一类海冰-海水耦合热力学系统参数辨识问题的最优性

针对一维的海冰-海水耦合热力学系统,以该系统中的物理参数为辨识量,以温度偏差为目标函数,建立了一个参数辨识模型,并证明了该问题最优解的存在性,从而为这类海冰-海水耦合热力学系统参数辨识问题的数值计算提供数学理论依据.     

基于相场方法的铁基合金高温氧化与生长应力分析

高温氧化性能是评价热防护材料的一项重要指标,然而由于氧化过程是一个含微结构演化的复杂过程,其定量计算分析一直是研究的难点．基于材料热力学理论,建立了能够考虑微结构演化的相场方法来模拟材料的高温氧化,从而解决了抗氧化性能与氧化生长应力定量计算分析的问题．采用所建立的相场方法,对Fe-Cr-Al-Y合金的高温扩散过程、氧化性能和生长应力演化进行了计算,数值计算结果与文献中的实验结果吻合良好,计算结果还揭示了最大生长应力和外界环境氧浓度之间的线性关系．所发展的相场方法为研究复杂环境下的高温氧化提供了一种有力的计算分析手段．     

Investigation on the 2D Contact of Multilayer Functionally Graded Piezoelectric Material Coating Under Conducting Indenters北大核心CSCD

考虑了材料参数可按照任意函数形式变化的功能梯度压电材料(FGPM)涂层在不同形状导电压头作用下的接触问题,研究了梯度系数对功能梯度压电涂层接触力学行为的影响.建立了多层功能梯度压电材料涂层模型,运用了Fourier积分变换和传递矩阵将多层功能梯度压电材料涂层的接触问题转化为奇异积分方程.利用GaussChebyshev数值计算方法,得到了多层功能梯度压电材料涂层-基底结构在刚性导电平压头和圆柱形压头作用下的表面应力分布和电荷分布.利用数值解,分析了材料参数按照不同变化形式的FGPM涂层对最大压痕和电势的影响,还分析了功能梯度压电涂层内部的应力和电位移分布.研究结果表明,功能梯度压电材料参数的不同变化形式对结构的接触性能具有重要的影响.     

实证因子模型的贝叶斯半参数分析和模型比较（英文）

为了解决多元数据的异质性,对因子分析模型建立了贝叶斯半参数程序.方法依赖于有限混合分布空间上先验分布的使用.分块吉布斯抽样器用以进行后验分析.L_v测度和贝叶斯因子给出模型比较.基于广义加权中国餐馆算法,给出了半参数模型下数据似然的计算.经验结果显示了方法的有效性.     

移动自组网络N次空间重用的离散时间马氏链模型

移动自组网络(简称MANET)目前已经成为4G中的重要研究课题.本文在一个典型的随选型路由协议即动态源路由(DSR)协议的基础上,通过对信号强度进行分级来描述节点之间的相对距离,同时利用定向天线技术,建立了移动自组网络有空间重用的离散时间马氏链模型.通过计算平稳分布,进一步分析了节点相邻的概率和节点的平均邻居数两个基本的网络参数.并以定向天线发送信号的特性为基础,给出了一个具体实例,分析相应的参数.这对路由协议的评价和性能分析具有理论上的指导意义.     

吸波材料与微波暗室问题的数学模型

为分析尖劈形材料的吸波性能,建立了半圆镜像模型将辐射波在尖劈空间的传播等效为射线对等分半圆的切割,确定了反射波线和吸波材料几何参数之间的解析关系.对于微波暗室问题,假设在余弦辐射体上随机选取一个方向的能量波束集中了其所有能量,分别建立了加权能量分布模型和Monte Carlo模型,仿真验证了两模型结论的一致性.     

基于BP网络的混凝土耗能器骨架曲线拟合

结合5种混凝土延性柱耗能器在低周期反复荷载作用下的试验数据研究,利用神经网络的工作原理,通过建立神经网络的输入层、隐含层、输出层,确定输入单元、输出单元和隐含层节点数,从而建立了BP神经网络的模型,并根据已有的部分试验数据数据.对网络进行训练,对各种混凝土延性柱耗能器骨架曲线进行了预测拟合,实现混凝土延性柱耗能器骨架曲线的数字化,使其成为具有分析和判断的拟合曲线功能,完整的描绘混凝土延性柱耗能器的骨架曲线,为后续混凝土延性柱耗能器性能研究的仿真模拟提供了可靠的数据模型.结果表明,这种方法是可行的.     

Elastic Analysis of Anisotropic Functionally Graded Rotating Disks With Non-Uniform Thicknesses北大核心CSCD

研究了任意梯度变化的变厚度各向异性转动圆盘的弹性问题.假设圆盘绕刚性轴匀速转动,其材料性能和厚度沿径向任意梯度变化.考虑圆盘在中心转轴处受位移约束,外侧自由,根据各向异性转动圆盘的平衡微分方程,得到关于径向应力的Fredholm积分方程,继而通过对Fredholm积分方程进行数值求解,得到结构的位移场和应力场.对具体梯度变化情况仅需代入相应梯度变化进行求解即可.数值算例部分,通过假设厚度、弹性模量等参数为特殊的幂函数形式,将由Fredholm积分方程求出的数值解与对应的精确解进行对比,以及针对常见的Voigt模型,将由该方法算得的数值解和ANSYS有限元计算结果进行对比,验证了该方法的准确性和精度.其次,针对Voigt模型,重点分析了厚度变化、材料性能梯度参数、各向异性度等对应力场和位移场的影响.提出了针对材料性能和厚度沿径向呈任意梯度变化的圆盘结构弹性分析方法,将为优化功能梯度圆盘的结构和材料参数、有效调整构件应力分布、提高结构安全性,提供强有力的工具;算例分析结果对功能梯度圆盘在复杂条件下的结构安全设计有重要的理论指导意义.     

基于遗传算法的岩体参数辨识研究

目前,对于岩体流固耦合分析研究已经很多,而耦合分析常常受困于计算参数的取值,因此对两场耦合模型中的计算参数反演分析是非常必要的.根据实测的水头、位移资料,利用遗传算法,建立了等效连续岩体渗流场与应力场耦合计算参数辨识模型.并对某算例在库水位下降情况下,以渗流场与应力场耦合正分析计算结果作为"实测值",进行两场耦合参数辨识分析.从参数辨识的结果来看,验证了所提出的思路、方法以及程序的正确性和可行性.两场耦合计算参数进行反演分.析,对于两场耦合模型的建立和计算结果的可靠性是非常有意义的.     

可见光域Ti:LiNbO3质子交换光波导型偏振器

在可见光域632.8 nm光波段,首次研制出Ti∶LiNbO₃质子交换光波导型偏振器.同时,给出了波导型偏振器参数测试装置.在理论上,利用物理光学和波导色散理论分析与计算了这种偏振器的消光比,分析了影响器件性能的各种因素.理论计算与实验结果符合良好.     

计及时变演化特征的硅泡沫垫层非线性黏弹性模型研究

基于黏弹性基本理论,引入材料非线性特征,考虑了材料加载、保载应力松弛历史、老化效应以及黏弹性模型各运动单元退化的差异性,并从两种老化机制出发,获得了老化硅泡沫垫层力学模型以及长时应力松弛硅泡沫垫层接续加载力学模型.模型机理清晰,能够反映材料服役历史信息及其对力学效应的影响.     

反映混凝土单边效应的弹塑性损伤本构模型及应用

为了尽可能有效和准确地描述混凝土材料的非线性力学特性,在研究国内外混凝土损伤本构模型的基础上,基于连续介质损伤力学和不可逆热力学的理论框架,采用统一强度理论作为屈服破坏准则,分别定义拉、压双标量损伤来考虑材料的拉、压迥异特性,同时引入反向加载影响因子以修正拉压交替循环加载时材料的单边效应,以及多轴应力状态下拉、压损伤累积的相互影响,最终采用显式积分算法建立了一种改进的混凝土弹塑性损伤本构模型.不同素混凝土加载试验模拟结果初步验证了建议模型的有效性,而通过对含I型裂缝的混凝土简支梁试验进行数值分析,结果表明,所得的荷载 挠度曲线与试验结果吻合良好,进一步检验了模型应用于结构非线性分析的有效性.     

基于特征正交分解的材料微结构参数化表征模型及等效性能优化设计

随着计算能力的不断发展,近年来基于材料微结构图像的材料等效性能数值模拟越来越受到学者们的重视.在此背景下,提出了一种针对材料微结构图像的高效参数化表征模型.通过特征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)对已有材料微结构图像数据进行特征分析,得到近似描述该类材料微结构的特征缩减基.应用移动最小二乘(moving least squares,MLS)法建立特征缩减基映射系数的响应面模型,拟合得到任意给定参量相应的缩减基映射系数.利用拟合缩减基系数可获得任意给定参量对应的微结构图像矩阵.该参数化表征模型被用于表征含椭球夹杂的两相材料(2-phase composite)的二维情形, 并进一步应用于这类复合材料宏观等效力学性能的优化设计.     

航空发动机用蜂窝材料应变率相关本构模型及应用研究

针对典型航空发动机涡轮机匣防叶片刮磨的蜂窝材料,阐述了常用的蜂窝等效模型和J-C(Johnson-Cook)模型,将两种材料模型应用于蜂窝冲击试验的仿真分析,并与试验结果进行了对比.结果表明,通过合理的参数标定及简化假设,J-C模型可提供满意的仿真结果,其中蜂窝损伤预测与试验结果很好地吻合.鉴于其使用相对简单,同时能够提供足够的预测精度,在航空发动机叶片与蜂窝的刮磨仿真分析工程应用中值得推荐.     

镍基定向结晶合金蠕变损伤的细观模型

针对镍基定向结晶合金的蠕变变形和损伤,本文建立了有限元和自洽两种晶体滑移细观模型。在这两种模型中同时考虑了晶粒滑移损伤和晶界损伤。通过一组镍基单晶合金和一组特殊结晶取向的定向结晶合金标定了模型参数。数值分析结果表明,这两种模型都可以比较准确地描述定向结晶合金的蠕变损伤变形和失效规律,尤其是定向结晶合金蠕变性能的结晶取向相关性。     

基于正交试验法和数值仿真的环形降压槽结构优化

降压槽存在相互矛盾的阻力和粘损特性均受各结构参数的影响,合理的结构参数选择一直是降压槽设计的难点问题.环形降压槽结构优化设计涉及到多因素多水平问题,数值仿真和正交试验设计方法相结合可以有效地减少对实验的依赖和试验次数.对环形降压槽进行结构参数化建模,建立了幂律流体在降压槽环空流道流动的数值仿真模型,可完成不同结构降压槽性能的数值仿真分析;制定了降压槽3因素3水平的多指标正交试验,采用极差和方差分析方法对试验的结果进行了分析,并用综合平衡的方法确定最优的降压槽结构参数组合.最终得到了各结构参数对降压槽的粘损和阻力性能的影响规律以及最优的结构参数,可为环形降压槽的设计和改进提供有价值的参考.     

钢管混凝土柱抗爆性能数值模拟与实验验证

利用LS-DYNA非线性有限元程序,基于多物质流固耦合方法,建立了爆炸荷载作用下钢管混凝土柱的动态响应数值模型.对比分析了模拟结果与足尺构件的爆炸破坏实验结果,验证了数值模型和计算方法的有效性,并运用参数化分析方法,研究了截面形式、比例距离、混凝土强度及钢材等级、截面形状特性等关键参数对钢管混凝土柱抗爆性能的影响.研究结果表明:钢管混凝土柱具有优越的抗爆性能,所建立的数值模型能够有效地分析钢管混凝土柱在爆炸荷载作用下的动态影响及破坏形态;圆形截面钢管混凝土柱的抗爆性能优于方形截面;提高材料等级、减小圆形截面钢管混凝土柱的径厚比、增大矩形截面钢管混凝土柱的长宽比,均有利于提升钢管混凝土柱的抗爆特性.     

基于有限元的金属基短纤维复合材料MMC的一种统计蠕变模型

在有限元分析的基础上建立了一个单向应力状态下金属基短纤维复合材料(MMC)的统计蠕变模型.首先建立细胞模型并进行有限元分析,得到了单向应力状态下材料细观尺寸及载荷方向对宏观蠕变响应的影响规律.通过在细胞模型中增加一界面层(考虑材料特性和厚度)来研究基体和纤维的界面对MMC宏观蠕变响应的影响.基于细胞模型的数值结果,提出了一适用于纤维平面随机分布的随机统计模型,该模型考虑了纤维的断裂.通过试验获得纤维的统计分布规律.分析结果表明随机统计模型可以满意地描述试验结果.进一步讨论了材料细观尺寸,纤维的断裂特性以及界面层的材料特性和厚度对MMC宏观蠕变响应的影响.     

聚合物时温等效模型有限元应用研究

为更好地描述聚合物材料力学性能的温度相关性问题,对目前广泛应用的WLF模型进行改进研究,并引入“零时间”因子提高了粘弹性材料变温松弛模量的获取精度.在此基础上基于ABAQUS用户材料子程序UTRS将时温等效模型应用到数值计算中.根据不同温度水平下的应力松弛实验获得模型参数,并通过等速拉伸实验与数值结果的对比验证了该模型及其有限元方法的可行性及正确性.结果表明:引入“零时间”因子的变温松弛模量精度更高;改进WLF模型对复合推进剂具有更好的适用性和更高的精确度.     

一个新的非典型性肺炎模型及其分析

建立了一个新模型.它能很好的反映SARS病的特点,并且简单易算.在新模型中定义了一个重要的新参数θ,它反映了下一代感染者数量的变化.该模型具有很好的实用价值.应用这个模型建立了SARS病传播的一种预测方法,可以准确的预测若干天后的疾病传播情况;建立了参数的测定方法,并利用北京的数据进行了计算;对于我国早期数据缺失的情况提出了相应的处理方法;分析了毒王的特性并提出了判别标准.