讨了摩擦系数$\mu =0$, 0.2, 1对应力传递的影响, 随着摩擦系数的增加, 各向异性范围减小.     

盐渍土工程与力学性质研究进展

介绍我国西部地区大开发高等级公路、铁路网建设中盐渍土病害的力学相关问题. 综述了对盐胀、溶陷和腐蚀3大工程危害的机理研究以及对盐渍土的工程及力学特性的研究进展, 回顾了盐渍土水、盐、热的数学运移模型的发展, 盐渍土水、盐、热、力4场耦合模型的数值与实验探索, 对盐渍土研究领域中亟待进一步研究的问题进行了展望.     

《科学游戏的智慧与启示》序言

目前,从国家、学校到每一个家庭,都非常重视对下一代的教育. 的确,教育好下一代,是关乎我们国家未来和民族兴旺的大事. 教育,不能只是把已有的知识,整理好,按照一定的顺序灌输给孩子们. 如果按照这种模式,学生们有时会把学习知识当作沉重的负担,久而久之还会产生逆反心理,导致厌学、逃学的副作用. 可见,教育最重要的事情是要引起学生们对所学内容的兴趣,让他们主动地去获取知识. 孔子说：``知之者不如好之者,好之者不如乐之者. '爱因斯坦说：``在学校里和生活中,工作最重要的动机是工作中的乐趣,工作所得到的成果的乐趣,以及对该成果的社会价值的认识. 在年轻人的这些心理力量的觉醒和强化之中,我看到了学校被赋予的最重要的任务. 只有这样的心理基础才能导致一种快乐的愿望,去追求人类最高财富,即知识和艺术家般的技艺. '     

连铸结晶器卷渣过程的实验设计及数值模拟

连铸过程结晶器内卷渣过程是冶金流体力学课程教学中的重点和难点,在课堂讲授过程中学生难以掌握复杂的流体理论知识。结合四川省钒钛资源重点实验室现有的冶金过程结晶器模拟装置,通过在冶金流体力学课教学中引入结晶器内卷渣实验和数值模拟,让学生观察到结晶器内钢液流动,激发学生学习兴趣,改善教学效果。通过实验过程、理论知识及数值模拟分析,满足冶金流体力学课程的教学需求。     

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介绍了燃气作动筒气动模拟加载装置设计思路和原理,并阐述了利用斜面上升法进 行模拟加载装置设计的计算方法. 实践应用表明气动模拟加载装置方案基本能够真实、等效 的模拟弹翼气动载荷,利用该装置大大地缩短研制周期、节省研制经费,可以进行推广应用.     

THE DESIGN OF CHARACTERIZING-INTEGRAI SCHEMES AND THE APPLICATION TO THE SHALLOW WATER WAVE PROBLEMS

In this paper a new approach for designing upwind type schemes-the characterizing-integral method and its applied skills are introduced, The method is simple, convenient and eff ective. And the method isn't only limited to conservation laws unlike other methods and may be easily extended to multi-dimension problems. Furthermore, the numerical dissipation of the method can be flexibly regulated, so that it is especially suitable for solving various discontinuity problems. The paper shows us how to use this approach to simulate deformation and breaking of a nonlinear shallow water wave on a gentle slope, and to compute two-dimensional dam failure problem.     

飞机投外挂时的动态响应及其地面飞行模拟

本文推导了飞机正常投放及故障投放外挂时的动态响应中各参数在时域内的解析表达式并以歼七飞机为例进行计算,计算结果与地面飞机模拟和飞行实际结果基本一致,从而证明计算是正确的,所进行的地面飞行模拟试验也是可靠的。     

无人机入水发射流场仿真及冲击特性分析

跨介质航行是近年来无人机应用领域的重要研究内容。本文通过数值模拟方法,对某型号飞翼式无人机在不同工况下发射入水过程流场演变及运动姿态进行对比分析,同时对其入水冲击响应进行了数值仿真研究,得到不同发射工况下无人机的入水冲击载荷响应情况。结果表明：该型号无人机入水过程的姿态变化同时受水面条件及发射工况影响,静水工况下以25°入水角、4 m/s的条件发射无人机入水时,可实现最优的姿态恢复时间及入水冲击载荷响应值。

     

两关节压力驱动柔性仿生机器鱼的设计与仿真

为研究设计一种柔软度高、环境适应性强的新型仿生机器鱼, 模仿鲨鱼外形及鲔科鱼类的游动姿态, 设计了一种采用液压柔性驱动结构的仿生机器鱼. 针对单关节液压驱动柔性机器鱼存在其C型摆动姿态不符合鲔科鱼类摆动规律的问题, 采用两关节液压柔性驱动模拟鱼类S型摆动, 并根据液压柔性驱动器原理设计仿生鱼的内部结构. 依据理论波动方程确定机器鱼的摆动幅值, 借助数值模拟计算施加在柔性驱动器内部的压强载荷大小, 并分析计算液压柔性驱动器的驱动效率. 应用有限元分析软件模拟仿生鱼在流体中的自主游动过程, 并将两关节机器鱼与单关节机器鱼的自主巡游过程进行对比仿真, 获得两种机器鱼在流体中自主巡游时的运动姿态、游动速度及流场情况. 结果表明, 在相同的频率与尾鳍摆幅下, 两关节柔性机器鱼的巡游平均速度为0.29 BL/s (BL为鱼体体长), 高于单关节机器鱼巡游平均速度0.15 BL/s, 且由速度矢量图可得出两关节仿生鱼的S型摆动姿态更接近真实鱼类摆动规律, 并在运动过程中会产生一系列离散的反向卡门涡街, 推进效率高.      

三轮车侧向稳定性力学分析及仿真研究

为研究影响三轮车侧向稳定性的因素,根据三轮车的结构特点,将三轮车简化视为三棱柱刚体,利用非共点力系对轴之矩的平衡原理,推导出了临界侧倾速度和最大侧倾稳定角理论计算模型。并结合实际车型,采用PC-Crash模拟仿真试验方法,得到了在不同工况时,三轮车临界侧倾速度和最大侧倾稳定角仿真试验值。运用MATLAB数值分析方法将理论计算结果与仿真试验值进行对比分析,验证了理论计算模型的可行性。研究表明,相对于四轮汽车,三轮车的侧向稳定性除了与车辆重心高度有关,还与重心纵向分布有关;三轮车侧翻事故预防可以从人、车、路三方面采取措施。

     

带式输送机动态分析连续模型振动解法及计算机仿真

以头部驱动尾部张紧（考虑张紧装置的惯性力）的带式输送机为例,建立了基于连续单元的动态分析数学模型,求出这一非齐次混合边界条件问题振动解,并进行计算机仿真．     

OpenSees 混合模拟试验技术发展与应用

将现代结构地震性能模拟与试验分为整体结构模拟试验和子结构模拟试验两类. 在此基础之上详细 讨论了混合模拟试验的基本概念背景及其应用与发展现状. 结合面相对象有限元程序OpenSees 的高层程序 架构和并行计算程序架构, 详细论述了基于OpenSees 的4 种混合模拟试验系统, 并简要介绍了多尺度一体化 混合建模的概念与应用. 证明基于商业或非商业有限元软件平台开展混合模拟试验是可行的; 混合模拟试验 所要处理的核心问题是如何将不同的有限元软件平台以及各个试验站点的设备联系起来, 并实现相互之间的 协同工作. 混合模拟试验在强震作用下结构连续倒塌问题的研究中具有一定的优势. 指出混合模拟试验这一 新技术的实质性发展离不开目前所强调的多学科之间的无缝融合.      

混凝土断裂过程的力学模型与数值模拟

混凝土是一种典型的非均匀准脆性材料,其断裂过程是非常复杂的.评述了混凝土断裂以及断裂过程研究的进展状况,主要总结了一些研究混凝土断裂的宏观力学方法和模型,介绍了从混凝土的细观层次出发模拟其断裂过程的数值模型.最后,简单介绍了作者用细观数值方法模拟混凝土宏观断裂过程的研究成果.