检索结果-内蒙古大学图书馆

计算力学学报 2025年第1期42卷 89-97页

作者：付营建关振群曹杰赵国忠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 南华大学数理学院衡阳421001

针对现有四面体网格优化算法难以解决表面凸小特征区域网格质量差的问题,提出了基于改进优化操作算子的去除表面凸小特征的四面体网格质量优化算法。首先利用边分裂对凸小特征区域网格进行插点,构建出凸小特征尺度方向的短边。然后利用... 详细信息

针对现有四面体网格优化算法难以解决表面凸小特征区域网格质量差的问题,提出了基于改进优化操作算子的去除表面凸小特征的四面体网格质量优化算法。首先利用边分裂对凸小特征区域网格进行插点,构建出凸小特征尺度方向的短边。然后利用节点合并对短边进行合并,并提出决定节点合并方向的减体积合并准则。针对合并过程中可能出现的错误四面体问题,给出了二分法调整节点位置的解决方法。节点合并后,形成新的网格拓扑,使网格不再覆盖凸小特征区域,从而达到去除表面凸小特征和提高网格质量的目的。最后,通过若干带有表面凸小特征的网格优化的典型算例,验证了本文算法的有效性。

关键词：小特征去除四面体网格网格质量优化网格拓扑边分裂

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面向船体分段吊装工艺的多功能设计系统开发

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华中科技大学学报(自然科学版) 2025年第4期53卷 72-78页

作者：张全有李瑞战修广刘玉君大连理工大学船舶工程学院大连市舰船先进制造技术重点实验室洛阳星派数值仿真研究院有限公司工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室

基于船体分段AM模型抽取的离散数据与三角剖分数据、吊装工艺信息、起重设备信息等，提出了船体分段吊点布置优化算法；基于高可靠的AFT-Delaunay(自动有限元-德劳内)网格生成算法，以及包含控制算法、单元计算与本构计算扩展接口等功... 详细信息

基于船体分段AM模型抽取的离散数据与三角剖分数据、吊装工艺信息、起重设备信息等，提出了船体分段吊点布置优化算法；基于高可靠的AFT-Delaunay(自动有限元-德劳内)网格生成算法，以及包含控制算法、单元计算与本构计算扩展接口等功能的有限元分析框架，开发了面向船体分段吊装工艺的多功能集成设计系统；为解决船体分段吊装工艺设计环节中的吊点布置自动求解问题、船体分段吊装过程工艺动态仿真问题、眼板与分段的网格剖分问题及有限元自动计算等问题提供了自动化解决方案．最后以某原油船的舭部分段为例，对比商业有限元软件***与本系统在有限元计算结果、网格剖分及有限元可视化显示等方面的功能，证明本系统在船体分段吊装安全性评估方面达到与商用有限元软件相当水平．

关键词：分段吊装吊点布置吊点自识别算法网格剖分动态仿真

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基于中空十四面体杆板混杂点阵结构的声学性能与力学性能研究

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中国科学:技术科学 2025年第2期55卷 261-269页

作者：李凌博杨帆李鹏飞韩东同济大学航空航天与力学学院上海200092 同济大学民航航空器结构智能辅助适航重点实验室上海100191 大连理工大学工业装备结构分析、优化与CAE软件国家重点实验室大连116024 上海飞行器力学与控制研究院上海200092

点阵结构因其轻质高强、高设计自由度,在承载、缓冲吸能和减振降噪方面具有广阔的应用前景.然而,传统类型的点阵结构很难同时具备较好的吸声性能和较强的承载性能.本文提出了一种新型三维轻质多功能结构——中空十四面体杆板(HTTP)混杂... 详细信息

点阵结构因其轻质高强、高设计自由度,在承载、缓冲吸能和减振降噪方面具有广阔的应用前景.然而,传统类型的点阵结构很难同时具备较好的吸声性能和较强的承载性能.本文提出了一种新型三维轻质多功能结构——中空十四面体杆板(HTTP)混杂点阵结构,利用增材制造技术制备了实验试样.基于传递矩阵法建立了多级联类亥姆霍兹共振腔的理论模型,并进行了有限元数值模拟和阻抗管实验,实验、理论和数值结果具有良好的一致性.结果表明,板厚0.5 mm的HTTP在第二吸声峰处实现阻抗匹配,同时具有较高的平均吸声系数和宽带半吸收.通过数值均匀化方法和准静态压缩实验研究了HTTP的力学性能,结果表明,HTTP在板厚0.3 mm处实现了弹性各向同性.在压缩过程中杆件与板件相互作用形成了更加稳定的渐进弯曲变形模式,使其在塑性阶段表现出较高且稳定的平台应力.本文提出的HTTP多功能混合点阵结构可同时实现高吸声和强力学性能,为多功能轻质结构的设计提供了一种新的范式.

关键词：混杂点阵结构吸声性能力学性能多功能增材制造

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预制舵角对超空泡构型航行体入水运动特性影响研究

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兵器装备工程学报 2025年第1期46卷 89-96页

作者：魏海鹏连宵王凡瑜刘元清孙铁志北京宇航系统工程研究所北京100076 大连理工大学船舶工程学院辽宁大连116024 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

为了探究预置舵角对通气航行器入水运动特性的影响,基于VOF(Volume of Fluid)模型和SST k-ω湍流模型,开展了通气航行器带舵角高速斜入水流场的数值模拟和弹道特性分析。通过将数值预报的空泡形态和弹道特征与试验结果相对比,验证了所... 详细信息

为了探究预置舵角对通气航行器入水运动特性的影响,基于VOF(Volume of Fluid)模型和SST k-ω湍流模型,开展了通气航行器带舵角高速斜入水流场的数值模拟和弹道特性分析。通过将数值预报的空泡形态和弹道特征与试验结果相对比,验证了所采用的数值方法的有效性,并分析了不同舵角对航行体入水流场演化、弹道特性和水动力特性。结果表明:倾斜高速入水条件下,入水空泡会迅速发生表面闭合,同时舵角的存在使入水空泡存在上下侧不对称情况。入水一定深度后,由于静水压力的增加和航行器速度下降,航行器尾部空泡脱落,升力系数和俯仰力矩发生波动。舵角对于航行器弹道特性产生明显的影响,舵角越大,航行器最大入水深度减小,俯仰角度变化越迅速,姿态转平的时间提前。5°舵角工况相较于3°舵角工况,姿态转平时间提前了86 ms。但是舵角对航行器轴向速度基本没有影响。舵角同时对航行器水动力特性存在一定的影响,舵角越大,升力系数的最大值越大,俯仰力矩越高。但是,舵角对航行器阻力系数影响不明显。

关键词：通气预置舵角流场演化弹道特性

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基于深度学习的舰船姿态预估的可视化研究

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华中科技大学学报(自然科学版) 2025年第4期53卷 132-137页

作者：陈占阳王振宇崔海鑫黎胜哈尔滨工业大学(威海)海洋工程学院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上海交通大学密西根学院中国船舶及海洋工程设计研究院

针对当舰船在实际海况中航行时，运动姿态剧烈变化会大大降低舰载机起降安全性的问题，在模块化神经网络（MNN）中引入长短期记忆神经网络（LSTM）和K均值（K-Means）聚类算法，形成复合的MNN-KMEANS-LSTM预报模型．先基于Fortran软件... 详细信息

针对当舰船在实际海况中航行时，运动姿态剧烈变化会大大降低舰载机起降安全性的问题，在模块化神经网络（MNN）中引入长短期记忆神经网络（LSTM）和K均值（K-Means）聚类算法，形成复合的MNN-KMEANS-LSTM预报模型．先基于Fortran软件生成的仿真模拟数值进行模型训练及最佳参数保存，后基于舰船船模试验运动数据进行参数调用和姿态预测，其预报损失值最低可达1×10-5数量级，拟合系数最高可达0.98．同时，将MNNKMEANS-LSTM模型与径向基函数、门控循环单元神经网络进行比较，分析强非线性非平稳海况下不同模型的预报性能．最后，借助Python语言的第三方库（PyQt），开发了舰船运动姿态显示平台，并承接上述理论研究成果，基于软件界面的三大功能，以模型的自适应性满足在线计算要求，实现了人机交互，为舰船工作人员配合舰载机起降提供预判参考．

关键词：舰船运动长短期记忆神经网络模块化神经网络 PyQt第三方库在线计算

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马氏体钢和高锰钢在人工海水中的冲刷腐蚀行为研究

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材料导报 2025年第8期39卷 174-181页

作者：邹晓惠刘永飞李丹姚海元董磊磊徐云泽大连理工大学船舶工程学院辽宁大连116024 中海油研究总院有限责任公司北京100028 大连理工大学工业装备结构分析、优化与CAE软件国家重点实验室辽宁大连116024

本工作利用旋转搅拌装置,研究了两种高强钢(马氏体钢和高锰钢)在人工海水中的纯腐蚀、纯磨损和冲刷腐蚀行为,并结合电化学、失重测量和形貌表征,对两种高强钢在人工海水中局部腐蚀与磨损耦合作用机制进行了分析。实验结果表明,在纯流体... 详细信息

本工作利用旋转搅拌装置,研究了两种高强钢(马氏体钢和高锰钢)在人工海水中的纯腐蚀、纯磨损和冲刷腐蚀行为,并结合电化学、失重测量和形貌表征,对两种高强钢在人工海水中局部腐蚀与磨损耦合作用机制进行了分析。实验结果表明,在纯流体下,高锰钢的腐蚀速率远低于马氏体钢,具有更好的耐蚀性。加入沙砾后,高锰钢的腐蚀形貌与纯流体中相似,均呈现点蚀坑,而马氏体钢的腐蚀形貌从“flow mark”转变为点蚀坑。在低流速下,沙砾的冲击作用较弱,两种钢的冲刷腐蚀仍以腐蚀作用为主,同时腐蚀与磨损的耦合作用非常显著,由耦合作用造成的损失是两种钢冲刷腐蚀损失的主要原因。电化学和失重测量结果显示,高锰钢的冲刷腐蚀速率要远低于马氏体钢,但是局部形貌表征结果显示高锰钢的点蚀坑深度要高于马氏体钢,面临更高的穿孔风险。此外,高锰钢点蚀坑内部的裂纹发展也可能会诱发其他类型的损伤。因此,在研究冲刷腐蚀过程中,局部冲刷腐蚀信息也应该被重点关注。

关键词：马氏体钢高锰钢人工海水冲刷腐蚀耦合作用

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基于LADRC的水下机器人平面粘附策略

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兵器装备工程学报 2025年第2期46卷 211-219页

作者：李宗刚赵锐王超夏广庆兰州交通大学机电工程学院兰州730070 兰州交通大学机器人研究所兰州730070 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

考虑到水下机器人粘附在目标平台的过程中,需沿期望轨迹运动并精确调整姿态以保证粘附过程的可靠性和稳定性问题,设计了一种结合粘附策略的LADRC轨迹跟踪控制方法。首先,结合仿生水凝胶吸盘设计了水下粘附机器人,并建立ROV动力学和运动... 详细信息

考虑到水下机器人粘附在目标平台的过程中,需沿期望轨迹运动并精确调整姿态以保证粘附过程的可靠性和稳定性问题,设计了一种结合粘附策略的LADRC轨迹跟踪控制方法。首先,结合仿生水凝胶吸盘设计了水下粘附机器人,并建立ROV动力学和运动学模型。其次,提出水下机器人粘附在目标平台上的控制策略,设计LADRC控制器对ROV在纵垂面内的位姿进行精确控制。在实现精确轨迹跟踪基础上,按照ROV与目标平台之间的距离调整纵倾角的变化范围。仿真结果表明:所设计的控制器具有较好的鲁棒性能,能够实现对纵垂面轨迹的精确跟踪且纵倾角变化范围远小于±5°。实验结果表明:本文中使用的仿生水凝胶吸盘能够保证ROV可靠地粘附在目标平台上,所设计的控制器能够使ROV按照所设定的期望轨迹运行,且纵倾角始终保持在±5°的范围内变化,进而说明了实际作业环境中所提粘附策略的可行性。

关键词： ROV LADRC 粘附水凝胶阵列式吸盘轨迹跟踪

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水下仿生翼型设计及其水动力性能研究

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兵器装备工程学报 2025年第2期46卷 136-144页

作者：赵长青王梦豪李健许昊孙铁志大连理工大学船舶工程学院辽宁大连116024 中国船舶集团有限公司第七〇五研究所西安710077 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

为了提升水翼的水动力性能,采用座头鲸鳍肢前缘波状结构作为设计参考,通过函数模型表达前缘型线,并结合新型翼型剖面,设计出一种新型仿生水翼模型。通过水洞试验,测量了仿生水翼和典型水翼的水动力性能,并采用数值仿真方法揭示了仿生水... 详细信息

为了提升水翼的水动力性能,采用座头鲸鳍肢前缘波状结构作为设计参考,通过函数模型表达前缘型线,并结合新型翼型剖面,设计出一种新型仿生水翼模型。通过水洞试验,测量了仿生水翼和典型水翼的水动力性能,并采用数值仿真方法揭示了仿生水翼的增升减阻机理。试验结果表明:在雷诺数1.8×10^(5)至3.0×10^(5)范围内,仿生水翼展现出较为明显的增升减阻优势,其中升力性能最高提升14%,阻力性能最大优化47%。进一步深入分析数值结果并对比表面压力及流场结构可视化发现,与典型水翼相比,仿生水翼吸力面的低压峰值较高,前缘波状结构维持的高动量区显著减少了流动分离面积。此外,前缘型线的优化减少了由翼尖涡引起的诱导阻力,从而显著提升了水翼水动力性能。

关键词：仿生水翼增升减阻流动分离翼尖涡

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基于折纹管的捕获器设计与冲击响应分析

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强度与环境 2025年第1期52卷 42-47页

作者：明世朝周益典牛飞姚重阳杨东生许俊伟宋志博严旭中国运载火箭技术研究院北京100076 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116023

火工连接装置是舱段分离常用的点式分离装置,为保护舱内仪器不被分离后的螺栓损坏,需安装捕获器装置以捕获高速飞行下的螺栓。常用的捕获器存在捕获器断裂且螺栓飞出的风险,究其原因是分离后螺栓的冲击能量未被有效的耗散。为此,本文基... 详细信息

火工连接装置是舱段分离常用的点式分离装置,为保护舱内仪器不被分离后的螺栓损坏,需安装捕获器装置以捕获高速飞行下的螺栓。常用的捕获器存在捕获器断裂且螺栓飞出的风险,究其原因是分离后螺栓的冲击能量未被有效的耗散。为此,本文基于折纹管优异的吸能性能,提出了一种包含折纹管结构的新型捕获器。通过仿真分析得知,折纹管捕获器可通过发生钻石模式来耗散螺栓冲击能量,有效降低了捕获器外侧壳体的冲击响应。此外,经过捕获器关键参数分析后发现,折纹管的折角与厚度等参数的最佳取值与螺栓冲击速度紧密相关。

关键词：折纹管捕获器冲击响应

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船舶结构NURBS等几何参数化水平集拓扑优化方法

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船舶力学 2025年第4期29卷 610-618页

作者：汪雪良陈帅刘辉张世林李政杰李飞赵南祝雪峰中国船舶科学研究中心江苏无锡214082 深海技术科学太湖实验室江苏无锡214082 武汉大学土木建筑工程学院武汉430072 大连理工大学运载工程与力学学部辽宁大连116024 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

针对复杂船舶结构“几何建模–结构分析–优化设计”相互割裂,交互繁琐低效,以及传统拓扑优化方法难于实现CAD和cae无缝融合等问题,本文提出基于非均匀有理B样条(NURBS)的等几何参数化水平集结构拓扑优化方法,并用于二维和三维拓扑优化... 详细信息

针对复杂船舶结构“几何建模–结构分析–优化设计”相互割裂,交互繁琐低效,以及传统拓扑优化方法难于实现CAD和cae无缝融合等问题,本文提出基于非均匀有理B样条(NURBS)的等几何参数化水平集结构拓扑优化方法,并用于二维和三维拓扑优化。对于三维复杂结构,将船舶结构数模浸入到三变量NURBS三维实体结构中,然后通过光线追踪算法来快速确定设计域、边界和载荷施加区域的相关单元、控制点等几何信息,进而建立基于NURBS和浸入方法的等几何参数化水平集拓扑优化方法。该方法克服了传统的等几何拓扑优化受限于规则NURBS拓扑的限制,可处理复杂CAD模型。数值算例表明相较于传统的等几何SIMP方法,该算法计算效率可提升30%以上。

关键词：等几何分析拓扑优化参数化水平集 NURBS 船舶结构

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