检索结果-内蒙古大学图书馆

计算力学学报 2024年第5期41卷 864-872页

作者：王培金刘宏亮张业伟雷振增杨迪雄沈阳航空航天大学辽宁省飞行器复合材料结构分析与仿真重点实验室沈阳110136 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

考虑简谐激励的结构拓扑优化具有重要的研究意义和工程应用价值,尤其对于飞速发展的航空航天领域。为了方便优化设计结果的几何特征提取和控制,同时兼顾计算精度、效率和设计迭代稳定性,本文基于等几何分析和材料场级数展开模型发展一... 详细信息

考虑简谐激励的结构拓扑优化具有重要的研究意义和工程应用价值,尤其对于飞速发展的航空航天领域。为了方便优化设计结果的几何特征提取和控制,同时兼顾计算精度、效率和设计迭代稳定性,本文基于等几何分析和材料场级数展开模型发展一套等几何优化方法用于简谐激励结构拓扑优化。由于等几何分析具有几何建模精确和跨单元高阶连续的特点,在不需要极其细密网格的情况下就可以保证响应分析和灵敏度计算的精度。通过结合材料场级数展开模型,采用降维技术大幅减少了设计参数的数量,提高了设计优化的求解效率,同时能够获得不依赖单元细分且具有清晰几何边界的优化构型。针对动力学拓扑优化可能出现的迭代振荡和不收敛问题,通过采用稳定化方案获得了稳定迭代的收敛设计解。数值算例表明,本文方法能够有效避免灰度模糊区域、锯齿形边界、单元细分依赖性和棋盘格现象等,可以高精度高效率地求解简谐激励结构拓扑优化问题。

关键词：等几何分析拓扑优化简谐激励稳定化方案材料场级数展开模型

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近不可压分析的无额外自由度广义有限元法

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固体力学学报 2023年第5期44卷 679-686页

作者：马今伟段庆林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 大连理工大学大连理工大学白俄罗斯国立大学联合学院大连116024

无额外自由度广义有限元法具备丰富的近似空间,并解决了作为传统广义有限元法瓶颈问题之一的线性相关问题.本文研究了无额外自由度广义有限元法的近不可压分析,发现其存在体积自锁.针对该问题,将假设应变技术引入到广义有限元,分别建立... 详细信息

无额外自由度广义有限元法具备丰富的近似空间,并解决了作为传统广义有限元法瓶颈问题之一的线性相关问题.本文研究了无额外自由度广义有限元法的近不可压分析,发现其存在体积自锁.针对该问题,将假设应变技术引入到广义有限元,分别建立了选择减缩积分和平均体应变两种假设应变方案,并推导了各自的的修正应变矩阵.两个经典算例的数值结果表明,本文引入的假设应变技术能够有效处理体积自锁问题,显著改善了无额外自由度广义有限元法近不可压分析的计算精度和收敛性.

关键词：广义有限元近不可压分析体积自锁假设应变额外自由度

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无额外自由度广义有限元的近不可压弹-塑性分析

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应用数学和力学 2024年第2期45卷 220-226页

作者：马今伟段庆林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 大连理工大学大连理工大学白俄罗斯国立大学联合学院辽宁大连116024

研究了常规有限元方法在近不可压弹-塑性分析中的体积自锁问题,并在广义有限元框架下引入无额外自由度的强化函数对此问题进行了改进.一方面,插值函数在引入强化函数后获得了更加丰富的近似空间,提高了在体积近似不变约束下正确反映结... 详细信息

研究了常规有限元方法在近不可压弹-塑性分析中的体积自锁问题,并在广义有限元框架下引入无额外自由度的强化函数对此问题进行了改进.一方面,插值函数在引入强化函数后获得了更加丰富的近似空间,提高了在体积近似不变约束下正确反映结构变形的能力;另一方面,强化函数的建立不依赖额外自由度,从而消除了传统广义有限元方法中的线性相关性问题.分析并验证了常规有限元在线弹性、超弹性和塑性分析中的体积自锁问题具有不同的触发条件和表现形式.3个典型的数值算例表明,无额外自由广义有限元能有效地缓解体积自锁并得到准确合理的计算结果.

关键词：广义有限元额外自由度近不可压体积自锁弹塑性超弹性

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断裂相场模型的三维自适应有限元方法

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应用数学和力学 2024年第4期45卷 391-399页

作者：裘沙沙刘星泽宁文杰姚伟岸段庆林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 大连理工大学大连理工大学白俄罗斯国立大学联合学院辽宁大连116024

发展了鲁棒的预测-校正算法,建立了断裂相场模型的三维自适应有限元分析.相场模型可以方便地处理复杂的断裂问题,避免了额外追踪裂纹路径且没有网格依赖性.然而,三维相场建模往往需要非常精细的网格,这降低了求解效率.针对该问题,基于... 详细信息

发展了鲁棒的预测-校正算法,建立了断裂相场模型的三维自适应有限元分析.相场模型可以方便地处理复杂的断裂问题,避免了额外追踪裂纹路径且没有网格依赖性.然而,三维相场建模往往需要非常精细的网格,这降低了求解效率.针对该问题,基于交错求解方案发展了预测-校正网格自适应细化算法,实现了三维结构裂纹扩展的高精度分析.数值算例表明,所发展的方法能够准确合理地描述结构的裂纹扩展,同时网格可以在裂纹扩展的路径上自适应地细化.

关键词：断裂力学相场模型自适应细化有限元法三维裂纹

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熔体尖端锥角对气雾化制粉中雾化过程的影响

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粉末冶金技术 2024年第6期42卷 573-581页

作者：杨姝陈陟亓昌裴连政廖相巍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 大连理工大学宁波研究院宁波315016 鞍钢集团钢铁研究院鞍山114021

雾化喷嘴作为气雾化制粉的核心部件,其关键结构参数(导流管熔体尖端锥角)可显著影响雾化效果。与调节气体压力、温度等工艺参数相比,通过改变熔体尖端锥角提高气雾化性能更有效、更经济。本文基于计算流体动力学方法,利用商用计算流体... 详细信息

雾化喷嘴作为气雾化制粉的核心部件,其关键结构参数(导流管熔体尖端锥角)可显著影响雾化效果。与调节气体压力、温度等工艺参数相比,通过改变熔体尖端锥角提高气雾化性能更有效、更经济。本文基于计算流体动力学方法,利用商用计算流体动力学软件FLUENT对气雾化过程中高温高压密闭雾化室内复杂的多相流进行了可视化仿真计算,模拟了不同熔体尖端锥角下的雾化室内部流场,分析了单相流场中各因素对熔体破碎效果的影响,并采用VOF两相流模型模拟了一次雾化过程进。结果表明,改变熔体尖端锥角(16°、22°、28°、34°、40°和46°)可改变气体流动方向,且随着锥角的变化,单相流场中的滞点位置、滞点压力和抽吸压力呈现规律性特征。一次雾化后质量中径随熔体尖端锥角的变化而变化,通过改变熔体尖端锥角,可有效控制一次雾化后的液滴尺寸分布。当熔体尖端锥角为34°时,最小质量中径为304μm。

关键词：气体雾化一次雾化紧耦合喷嘴熔体

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三维动态应力强度因子的自适应虚拟节点法

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固体力学学报 2024年第4期45卷 466-476页

作者：冯泽洋段庆林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 大连理工大学白俄罗斯国立大学联合学院大连116024

采用自适应虚拟节点法计算三维动态应力强度因子,改善了标准虚拟节点法计算精度和效率的不足.通过无需裂尖加强函数(和相应的额外自由度)的虚拟节点技术模拟裂纹处的强间断.在裂纹处引入自适应网格加密技术以及契合裂纹问题的加密准则,... 详细信息

采用自适应虚拟节点法计算三维动态应力强度因子,改善了标准虚拟节点法计算精度和效率的不足.通过无需裂尖加强函数(和相应的额外自由度)的虚拟节点技术模拟裂纹处的强间断.在裂纹处引入自适应网格加密技术以及契合裂纹问题的加密准则,无需高计算消耗的全局稠密网格,从而提高计算精度和效率.采用简便的约束近似技术处理局部加密网格中的悬空节点,避免特殊单元和复杂形函数,便于数值实现.数值算例表明,相较于标准虚拟节点法,自适应虚拟节点法可有效提高计算精度,且在同样精度下具有更少的计算消耗和更高的效率.

关键词：动力学裂纹应力强度因子自适应网格加密虚拟节点法扩展有限元

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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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海洋工程典型装备智能化研究进展

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科技导报 2024年第13期42卷 16-26页

作者：阎军苏琦许琦杨建业陈金龙卢海龙武文华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力学与航空航天学院大连116024 大连理工大学宁波研究院宁波315016

为了推动海洋工程装备智能化发展、加快智慧海洋工程装备建设,综述了海洋油气资源开发中关键装备的实践创新,包括海洋柔性立管及脐带缆、海洋浮体结构以及海洋结构监测技术3个研究领域。首先,通过对现阶段的海洋柔性立管及脐带缆发展现... 详细信息

为了推动海洋工程装备智能化发展、加快智慧海洋工程装备建设,综述了海洋油气资源开发中关键装备的实践创新,包括海洋柔性立管及脐带缆、海洋浮体结构以及海洋结构监测技术3个研究领域。首先,通过对现阶段的海洋柔性立管及脐带缆发展现状进行系统阐述,总结了智能算法在结构分析与设计中的探索尝试;其次,介绍了海洋浮体结构的理论模型、数值模拟和模型实验在智能化方向的发展历程,指出了现阶段分析技术的局限性及未来的重点研究方向;最后,梳理了海洋装备结构智能化监测技术的应用研究,强调了监测技术作为智能感知的重要途径,在未来的发展中将逐渐标准化与智能化。随着信息技术高速发展,传统自动化手段难以解决海洋装备运维过程中面临的新挑战。全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测以及协同控制等多种智能化技术综合应用于海洋工程装备,已经是未来发展的必然趋势。

关键词：海洋工程装备智慧海洋海洋柔性立管海洋浮体结构海洋结构监测

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电喷雾推力器单发射点电流模型及稳定性分析

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推进技术 2024年第5期45卷 250-258页

作者：陈冲夏广庆康会峰范益朋鹿畅孙斌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 大连理工大学辽宁省空天飞行器前沿技术重点实验室辽宁大连116024 北华航天工业学院河北省微纳卫星协同创新中心河北廊坊065000

为促进对纯离子模式下电喷雾推力器的深入理解,分析了电喷雾推力器单发射点受力、供液及离子蒸发行为,建立了发射电流理论模型,明确了电压、供液装置流阻等参数对发射电流的影响规律。所得结果与现有实验数据吻合良好。基于所得模型,进... 详细信息

为促进对纯离子模式下电喷雾推力器的深入理解,分析了电喷雾推力器单发射点受力、供液及离子蒸发行为,建立了发射电流理论模型,明确了电压、供液装置流阻等参数对发射电流的影响规律。所得结果与现有实验数据吻合良好。基于所得模型,进而对单发射点顶端用于发射离子的凸起结构进行了瑞利稳定性分析,得到了单发射点稳定发射的电流上限,并分析了流阻对电流上限的影响。结果表明:发射电流为外加电压的二次函数,与供液装置的流阻成反比关系;纯离子模式存在一个稳定发射电流上限,超过此上限,凸起结构便会破碎;流阻越大,发射电流上限越大。

关键词：电推进电喷雾推力器纯离子模式电流模型稳定性分析

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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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