检索结果-内蒙古大学图书馆

哈尔滨工程大学学报 2024年第3期45卷 526-534页

作者：周政唐光武高文军陈国海杨迪雄大连理工大学工程力学系工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室辽宁大连116024 招商局重庆交通科研设计院有限公司重庆400067

由于桥梁建设场地难免会靠近地震活动断层,为了评定近断层地震动作用下连续梁桥的地震安全性水平以及提高抗震性能,亟待发展连续梁桥非线性随机地震动力响应与易损性分析的统一、准确方法。考虑到近断层地震动是典型的随机过程激励,本... 详细信息

由于桥梁建设场地难免会靠近地震活动断层,为了评定近断层地震动作用下连续梁桥的地震安全性水平以及提高抗震性能,亟待发展连续梁桥非线性随机地震动力响应与易损性分析的统一、准确方法。考虑到近断层地震动是典型的随机过程激励,本文提出了基于直接概率积分法的连续梁桥结构非线性随机振动响应与地震易损性准确、通用分析的新框架。发展直接概率积分法,准确高效地计算连续梁桥结构的随机振动响应;结合连续梁桥多种失效状态,根据动力可靠度的首次超越破坏准则,利用直接概率积分法对连续梁桥进行了地震易损性分析。最后,展示了近断层随机地震动激励作用下四跨非线性连续梁桥算例结果,验证了直接概率积分法的准确性特点。比较了近断层脉冲型和无脉冲地震动对非线性连续梁桥地震易损性曲线的影响。结果表明:近断层地震动的速度脉冲显著加剧了连续梁桥结构受到的地震破坏,增大了桥梁结构进入不同破坏状态的超越概率。

关键词：连续梁桥近断层地震动随机振动地震易损性分析直接概率积分法速度脉冲多种失效状态动力可靠度

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无拉力弹性地基上矩形板屈曲/后屈曲问题的辛求解方法

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力学学报 2024年第2期56卷 387-398页

作者：熊斯浚郑新然梁立周超赵岩李锐大连理工大学工程力学系工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室辽宁大连116024 中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999

无拉力弹性地基上矩形薄板的屈曲/后屈曲问题是板壳力学中一类重要课题,在工程中有着大量应用.因涉及接触非线性,目前主要采用数值方法对该类问题进行求解,发展具有重要基准价值的解析方法是当前面临的一项挑战.针对上述问题,本文将板... 详细信息

无拉力弹性地基上矩形薄板的屈曲/后屈曲问题是板壳力学中一类重要课题,在工程中有着大量应用.因涉及接触非线性,目前主要采用数值方法对该类问题进行求解,发展具有重要基准价值的解析方法是当前面临的一项挑战.针对上述问题,本文将板划分为若干包含强制边界条件的板,形成子问题,在辛空间下利用分离变量与辛本征展开对子问题进行解析求解,通过子问题边界处的连续条件确定板与地基的接触状态;通过迭代求解上述过程,获得子问题划分的收敛结果,并得到最终屈曲载荷及模态.结果表明,无拉力弹性地基与Winkler地基上板的屈曲行为存在显著差异,且无拉力弹性地基的刚度对板的屈曲载荷与屈曲模态均有重要影响.在此基础上,结合Koiter摄动法与辛方法,对无拉力弹性地基上矩形板的后屈曲问题进行求解,获得板的后屈曲平衡路径.所得到的屈曲与后屈曲分析结果均与有限元计算结果吻合良好,确认了本文结果的正确性.由于本文方法数学推导严格,求解效率高,因此不仅为研究无拉力弹性地基上矩形薄板的屈曲/后屈曲行为提供了一种有价值的理论工具,更有望拓展至更多复杂板壳力学问题的求解.

关键词：辛方法屈曲后屈曲无拉力弹性地基板

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基于动力学的张拉整体柔性臂数字孪生系统

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动力学与控制学报 2023年第12期21卷 70-78页

作者：王智文杨浩李飞彭海军大连理工大学工程力学系工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室大连116024

连续型机器人因其具有柔顺大变形、灵巧运动等特点,已成为未来提升机器人安全性和交互性的发展趋势,而数字孪生是实现机器人-环境-人之间共融共存的重要技术保障.本文以张拉整体连续型柔性臂为研究对象,结合数字孪生和虚拟仿真等技术,... 详细信息

连续型机器人因其具有柔顺大变形、灵巧运动等特点,已成为未来提升机器人安全性和交互性的发展趋势,而数字孪生是实现机器人-环境-人之间共融共存的重要技术保障.本文以张拉整体连续型柔性臂为研究对象,结合数字孪生和虚拟仿真等技术,让张拉整体柔性臂在虚拟空间和实际物理空间中得以深度融合.搭建数据通讯架构实现数据实时传输和驱动,以提升柔性臂与人的协同工作效率,并可在复杂的环境中通过碰撞检测反馈实现动态避障.进一步,开发了一款基于动力学的张拉整体柔性臂数字孪生系统,并通过虚实双向操控验证了所建系统的有效性,为机器人远程智能监测与控制提供了参考.

关键词：张拉整体柔性臂数字孪生数据驱动远程监控

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多样性基准构型驱动的网格变形方法

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应用力学学报 2023年

作者：郑凯伟黄蕾孙志勇李红庆毕祥军田阔大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室工程力学系

因无需网格重剖分、操作简便等优势，网格变形方法被广泛应用于形状优化领域。但针对紧凑设计空间下的形状优化设计，传统单一基准构型驱动的网格变形方法易出现网格单元畸形、边界网格干涉等现象，进而导致网格变形失败，造成形状优化... 详细信息

因无需网格重剖分、操作简便等优势，网格变形方法被广泛应用于形状优化领域。但针对紧凑设计空间下的形状优化设计，传统单一基准构型驱动的网格变形方法易出现网格单元畸形、边界网格干涉等现象，进而导致网格变形失败，造成形状优化设计中断。针对上述挑战，提出了一种多样性基准构型驱动的网格变形方法。首先，在设计空间中构造多个基准构型，获得各自对应的网格模型；然后，选择网格模型边界节点作为控制点，基于径向基函数插值方法使各个基准构型向着同一目标形状进行独立地网格变形；此外，通过制定网格单元质量指标对各个基准构型变形后的网格模型进行网格质量检查；选择网格变形后网格质量最优的网格模型进行分析，并开展后续的形状优化设计，其中控制点位移为输入，分析得到的结构应力为输出。最后，通过二维轴对称涡轮盘算例开展方法验证，结果表明，相比传统网格变形方法，新方法的网格变形失败率降低了59%，减重幅度提高了46%，验证了新方法有助于降低网格变形失败率，保障结构在紧凑设计空间下的形状优化顺利实施。

关键词：网格变形多样性基准构型形状优化紧凑设计空间径向基函数

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加筋路径驱动的板壳自适应等几何屈曲分析

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力学学报 2023年第5期55卷 1151-1164页

作者：金灵智王禹郝鹏张越一王博大连理工大学工程力学系辽宁大连116024 工业装备结构分析优化与CAE软件国家重点实验室辽宁大连116024 辽宁省工业装备数字孪生重点实验室辽宁大连116024

加筋薄壁结构常被用于航空航天结构的轻量化设计.随着结构尺寸和几何特征的增加,需要更加精细的网格来满足分析精度的要求.传统的等几何方法采用NURBS张量积形式的拓扑结构,使得在分析过程中难以实现局部细化,而全局细化则会增加不必要... 详细信息

加筋薄壁结构常被用于航空航天结构的轻量化设计.随着结构尺寸和几何特征的增加,需要更加精细的网格来满足分析精度的要求.传统的等几何方法采用NURBS张量积形式的拓扑结构,使得在分析过程中难以实现局部细化,而全局细化则会增加不必要的自由度.为了提升加筋板壳结构的数值分析精度和效率,提出一种基于RPHT (rational polynomial splines over hierarchical T-meshes)样条的加筋板壳自适应等几何屈曲分析方法.样条网格可以沿着加筋路径进行自适应的局部细化,有效提升低自由度下加筋板壳结构等几何屈曲分析的精度.首先,蒙皮和筋条分别采用RPHT样条曲面和NURBS样条曲线进行建模,几何建模与数值仿真采用统一的几何语言,实现建模与分析的一体化.其次,采用几何投影算法和样条插值算法实现筋条与蒙皮之间的高效高精度强耦合,并建立基于加筋路径驱动自适应网格细化方法.最后,曲线加筋板和网格加筋壳两个算例验证本方法的高效性和鲁棒性,通过与基于NURBS的等几何分析进行对比,本方法能够明显降低分析模型的总自由度.

关键词：等几何分析 PHT样条自适应网格细化加筋板壳屈曲分析

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考虑表面层厚度和载荷不确定性的结构稳健性拓扑优化方法

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应用力学学报 2024年

作者：王利山胡靖宇刘书田大连理工大学工程力学系工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室

Shell-infill结构等含表面异质层的结构成为重要的创新结构。制造过程中由于加工精度等会引起表面层厚度与材料性质的不确定性，工作环境也常会引起作用荷载的不确定性。本文研究考虑不确定性的含异质表面层结构的设计方法，提出一种考... 详细信息

Shell-infill结构等含表面异质层的结构成为重要的创新结构。制造过程中由于加工精度等会引起表面层厚度与材料性质的不确定性，工作环境也常会引起作用荷载的不确定性。本文研究考虑不确定性的含异质表面层结构的设计方法，提出一种考虑表面层厚度和载荷不确定的稳健性拓扑优化方法，以获得能够抵抗多源不确定性干扰的稳健性设计。首先，采用基于腐蚀界面识别法建立表面层描述模型。其次，结合由扩展最优线性估计方法离散的随机场所表示的表面层厚度不确定与服从正态分布的随机变量所表示的载荷不确定建立不确定性描述模型。然后，以最小化结构柔度均值与标准差的加权和为目标函数、以结构体积为约束函数建立结构稳健性拓扑优化模型。基于摄动技术进行系统的不确定分析和随机响应估计，推导出目标函数和约束函数相对于设计变量的灵敏度。通过典型的数值算例验证方法的有效性。数值算例表明本文方法可以设计出抵抗表面层厚度和载荷不确定的稳健结构。

关键词：含异质表面层结构稳健性拓扑优化不确定性随机场

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基于直接概率积分法的水下航行器随机动力响应高效分析

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力学学报 2024年第6期56卷 1796-1806页

作者：陈翰澍陈国海杨迪雄傅卓佳河海大学力学与工程科学学院工程与科学数值模拟软件中心南京211100 大连理工大学工程力学系工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室辽宁大连116024

海洋是人类的资源宝库,随着海洋资源的不断发掘,海洋资源的探测与合理开发成为了当今世界各国广泛关注的热点,水下航行器的勘测活动也随之逐渐增多.然而,海洋环境具有极强的随机不确定性,给水下航行器的操作及轨迹规划带来了巨大影响.因... 详细信息

海洋是人类的资源宝库,随着海洋资源的不断发掘,海洋资源的探测与合理开发成为了当今世界各国广泛关注的热点,水下航行器的勘测活动也随之逐渐增多.然而,海洋环境具有极强的随机不确定性,给水下航行器的操作及轨迹规划带来了巨大影响.因此,准确预测随机海洋环境中水下航行器的随机响应特性具有重要意义.以无舵桨的新型水下航行器为研究对象,基于概率守恒原理,从随机积分的全新视角,建立了随机海洋环境中水下航行器的概率密度积分方程.在此基础上,提出了一种基于分块并行计算的直接概率积分法,该方法将水下航行器系统的控制方程与概率密度积分方程解耦,通过分块并行计算,实现了随机波浪激励下新型水下航行器的随机动力响应高效分析.此外,还将提出方法的计算结果与原直接概率积分法及蒙特卡洛模拟方法的计算结果进行了比较,进一步验证了提出方法的精确性和高效性.最终研究结果表明,海浪的有义波高和流动速度是影响水下航行器响应的主要随机因素.海浪有义波高和流动速度的增加会造成水下航行器偏离预定轨迹的概率显著提高.此外,较大的海浪流动速度还会引发随机跳跃现象,从而降低水下航行器的航行安全性.

关键词：水下航行器随机响应分析分块并行计算概率密度积分方程直接概率积分法

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基于物理信息神经网络的功能梯度材料稳态/瞬态热传导分析

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计算力学学报 2023年第4期40卷 594-601页

作者：余波许梦强高强合肥工业大学土木与水利工程学院工程力学系合肥230009 大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室大连116024

采用物理信息神经网络PINN(Physics-informed Neural Networks)求解稳态和瞬态功能梯度材料(FGMs)热传导问题。该方法利用控制方程、边界及初始条件的残差构造损失函数,在无任何响应数据的情况下得到了更具泛化能力的神经网络模型,同时... 详细信息

采用物理信息神经网络PINN(Physics-informed Neural Networks)求解稳态和瞬态功能梯度材料(FGMs)热传导问题。该方法利用控制方程、边界及初始条件的残差构造损失函数,在无任何响应数据的情况下得到了更具泛化能力的神经网络模型,同时避免了传统数值方法在求解计算力学问题时所需的微分、积分公式推导以及繁重的建模和划分网格等前处理工作。本文探究了PINN及其域分解的扩展物理信息神经网络XPINN(eXtended Physics-informed Neural Networks)在求解稳态和瞬态FGMs热传导问题时的适用性,讨论了网络结构对预测结果的影响。研究结果表明,PINN/XPINN在解决几何复杂的稳态和瞬态FGMs热传导问题时仍具有较高的可靠性和简洁的求解流程,同时,为极端环境下求解复杂多场耦合和夹杂等问题提供了新思路。

关键词：物理信息神经网络扩展物理信息神经网络功能梯度材料热传导分析

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基于知识图谱和GPT模型的可靠性代码自动生成方法

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计算力学学报 2024年第2期41卷 217-225页

作者：向历霓李刚李海江大连理工大学工程力学系工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室大连116024 卡迪夫大学工程学院卡迪夫CF243AA

工程结构服役中广泛使用可靠性分析进行结构安全评估,但可靠性分析方法种类多、分析程序代码自动化程度低且复用难,需要研究可靠性代码自动生成方法。生成式预训练转换器GPT(Generative Pre-trained Transformer)模型已经在大量替代编... 详细信息

工程结构服役中广泛使用可靠性分析进行结构安全评估,但可靠性分析方法种类多、分析程序代码自动化程度低且复用难,需要研究可靠性代码自动生成方法。生成式预训练转换器GPT(Generative Pre-trained Transformer)模型已经在大量替代编程手工作业,进行代码自动生成。但是,其在工程领域中的应用受限于可学习数据量小和问题匹配度不高。本文提出了一种结合多种类可靠性知识图谱、基于GPT的代码自动完成模型进行Matlab可靠性代码预测的方法,使用精心设计的源代码预处理降噪策略,以及知识图谱传播模拟密集型任务解释意图;采用条件代码生成训练,有效提升了小数据样本量的学习性能,实现高准确率、问题匹配的可靠性代码自动生成。最后通过三个可靠性知识图谱案例验证了所提方法的有效性。

关键词：知识图谱结构可靠性 GPT Transformer 代码生成

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基于图像测量三轴试验的土的本构模型构建方法

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土木工程学报 2023年第S02期56卷 11-19页

作者：邵龙潭吴雪晴田筱剑郭晓霞陈之祥大连理工大学工程力学系辽宁大连116024 大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室辽宁大连116024 太原重型机械集团有限公司智能采矿装备技术全国重点实验室山西太原030024 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071

本构模型是描述材料力学性状的数学物理方程,是进行土工结构变形计算和稳定分析的必要条件。基于图像测量的三轴试验发现,土样在局部出现破坏后,各处的应力应变关系变得不一致,破坏区域和未破坏区域的变形形态和应力应变关系截然不同,... 详细信息

本构模型是描述材料力学性状的数学物理方程,是进行土工结构变形计算和稳定分析的必要条件。基于图像测量的三轴试验发现,土样在局部出现破坏后,各处的应力应变关系变得不一致,破坏区域和未破坏区域的变形形态和应力应变关系截然不同,土样整体的应力应变曲线是土样各处变形的综合结果。由此可以考虑:土一点只有未破坏和破坏两种状态,未破坏时服从应力应变关系,破坏时沿着破坏方向滑动、服从摩擦规律。因此,构建本构模型的思路可以由描述土样整体从初始加载到形成剪切带的应力应变全过程,变成只描述未破坏状态土的应力应变性质,建立破坏前的应力应变关系模型,选用合适的破坏准则判断一点是否破坏,破坏后应用滑动摩擦定律。

关键词：本构模型数字图像测量技术土样局部変形测量循环加卸载

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