检索结果-内蒙古大学图书馆

工程力学 2024年

作者：于爽陈晓东季顺迎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

水下航行器在冰区上浮过程中需要向冰层施加竖向载荷将其破坏，因此结构竖向破冰载荷是水下航行器设计的重要参数。为研究冰层的竖向承载力特性，针对淡水冰层开展了冰层竖向破冰载荷的现场试验研究。本文以自然形成的平整冰层为研究对... 详细信息

水下航行器在冰区上浮过程中需要向冰层施加竖向载荷将其破坏，因此结构竖向破冰载荷是水下航行器设计的重要参数。为研究冰层的竖向承载力特性，针对淡水冰层开展了冰层竖向破冰载荷的现场试验研究。本文以自然形成的平整冰层为研究对象，采用自主设计的破冰试验装置从水下对冰层施加竖直向上的集中载荷直至冰层破坏失效。在现场试验中分别对不同厚度的冰层进行了加载，测量了每组试验的冰层表层温度并在加载过程中对压头的位移与载荷以及冰层的破坏过程进行了记录。试验结果表明：冰层在竖向载荷作用下可产生剪切和弯曲两种破坏模式；通过对试验的载荷数据进行拟合得到了冰层最大载荷与冰层厚度的幂次方经验公式；考虑冰层厚度对冰层破坏模式的影响，将冰层简化为线弹性材料，得到冰层弯曲应力与冰层厚度的平方成反比，剪切应力与冰层厚度成反比。温度会影响冰层强度特性从而对冰层破坏模式产生影响，随着温度升高，冰层的破坏模式由剪切破坏逐渐向弯曲破坏转变。

关键词：竖向载荷剪切破坏弯曲破坏冰层厚度现场试验

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基于旋转的多阶非对称机械超材料的低频宽带设计

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计算力学学报 2024年

作者：王小鹏陈文炯黎胜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

针对弹性波超材料的低频与宽带不可并存的问题，本文通过旋转构造非对称机械超材料实现低频带隙，并引入多阶进一步拓宽了低频带隙。通过利用反手性材料的节点旋转和韧带弯曲变形特征，通过韧带折叠逐步调节反四手性单胞对角线的振动体... 详细信息

针对弹性波超材料的低频与宽带不可并存的问题，本文通过旋转构造非对称机械超材料实现低频带隙，并引入多阶进一步拓宽了低频带隙。通过利用反手性材料的节点旋转和韧带弯曲变形特征，通过韧带折叠逐步调节反四手性单胞对角线的振动体大小和韧带刚度，实现多阶的非对称单胞设计，并通过对带隙上下边界的共振模态与传输特性的分析阐明了弹性波带隙的产生和变化机理。研究表明：在非对称模式下，利用手性材料的节点旋转和韧带弯曲变形特征，实现质量块的旋转共振并打开带隙，通过交替排列的2对不同质量块之间的共振叠加拓宽带隙。最后通过实验验证了所提出的非对称机械超材料具有更出色的宽带和低频隔振性能。

关键词：机械超材料非对称多阶带隙拉胀

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基于渐近分析法的复杂截面梁振动分析

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力学学报 2024年第2期56卷 494-505页

作者：宋子文孙直朱一超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 大连理工大学宁波研究院浙江宁波315016

梁结构在工程工业中发挥着重要的作用,梁的自振问题能够体现其本征动力学特性,是梁动力学分析中的基本问题.经典梁理论的提出往往基于不同的假设,文章采用渐近分析的方法,以梁的截面尺寸与长度之比为特征参数,严格地推导了三维梁结构的... 详细信息

梁结构在工程工业中发挥着重要的作用,梁的自振问题能够体现其本征动力学特性,是梁动力学分析中的基本问题.经典梁理论的提出往往基于不同的假设,文章采用渐近分析的方法,以梁的截面尺寸与长度之比为特征参数,严格地推导了三维梁结构的一维等效振动分析模型.基于梁结构几何特征的参数的引入,有助于确定梁结构应力场和位移场等物理量之间的真实量级关系.渐近分析结果表明,纯弯曲变形只是细长梁振动分析中的首阶项,对于复杂截面梁结构仍然可以使用与欧拉梁模型复杂度相似的一维等效梁模型进行振动分析.以精细三维有限元的计算结果为基准,验证了所提出的一维等效梁模型用于振动分析的准确性和有效性.一维等效梁模型可以在商业有限元软件中通过自定义截面等内嵌模块便捷地实现.对比有限元软件中多种梁单元的计算结果发现,在相似的模型复杂度下,等效模型对细长梁自振频率的分析精度与稳定性显著优于在商业有限元软件中直接选择复杂梁截面使用梁单元计算的结果.

关键词：渐近分析法复杂截面欧拉梁自由振动

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基于尾部修正蒙特卡洛方法的系泊疲劳可靠性评估

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中国造船 2024年第3期65卷 13-26页

作者：于思源武文华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 大连理工大学宁波研究院宁波315000

针对海洋平台系泊系统疲劳可靠性分析中特殊尾部特征带来的求解精度问题,开展了基于安全裕度变量极端轻尾特征的系泊系统疲劳可靠性蒙特卡洛方法研究,评估系泊缆的疲劳失效概率与安全服役寿命。该方法通过引入Weibull尾部系数对安全裕... 详细信息

针对海洋平台系泊系统疲劳可靠性分析中特殊尾部特征带来的求解精度问题,开展了基于安全裕度变量极端轻尾特征的系泊系统疲劳可靠性蒙特卡洛方法研究,评估系泊缆的疲劳失效概率与安全服役寿命。该方法通过引入Weibull尾部系数对安全裕度的尾部特征进行定量评估,实现了对经典增强蒙特卡洛方法的修正,适用于具有极端轻尾特征的安全裕度情况。对某半潜式平台的系泊系统进行疲劳可靠性分析,比较了该方法与经典EMC方法和Hermite模型的性能。结果表明,该方法预测准确、稳定,具有更高的可靠度且数值模拟次数少,时间成本低,这项研究可为海洋工程结构物的可靠性设计与评估提供有益指导。

关键词： EMC方法疲劳可靠性尾部特征 Weibull尾部系数

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基于弹性力学第一性原理的数据驱动力学建模

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计算力学学报 2024年第1期41卷 73-80页

作者：郑勇刚吴哲同张涵博刘振海叶宏飞张洪武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

提出了一种基于弹性力学第一性原理的数据驱动力学建模方法,其能够从基于弹性力学方程的数值计算结果建立简洁且能准确捕捉变形机制的力学模型。基于有限元计算得到的高精度数据和无监督数据驱动控制方程识别方法Seq-SVF,从梁的载荷和... 详细信息

提出了一种基于弹性力学第一性原理的数据驱动力学建模方法,其能够从基于弹性力学方程的数值计算结果建立简洁且能准确捕捉变形机制的力学模型。基于有限元计算得到的高精度数据和无监督数据驱动控制方程识别方法Seq-SVF,从梁的载荷和位移数据中自动识别出了Timoshenko梁形式的弯曲控制微分方程,得到了三种不同加载条件下剪切影响系数关于结构尺寸和力学参数的函数表达式。揭示了经典模型适用的加载条件,同时还给出了一种未发现的新模型。通过将基于弹性力学的第一性原理计算与数据驱动范式相结合,克服了传统建模方法的局限性和对人类经验的强依赖性,为建立简洁的力学模型提供了一种新途径。

关键词：结构力学模型数据驱动方程识别 Timoshenko梁第一性原理

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含裂纹纳米板振动问题的哈密顿体系方法

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计算力学学报 2024年第1期41卷 66-72页

作者：屈建龙周震寰徐新生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

基于裂纹处范德华力效应,采用非局部弹性理论构造纳米板模型,并通过导入哈密顿体系建立含裂纹纳米板振动问题的对偶正则控制方程组。在全状态向量表示的哈密顿体系下,将含裂纹纳米板的固有频率和振型问题归结为广义辛本征值和本征解问... 详细信息

基于裂纹处范德华力效应,采用非局部弹性理论构造纳米板模型,并通过导入哈密顿体系建立含裂纹纳米板振动问题的对偶正则控制方程组。在全状态向量表示的哈密顿体系下,将含裂纹纳米板的固有频率和振型问题归结为广义辛本征值和本征解问题。利用哈密顿体系具有的辛共轭正交关系,得到问题解的级数解析表达式。结合边界条件,得到固有频率与辛本征值的代数方程关系式,进而直接给出固有频率的表达式。数值结果表明,非局部尺寸参数和裂纹长度对纳米板振动的各阶固有频率有直接的影响。对比表明,辛方法是准确且可靠的,可为工程应用提供依据。

关键词：哈密顿体系含裂纹纳米板非局部理论振动固有频率

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姿控飞轮轴承供油器设计与精准供油分析

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计算力学学报 2024年第3期41卷 499-505页

作者：刘玉浩武洪凯张宇翔吴承伟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

姿控飞轮转子系统是飞行器飞行姿态的重要控制部件,对轴承精准润滑与供油可靠性提出了严格要求。基于固体间隙密封的反向设计原理,本文设计了一种依靠离心力自动调节轴承供油率的微型供油器,充分利用两个轴承之间的狭小空间,结构简单且... 详细信息

姿控飞轮转子系统是飞行器飞行姿态的重要控制部件,对轴承精准润滑与供油可靠性提出了严格要求。基于固体间隙密封的反向设计原理,本文设计了一种依靠离心力自动调节轴承供油率的微型供油器,充分利用两个轴承之间的狭小空间,结构简单且可靠性高。首先建立了供油速率的流固耦合理论分析模型,得到了供油速率的半解析解,研究了供油器过盈接触面的几何参数等对供油速率的影响规律,发现供油器的供油速率与供油量可以通过优化过盈配合界面的几何尺寸、表面粗糙度和过盈配合压力等来实现精确控制,供油速率与过盈接触界面名义间隙的立方和周向长度成正比,与润滑油粘度和接触面轴向宽度成反比。供油率与轴承转速的平方成正比,使得轴承在高速运转时可以自动得到足够的润滑油。此技术可以应用于航天航空器的精密姿控飞轮系统以及其他各类精密轴承转子系统的供油设计。

关键词：飞行器轴承润滑供油器姿控飞轮

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基于混合形函数和Gurtin变分原理的动力时域有限元方法

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计算力学学报 2024年第6期41卷 1012-1019页

作者：陈凤玲何宜谦于洋杨海天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

提出一种基于多项式和三角函数混合的形函数及其构造方法,结合Gurtin变分原理和加权余量法,建立了三种时域有限元方程,从而为描述变量的时变特性提供了更灵活和多样的选择。在基于增维降阶一阶动力方程的时域有限元计算中,提出了一种算... 详细信息

提出一种基于多项式和三角函数混合的形函数及其构造方法,结合Gurtin变分原理和加权余量法,建立了三种时域有限元方程,从而为描述变量的时变特性提供了更灵活和多样的选择。在基于增维降阶一阶动力方程的时域有限元计算中,提出了一种算法稳定的分析方法,当形函数形式、时间步长及节点数给定,可通过数值计算对算法的稳定性进行判定。通过算例对所提方法的有效性进行了数值验证,考虑了多项式、简谐荷载作用下常/变刚度、质量的动力问题,探讨了不同时间有限元建模方式、形函数、插值点个数、时间步长等因素对计算精度和计算效率的影响,并与解析解、Newmark法、中心差分法等进行了比较,得到了满意的结果。

关键词：动力分析混合形函数时域有限元 Gurtin变分原理加权余量法

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参变量变分原理的提出、发展与应用

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计算力学学报 2024年第1期41卷 26-39页

作者：吴承伟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

参变量变分原理及其参数二次规划算法是由钟万勰院士1985年针对弹性接触边界非线性问题首次提出来的,经过将近40年的不断发展,目前参变量变分原理已经成功应用于各个领域,其中包括弹塑性分析、接触问题、润滑力学、岩土力学、变刚度杆... 详细信息

参变量变分原理及其参数二次规划算法是由钟万勰院士1985年针对弹性接触边界非线性问题首次提出来的,经过将近40年的不断发展,目前参变量变分原理已经成功应用于各个领域,其中包括弹塑性分析、接触问题、润滑力学、岩土力学、变刚度杆系结构、先进材料性能分析、材料的蠕变与损伤、柔性结构力学和LQ最优控制等各个工程领域.本文首先回顾了参变量变分原理的起源,介绍了参变量变分原理的基本概念,然后以弹塑性分析问题为例,阐明建立参变量变分原理的理论模型以及实现数值参数二次规划求解原理,最后详细回顾了参变量变分原理的基本理论与相应数值算法在各个领域的发展及其工程应用,展示了参变量变分原理在求解各类非线性问题的特色与优势.

关键词：参变量变分原理二次规划非线性问题弹塑性接触变刚度结构

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多工况下牵引车驱动桥壳多目标优化设计

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计算力学学报 2024年第6期41卷 977-983页

作者：苏姝丹曾岩李刚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

面向牵引车双后桥平衡悬架驱动桥壳强度设计和结构轻量化问题,本文对桥壳进行多工况拓扑优化设计使高应力区材料分布更佳;建立设计变量与响应间的Kriging代理模型,以重量和最大应力为优化目标进行多目标尺寸优化,为桥壳优化问题提供一... 详细信息

面向牵引车双后桥平衡悬架驱动桥壳强度设计和结构轻量化问题,本文对桥壳进行多工况拓扑优化设计使高应力区材料分布更佳;建立设计变量与响应间的Kriging代理模型,以重量和最大应力为优化目标进行多目标尺寸优化,为桥壳优化问题提供一系列参考方案,如优化方案中桥壳本体质量降低6.5%,制动和牵引工况的最大应力降低约10%,同时焊缝疲劳寿命提升23.0%,有效满足了桥壳对疲劳强度和轻量化的设计需求。

关键词：驱动桥壳拓扑优化轻量化疲劳寿命多目标优化

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