检索结果-内蒙古大学图书馆

航空学报 2024年第23期45卷 94-121页

作者：曾旭邓德双杨红娟杨正岩马书义杨雷武湛君大连理工大学力学与航空航天学院工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室大连116024 江南大学纤维工程与装备技术学院无锡214122 大连科技学院交通与电气工程学院大连116052 大连理工大学材料科学与工程学院大连116024

低速冲击对航空结构造成的潜在损伤严重威胁飞行器的飞行安全。冲击监测技术能够实时定位冲击源、重构载荷历程并估计冲击能量,是结构健康状态评估的关键技术,对于保障飞行器的服役安全具有重要意义。概述了冲击监测的一般流程;归纳了... 详细信息

低速冲击对航空结构造成的潜在损伤严重威胁飞行器的飞行安全。冲击监测技术能够实时定位冲击源、重构载荷历程并估计冲击能量,是结构健康状态评估的关键技术,对于保障飞行器的服役安全具有重要意义。概述了冲击监测的一般流程;归纳了具有代表性的冲击定位方法,包括基于稀疏传感器阵列的时差法、时间反转聚焦法、参考数据库法和机器学习法,基于密集传感器阵列的波束成形法、传感器簇法、多重信号分类法和空间波数滤波器法,以及基于非波动信号的其他方法;总结了基于模型和机器学习的2种冲击载荷重构方法,以及冲击能量识别方法;结合冲击监测技术的现状,讨论了其面临的技术挑战并展望其发展趋势。

关键词：航空结构冲击监测冲击定位载荷重构能量识别

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高空风电系统的优化控制研究进展与挑战

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动力学与控制学报 2024年第6期22卷 1-10页

作者：庞岩杨禹鹏杜智伟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 辽宁省空天飞行器前沿技术重点实验室大连116024

为了实现“碳达峰,碳中和”的战略目标,我国将持续推动可再生能源的高比例发展,构建以新能源为主的新型电力系统.作为可再生的清洁源,风能的开发和利用已成为研究的重要方向.研究表明远离地面的高空中风速更加强劲并且更均匀,风向也更稳... 详细信息

为了实现“碳达峰,碳中和”的战略目标,我国将持续推动可再生能源的高比例发展,构建以新能源为主的新型电力系统.作为可再生的清洁源,风能的开发和利用已成为研究的重要方向.研究表明远离地面的高空中风速更加强劲并且更均匀,风向也更稳定,因此,风力发电的进一步突破可以通过用风筝捕获高空风能来实现.为了确保高空风能系统安全、经济、高效地运行,对其控制系统设计的要求极高.本文阐述了国际上几种主流高空风电技术的发电原理、发展进程以及现状.通过对典型的Yo-Yo式结构进行动力学建模,分析了各类非线性控制技术的原理和特点,具体描述了非线性模型预测控制原理和轨迹跟踪控制的仿真结果.总结了未来高空风能控制技术面临的控制算法计算量大,控制系统可靠性研究缺乏以及智能化水平不高等关键问题.

关键词：高空风能风筝发电动力学建模非线性模型预测控制优化

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二维准晶双材料界面断裂分析的相场法

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应用数学和力学 2024年第11期45卷 1440-1454页

作者：官高菲李彤聂雪阳张滢睿徐新生孙家斌周震寰大连理工大学力学与航空航天学院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 大连理工大学化工海洋与生命学院辽宁盘锦124221

针对二维十次准晶双材料的界面断裂问题,建立了用于预测其裂纹扩展路径的相场分析模型.首先,引入界面相场将离散界面转化为连续分布界面,并获得了界面相场问题的控制方程和边界条件.利用有限元方法对控制方程进行离散,并求解获得连续分... 详细信息

针对二维十次准晶双材料的界面断裂问题,建立了用于预测其裂纹扩展路径的相场分析模型.首先,引入界面相场将离散界面转化为连续分布界面,并获得了界面相场问题的控制方程和边界条件.利用有限元方法对控制方程进行离散,并求解获得连续分布的界面相场,从而实现了对界面材料参数的弥散处理,消除了材料参数在界面处的奇异性.其次,基于Francfort-Marigo变分原理建立了二维准晶双材料的控制方程,并采用交错求解方案求解其相场分布.在数值算例中,通过与现有文献进行对比,证明了该方法的正确性,并研究了相位子场对裂纹扩展路径的影响,以及多裂纹情况的演化规律.

关键词：二维准晶双材料界面断裂相场模型裂纹扩展路径

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钨铜粉末爆炸压实的颗粒间细观运动数值模拟

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工程爆破 2024年第6期30卷 145-154页

作者：赵帅李晓杰闫鸿浩王小红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

爆炸压实粉末体为致密体并产生结合的过程,主要就是多孔材料中颗粒之间孔隙的塌缩与闭合的细观运动过程。由于光滑颗粒动力学(SPH)不依赖网格,可以在拉格朗日坐标下计算结构大变形流动问题,故采用SPH方法对钨铜粉末爆炸压实中的典型微... 详细信息

爆炸压实粉末体为致密体并产生结合的过程,主要就是多孔材料中颗粒之间孔隙的塌缩与闭合的细观运动过程。由于光滑颗粒动力学(SPH)不依赖网格,可以在拉格朗日坐标下计算结构大变形流动问题,故采用SPH方法对钨铜粉末爆炸压实中的典型微孔隙的闭合过程进行数值建模与模拟,结合已有理论对粉末爆炸压实沉能机制进行理论分析。首先,对粉末密排球模型中的正三角孔隙和倒三角孔隙的闭合运动给予固定冲击速度边界进行加载。根据模拟得到的孔隙闭合变形运动图和温度云图,可以得出在孔隙闭合过程中发生了微爆炸焊接、大塑性变形、微孔隙闭合、超声速碰撞、微摩擦焊接、射流侵彻以及液相烧结等过程。通过对比W-Cu颗粒不同排列方式下射流形态和孔隙闭合状态可得,正三角孔隙闭合时,当钨铜颗粒的锥顶发生碰撞射流时,钨铜射流向钨侧偏移,铜侧为表现为连续射流,而钨侧喷射则为断续的,可见微爆炸焊对铜颗粒表面的自清理作用比钨侧要大。当铜粒在下方时,三角孔隙闭合后,下部铜明显被挤压上突。钨粒在下方时,同样的区域的变形要相对小的多。倒三角孔隙闭合时,上方为钨颗粒时,孔隙闭合形貌较为规整,上端钨颗粒下表面塑性变形较小;上方为铜颗粒时,孔隙闭合的最终形貌呈现不规则状态,孔隙闭合处偏向于钨颗粒且铜颗粒有较大的塑性变形。不同排列方式下,孔隙的最终闭合状态和颗粒形态有所不同。不同的孔隙闭合方式下所产生的沉能机制与理论分析得出的相符合。

关键词：爆炸压实数值模拟钨铜合金 SPH 孔隙塌缩沉能机制

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基于CNN的卫星内部结构频域响应间接测量方法

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航天器环境工程 2023年第4期40卷 400-407页

作者：彭瑾坤武文华顾乃建胡奇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315000 北京卫星环境工程研究所北京100029

针对生产线卫星脉动式快速生产的要求,为解决力学试验步骤烦琐且内部结构响应测量困难的问题,提出基于卷积神经网络(CNN)的卫星内部结构响应深度学习间接测量方法。分别对生产线I型卫星与成熟的Ⅱ型卫星进行正弦扫频试验,提取结构加速... 详细信息

针对生产线卫星脉动式快速生产的要求,为解决力学试验步骤烦琐且内部结构响应测量困难的问题,提出基于卷积神经网络(CNN)的卫星内部结构响应深度学习间接测量方法。分别对生产线I型卫星与成熟的Ⅱ型卫星进行正弦扫频试验,提取结构加速度频域响应信息,并利用基于CNN建立内部结构响应的间接测量模型验证所提出方法的可行性。结果表明该方法对两种型号卫星内部结构响应的间接测量总体精度分别达到了95.8%与96.9%,具有较强的工程应用潜力。

关键词：生产线卫星内部结构响应间接测量正弦扫频卷积神经网络

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节点拓扑变量非耦合映射的ICM方法

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力学学报 2024年第8期56卷 2468-2481页

作者：彭细荣隋允康郑勇刚湖南城市学院土木工程学院湖南益阳413000 北京工业大学数学统计学与力学学院北京100022 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

文章提出了节点拓扑变量一种非耦合映射的ICM方法,对于结构拓扑优化问题予以建模和求解:首先将基结构划分为由较小单元组成的网格,取节点独立、连续的拓扑变量,建立了一种双线性形函数插值的变量非耦合映射,替代了单元独立连续拓扑变量... 详细信息

文章提出了节点拓扑变量一种非耦合映射的ICM方法,对于结构拓扑优化问题予以建模和求解:首先将基结构划分为由较小单元组成的网格,取节点独立、连续的拓扑变量,建立了一种双线性形函数插值的变量非耦合映射,替代了单元独立连续拓扑变量,使单元的“有”或“无”连续化近似,实现了节点拓扑变量过滤识别与物理量的单元内插值,推导建立了节点拓扑设计变量的优化模型,采用基于变量可分离的二阶对偶规划算法求解,并且改进了最优拓扑构型的圆整技术.接着以常见的位移约束下结构重量(或体积)极小拓扑优化问题为例,演示了上述建模及求解过程.最后分别给出了单载荷工况和多载荷工况下的位移约束拓扑优化的算例,数值计算结果验证了本方法的有效性.研究有如下优点:克服了以往基于单元拓扑变量研究的缺陷,即最优结构边界为锯齿形,得到的最优结构的拓扑边界光滑清晰;给出了节点拓扑变量和单元拓扑函数场定义,提炼出构造该场必须遵循的5点准则,克服了节点拓扑ICM方法有关研究中存在的不足;得到节点设计变量不再是耦合关系,可以方便地求出结构物理量的二阶导数,从而利用变量可分离对偶优化算法进行高效的寻优;研究成果不仅丰富了ICM方法的内涵,推动了其发展,而且对变密度的节点拓扑方法也有参考的裨益.

关键词：结构拓扑优化 ICM方法变量非耦合节点拓扑变量

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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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声学双曲构型超材料的负折射特性研究

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人工晶体学报 2024年第2期53卷 246-251页

作者：刘松赵仁洁杜一帆吴芳宋和滨高鹏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 大连船舶重工集团有限公司大连116011 中国船级社(CCS)大连分社大连116013

声学双曲超材料是具有双曲色散特性的人工材料,具有极强的各向异性,其负折射特性是研究实现高分辨率聚焦型超透镜的理论依据。针对远场噪声源识别受制于0.5倍波长声波瑞利衍射识别分辨率问题,结合声学超材料对声波的优异调控效果,引进... 详细信息

声学双曲超材料是具有双曲色散特性的人工材料,具有极强的各向异性,其负折射特性是研究实现高分辨率聚焦型超透镜的理论依据。针对远场噪声源识别受制于0.5倍波长声波瑞利衍射识别分辨率问题,结合声学超材料对声波的优异调控效果,引进可以实现亚波长超分辨率成像的双曲超材料,利用其负折射特性设计了一种用于工作频率为2 271.5 Hz的声学双曲结构。分析了该构型的双曲结构色散特性及负折射特性,结果表明声波在该双曲超材料中传播的群速度方向垂直于波矢,并沿着色散曲线的法线方向。本文的研究为实现对声波和弹性波的任意调控,以及噪声源的聚焦定位、识别放大等提供了一定的设计参考。

关键词：声学超材料声学透镜弹性波带隙特性负折射双曲色散声聚焦

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基于自适应时间反转聚焦的加筋复材板冲击定位

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复合材料学报 2024年第1期41卷 507-520页

作者：武湛君曾旭邓德双杨正岩杨红娟马书义杨雷大连理工大学力学与航空航天学院工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室大连116024 大连海事大学交通运输工程学院大连116026 大连科技学院交通与电气工程学院大连116052

复合材料结构在航空航天、海洋工程和轨道交通等领域中占有重要地位。但由于复合材料在抗冲击性能方面存在缺陷,实时在线的冲击监测技术越来越受到关注。本文提出了基于自适应时间反转聚焦的加筋复材板冲击定位方法。首先,利用结构表面... 详细信息

复合材料结构在航空航天、海洋工程和轨道交通等领域中占有重要地位。但由于复合材料在抗冲击性能方面存在缺陷,实时在线的冲击监测技术越来越受到关注。本文提出了基于自适应时间反转聚焦的加筋复材板冲击定位方法。首先,利用结构表面布置的压电传感器网络接收冲击响应信号;然后,利用连续小波变换提取冲击响应信号的窄带Lamb波信号,使用窄带Lamb波信号的包络特征,根据时间反转聚焦原理,构建以冲击位置坐标和窄带Lamb波群速度为变量的虚拟时间反转成像函数;最后,迭代计算不同群速度下对应的虚拟时间反转成像结果,根据不同群速度对应的图像最大像素曲线获得自适应时间反转聚焦图像,从而实现冲击定位。利用尺寸为800 mm×400 mm(长×宽)的加筋编织复材板进行落球冲击实验,验证该方法的有效性。结果表明该方法可以准确的识别冲击位置,且在引入噪声、传感器数量减少和变温情况下仍然具有较好的精度。

关键词：时间反转聚焦加筋复材板冲击定位 Lamb波压电传感器

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计算最优控制辛数值方法

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计算力学学报 2024年第1期41卷 47-57页

作者：彭海军王磊王昕炜吴志刚易雪玲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大连116024 大连理工大学数学科学学院大连116024 中山大学航空航天学院深圳518000

针对最优控制问题(OCP)的辛数值方法研究及应用进行综述。主要涉及内容包括,动力学系统为常微分方程描述的一般无约束、含不等式约束和状态时滞的最优控制问题,微分代数方程描述的一般无约束、含不等式约束和含切换系统的最优控制问题,... 详细信息

针对最优控制问题(OCP)的辛数值方法研究及应用进行综述。主要涉及内容包括,动力学系统为常微分方程描述的一般无约束、含不等式约束和状态时滞的最优控制问题,微分代数方程描述的一般无约束、含不等式约束和含切换系统的最优控制问题,以及闭环最优控制问题。从间接法和直接法两个求解框架出发,重点介绍本课题组在保辛算法方面的研究工作。在间接法框架下,首先基于生成函数和变分原理,将OCP保辛离散为非线性方程组,再数值求解方程组。在直接法框架下,将OCP保辛离散为有限维的非线性规划问题(NLP),再数值求解。针对闭环最优控制问题,提出了保辛模型预测控制、滚动时域估计和瞬时最优控制算法。研究表明,保辛算法具有高精度和高效率的特点,在航空航天和机器人等领域有着广泛应用前景和价值。

关键词：非线性最优控制哈密顿系统保辛方法常微分方程微分代数方程

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