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 37-43页

作者：孙晓旭柯旺赵岩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 大连理工大学宁波研究院宁波315016

海洋柔性结构的运动往往随着开采深度和离岸距离的增加而不断增大,这种大幅度的往复运动使得结构危险点极易发生疲劳损伤,显著增加了失效的风险。本文考虑海洋柔性管缆大位移、大旋转和小应变的几何非线性,基于共旋坐标法开展了结构动... 详细信息

海洋柔性结构的运动往往随着开采深度和离岸距离的增加而不断增大,这种大幅度的往复运动使得结构危险点极易发生疲劳损伤,显著增加了失效的风险。本文考虑海洋柔性管缆大位移、大旋转和小应变的几何非线性,基于共旋坐标法开展了结构动力学分析。首先,基于共旋坐标法建立了柔性管缆的基本运动方程;其次,根据Morison方程计算水动力效应得到海洋柔性管缆的运动方程,并应用Newton-Raphson法结合HHT法进行求解;最后,在数值算例中将本文方法与商业软件分析结果进行对比,表明本文提出的方法能够有效用于海洋柔性管缆的非线性动力学分析。

关键词：海洋柔性管缆非线性动力分析共旋坐标法 Morison方程随机波浪载荷

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核反应堆内高温条件下膨胀对控制棒下落的影响分析

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核动力工程 2024年第5期45卷 108-114页

作者：陈昌义席炎炎鲁亚恒吴炫龙吴锋中广核研究院有限公司广东深圳518000 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

核反应堆内的高温环境会导致控制棒组件产生热膨胀现象,进而影响控制棒组件的下落时间。为研究热膨胀对控制棒组件下落的影响,建立考虑膨胀变形的控制棒下落流固耦合模型,求解控制棒组件下落过程的动力学方程。采用有限元对导向管和控... 详细信息

核反应堆内的高温环境会导致控制棒组件产生热膨胀现象,进而影响控制棒组件的下落时间。为研究热膨胀对控制棒组件下落的影响,建立考虑膨胀变形的控制棒下落流固耦合模型,求解控制棒组件下落过程的动力学方程。采用有限元对导向管和控制棒进行稳态热力耦合分析,得到高温条件下控制棒和导向管的膨胀变形。基于所建立模型比较考虑热膨胀和不考虑热膨胀条件下控制棒的下落动力学过程。分析结果表明,热膨胀现象延迟了控制棒整体下落时间,但对控制棒进入缓冲段入口的时间影响较小,因此在一般情况下热膨胀对落棒时间的影响可以忽略,但在工程中仍需要重视控制棒膨胀引起的后果。本文研究结果对控制棒结构设计以及控制棒堆内落棒时间分析有重要意义。

关键词：控制棒下落热膨胀有限元流固耦合

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嵌入式复合材料结构电池的弯曲和压缩性能研究

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实验力学 2024年第5期39卷 560-570页

作者：尚余祥王晓晨毛芮任智猛雷振坤白瑞祥工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室大连理工大学工程力学系

复合材料结构电池作为一种新型储能方式在航空航天、交通运输等领域具有潜在的应用前景。本文采用真空辅助树脂传递成型工艺将软包电池嵌入到复合材料层压板中，制备出复合材料结构电池，根据ASTM测试标准开展了弯曲和压缩试验研究。三... 详细信息

复合材料结构电池作为一种新型储能方式在航空航天、交通运输等领域具有潜在的应用前景。本文采用真空辅助树脂传递成型工艺将软包电池嵌入到复合材料层压板中，制备出复合材料结构电池，根据ASTM测试标准开展了弯曲和压缩试验研究。三点弯曲测试表明，相较于层压板而言，复合材料结构电池的弯曲强度和杨氏模量分别下降了57.1%和35.2%,其弯曲破坏造成较大范围内的纤维断裂和分层；压缩测试表明，相较于层压板而言，复合材料结构电池的弯曲强度和杨氏模量分别下降了37.6%和11.0%,其压缩破坏在电池/复合材料界面产生横向贯穿裂纹。复合材料结构电池在弯曲和压缩破坏后的充电时间都会减少，但充电容量、放电时间、放电容量未发生明显变化。同软包电池相比，复合材料结构电池具有稳定的电学性能和可靠的力学性能，可以出色稳定地发挥结构承载与电能存储的作用。

关键词：复合材料结构电池电学性能弯曲性能压缩性能

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考虑形变的Ⅳ型储氢瓶含初始缺陷内胆坍塌分析

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计算力学学报 2025年第2期42卷 169-175页

作者：娄雪莹王奕元郭宇鸿谢艳芝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全国重点实验室大连116024

建立了Ⅳ型储氢瓶含初始缺陷塑料内胆筒身段坍塌失稳的有限元模型,考虑了Ⅳ型储氢瓶快速减压过程中内胆变形对塑料内胆所受内外压差的影响,对含初始缺陷的塑料内胆在快速减压时的坍塌失稳情况进行了有限元分析。在此基础上,探究了初始... 详细信息

建立了Ⅳ型储氢瓶含初始缺陷塑料内胆筒身段坍塌失稳的有限元模型,考虑了Ⅳ型储氢瓶快速减压过程中内胆变形对塑料内胆所受内外压差的影响,对含初始缺陷的塑料内胆在快速减压时的坍塌失稳情况进行了有限元分析。在此基础上,探究了初始压力、气瓶排气速率、最终压力等关键因素对内胆坍塌临界压力及坍塌程度的影响。结果表明,相同排气速率下,瓶内初始压力越大,内胆坍塌临界压力越大;随着排气速率不断增加,内胆坍塌临界压力的增加量不断减小,当排气速率超过某个临界值时,内胆坍塌压力的大小与排气速率无关;最终压力越大,内胆的变形程度越小,内胆越不易坍塌。

关键词： Ⅳ型储氢气瓶塑料内胆坍塌失稳有限元分析

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三维波纹型可延展结构振动特性的辛分析

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计算力学学报 2024年第2期41卷 275-282页

作者：姜宇王博张博涵陈飙松邓子辰西北工业大学工程力学系西安710072 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

基于三维组装技术的可延展结构具备优异的延展性和可调控性,使其成功应用于各类可延展电子器件的制备中。为了评估该类电子器件的稳定性,本文研究三维波纹型可延展结构的振动行为。首先,基于非线性的Euler-Bernoulli梁理论、Kelvin-Voig... 详细信息

基于三维组装技术的可延展结构具备优异的延展性和可调控性,使其成功应用于各类可延展电子器件的制备中。为了评估该类电子器件的稳定性,本文研究三维波纹型可延展结构的振动行为。首先,基于非线性的Euler-Bernoulli梁理论、Kelvin-Voigt粘弹性理论和考虑压电材料的表面压电效应,建立三维波纹结构的理论分析模型;其次,基于能量原理和扩展拉格朗日运动原理,推导出该结构的动力学控制方程;然后采用二级四阶辛Runge-Kutta求解该动力学方程。通过数值仿真实验验证了辛算法的优越性,同时,还发现随着三维波纹型可延展结构外界激励及其结构参数的变化,该结构的振动特性会从倍周期向分岔和混沌转化;本文结果为三维波纹型可延展结构的优化设计及应用提供理论基础。

关键词：可延展结构屈曲辛Runge-Kutta 压电薄膜

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空间刚架的拓扑-截面形状协同优化

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力学学报 2025年第4期57卷 937-947页

作者：王聪磊杜宗亮张志博郭旭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 中国航发沈阳发动机研究所沈阳110015

刚架结构常见于建筑学、土木工程等领域,其设计通常伴随着结构减重与力学性能提升的双重需求.为实现以上设计目标,结构优化方法被广泛采纳,并用于解决刚架结构的形状与拓扑优化问题.基结构法是研究离散桁架或刚架结构优化的基本方法,在... 详细信息

刚架结构常见于建筑学、土木工程等领域,其设计通常伴随着结构减重与力学性能提升的双重需求.为实现以上设计目标,结构优化方法被广泛采纳,并用于解决刚架结构的形状与拓扑优化问题.基结构法是研究离散桁架或刚架结构优化的基本方法,在此基础上,节点移动基结构法被提出并有效扩展了传统方法的设计空间.然而,当前节点移动基结构法的相关研究均基于圆形梁截面,并未考虑梁截面形状的优化以及不规则截面形状引起的主方向设计问题.因此,文章基于罗德里格斯旋转以及离散截面形状优化方法,提出了一种空间刚架的拓扑-截面形状协同优化方法.该方法解决了节点移动引起的梁截面主方向自适应更新问题,通过引入转角设计变量扩展了节点移动基结构法这一设计框架.本方法还考虑了不同截面形状梁在抗弯与抗扭性能方面的差异,可实现多种梁截面形状的自动选择,从而保证复杂工况下材料的有效利用.数值算例表明,通过结构拓扑与截面形状的协同优化,可以获得性能更为优异的空间刚架构型.

关键词：拓扑优化梁单元移动节点截面形状主方向

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基于辛叠加方法的正交各向异性矩形悬臂薄板受迫振动解析解

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应用数学和力学 2024年第9期45卷 1117-1132页

作者：王森林李进宝马红艳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

基于辛叠加方法研究了正交各向异性矩形悬臂薄板在谐载载荷作用下的受迫振动问题.首先从薄板受迫振动的基本方程出发,将问题导入到Hamilton体系,并将原问题拆分为若干子问题,然后在辛空间中利用分离变量和本征展开方法推导出子问题的解... 详细信息

基于辛叠加方法研究了正交各向异性矩形悬臂薄板在谐载载荷作用下的受迫振动问题.首先从薄板受迫振动的基本方程出发,将问题导入到Hamilton体系,并将原问题拆分为若干子问题,然后在辛空间中利用分离变量和本征展开方法推导出子问题的解析解,最后通过叠加求解出悬臂薄板受迫振动的解析解.辛叠加方法的主要优点是经过逐步严格推导获得解析解,不需要对解的形式做任何假设,突破了传统半逆解法的限制.算例针对不同谐载载荷情况进行了数值计算,并将该文方法与有限元方法获得的结果进行比较,验证了该文方法的可靠性和精确性.

关键词：辛叠加方法正交各向异性薄板解析解受迫振动

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含切口的压电准晶组合结构界面断裂分析的辛-等几何耦合方法

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应用数学和力学 2024年第2期45卷 144-154页

作者：杨震霆王雅静聂雪阳徐新生周震寰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

发展了一种适用于含有切口的压电准晶/压电晶体/弹性体三材料组合结构界面断裂问题的高精度的半数值半解析方法.首先,通过引入Hamilton体系建立了三材料组合结构的Hamilton对偶方程,将原问题在传统Lagrange体系下的高阶偏微分控制方程... 详细信息

发展了一种适用于含有切口的压电准晶/压电晶体/弹性体三材料组合结构界面断裂问题的高精度的半数值半解析方法.首先,通过引入Hamilton体系建立了三材料组合结构的Hamilton对偶方程,将原问题在传统Lagrange体系下的高阶偏微分控制方程转化为低阶常微分方程组.其次,通过分离变量法求解问题对应的辛本征值和本征解,将各物理场变量利用辛级数展开形式表示.最后,将辛级数与等几何分析方法相结合,获得了辛-等几何耦合列式,直接求得切口尖端附近奇异物理场及其强度因子的解析表达式.

关键词：准晶体压电材料等几何分析 Hamilton体系 V形切口界面断裂

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随机声子晶体不确定性分析的直接概率积分法

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计算力学学报 2023年第5期40卷 701-709页

作者：李骜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大连116024

由于制造工艺存在大量不确定因素,声子晶体材料属性不可避免地具有随机不确定性,使得声子晶体的物理响应呈现随机性,进而对声子晶体的减振降噪性能造成不利影响。如果采用传统的蒙特卡洛方法对随机声子晶体的物理响应进行不确定性量化,... 详细信息

由于制造工艺存在大量不确定因素,声子晶体材料属性不可避免地具有随机不确定性,使得声子晶体的物理响应呈现随机性,进而对声子晶体的减振降噪性能造成不利影响。如果采用传统的蒙特卡洛方法对随机声子晶体的物理响应进行不确定性量化,则计算代价昂贵。为此,本文基于高效的直接概率积分法对含随机材料参数的声子晶体开展不确定性量化研究。首先,在直接概率积分法框架下,对随机声子晶体能带结构的上下边界频率、带隙宽度和频率响应函数进行了不确定性量化,考察了随机参数大变异性对声子晶体带隙宽度的影响。然后,建立了声子晶体减振降噪可靠度计算公式,对考虑随机不确定性影响下的声子晶体减振降噪性能进行了定量评估。通过与蒙特卡洛方法比较,两个算例验证了直接概率积分法在随机声子晶体不确定性传播和减振降噪可靠性评估中的准确性和高效性。最后,基于直接概率积分法对局域共振型随机声子晶体进行了可靠度分析。结果表明,橡胶材料的随机性对局域共振型声子晶体减振降噪性能有较大影响。

关键词：声子晶体直接概率积分法可靠度概率密度函数带隙特性

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气相爆轰合成碳纳米材料的研究进展

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爆破 2024年第2期41卷 160-169页

作者：陈端花李晓杰闫鸿浩王小红王宇新大连理工大学工程力学系大连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大连116024

气相爆轰合成是一种新型的碳纳米材料制备方法,相对于其他碳纳米材料制备方法而言具有反应速度快、产物种类多、产量大、纯度高、操作简单和经济性高等优点,有利于促进碳纳米材料的工业化生产。为深入阐明气相爆轰法合成碳纳米材料的研... 详细信息

气相爆轰合成是一种新型的碳纳米材料制备方法,相对于其他碳纳米材料制备方法而言具有反应速度快、产物种类多、产量大、纯度高、操作简单和经济性高等优点,有利于促进碳纳米材料的工业化生产。为深入阐明气相爆轰法合成碳纳米材料的研究与发展状况,介绍了气相爆轰法合成所需仪器设备、实验流程、理论计算以及产物的表征方法等,整理归纳了气相爆轰法合成碳包覆纳米金属粒子、碳纳米球、碳纳米管、碳点和碳纳米胶囊等技术与方法,分析了合成产物的形貌、结构及性能特征,展望了气相爆轰下各种新型碳纳米材料的应用潜力与技术发展趋势,以期为合理设计、针对性优化、规模化合成纳米材料奠定理论基础。研究表明:爆轰合成应结合宏观的爆轰理论和微细观的粒子生长。当前借助爆轰波发动机与爆轰胞格结构研究热点,使宏观爆轰胞格与纳米材料微观合成过程构成联系是重点研究方向。然而,在研究爆轰合成粒子的生长机理时,聚集在微细尺度上的纳米粒子生长仍然也是一种跨尺度问题,有必要引入分子动力学和格子波尔兹曼计算方法加以解决。

关键词：气相爆轰合成碳纳米材料冲击波碳包覆纳米金属碳纳米胶囊

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