检索结果-内蒙古大学图书馆

岩土力学 2025年第2期46卷 665-672页

作者：邵龙潭唐孝强郭晓霞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 大连理工大学工程力学系辽宁大连116024

将数字图像测量技术应用于常规土工三轴试验,成功解决了传统变形测量中的诸多难题,显著提升了测量精度与效率。但高像素图像中灰度阶层的多样性和渐变性使得梯度迭代计算变得复杂,角点附近存在多个潜在的角点候选位置,直接影响了亚像素... 详细信息

将数字图像测量技术应用于常规土工三轴试验,成功解决了传统变形测量中的诸多难题,显著提升了测量精度与效率。但高像素图像中灰度阶层的多样性和渐变性使得梯度迭代计算变得复杂,角点附近存在多个潜在的角点候选位置,直接影响了亚像素角点定位精度。为了解决亚像素角点检测算法的定位偏差问题,针对已研发的土工三轴试验试样全表面变形数字图像测量系统,提出了基于角点相关匹配识别的亚像素角点检测方法。该方法首先运用Harris检测算法从原始图像中提取整像素角点坐标,随后以这些角点为中心构建固定尺寸的灰度子区。通过子区间的相关匹配迭代处理,获取了初始整像素角点在变形后的亚像素级位移。在模拟试样仿射变形试验中,改进后的算法在继承角点特征稳健识别的基础上,具有良好的仿射不变性,平均绝对误差降低了80.5%,大幅度提高了三轴试验试样全表面变形测量精度。

关键词：角点相关匹配数字图像测量定位偏差灰度子区

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基于等效接触的电池包碰撞高效高保真建模方法

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计算力学学报 2025年

作者：倪炀李刚曾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

新能源汽车动力电池包是一个复杂的系统，其高效高保真建模是研究碰撞问题的迫切需要。本文建立了动力电池包的混合降阶电池包模型，即中心区域精细建模，基于集中质量法以质心替代其它部位，采用简单连接-接触方法完成建模；与精细全... 详细信息

新能源汽车动力电池包是一个复杂的系统，其高效高保真建模是研究碰撞问题的迫切需要。本文建立了动力电池包的混合降阶电池包模型，即中心区域精细建模，基于集中质量法以质心替代其它部位，采用简单连接-接触方法完成建模；与精细全模型相比，最大应力误差相对较小，计算效率提高约3.5倍。通过进一步考虑边界接触的影响，提出了基于等效接触的质心模组结构模型。相比混合降阶模型，质心模组结构模型的碰撞位移和最大应力更接近精细全模型。最后，针对质心模组结构模型进行了冲击响应分析，并对比精细全模型碰撞中心点及冲击物的行为，结果表明两种模型响应曲线趋势一致，且误差较小，进一步验证了模型的可行性。

关键词：动力电池包混合降阶简化模型质心模组结构模型底部碰撞

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表面织构对气体润滑承载的作用机理和性能影响研究

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计算力学学报 2025年第1期42卷 1-7页

作者：李钦谷俊峰李征阮诗伦申长雨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

气体润滑轴承由于其低摩擦、无污染、回转精度高等优点在超高速、精密仪器设备得到了日益广泛的应用,但较低的承载力严重制约了其发展和应用。表面织构设计是提升气体润滑轴承承载能力的有效途径之一,但其作用机理和影响规律尚不清晰。... 详细信息

气体润滑轴承由于其低摩擦、无污染、回转精度高等优点在超高速、精密仪器设备得到了日益广泛的应用,但较低的承载力严重制约了其发展和应用。表面织构设计是提升气体润滑轴承承载能力的有效途径之一,但其作用机理和影响规律尚不清晰。本文基于求解N-S方程分析了表面织构对于气体润滑承载的作用机理,并研究了表面织构尺寸参数和底部形状对于承载力的影响规律。通过数值实验发现,随着摩擦面的高速运动,当气体流过矩形织构时,由于惯性的存在,在织构处会产生非对称涡流。合理的涡流大小与位置是提升承载力的关键,且随着织构深度、壁面移动速度增加,非对称涡流在气膜发散处从无到有,再逐渐增大并向收敛处移动,承载力则先增大后减小,存在最佳设计尺寸。壁面移动速度越大、气膜厚度越小,对应的最佳织构深度越小。同时,对于织构底部形状的研究发现非对称三角形底部形状会获得更利于提升承载力的涡流,且对于固定织构最大深度,壁面移动速度越大,最优三角形底部形状的顶点越向收敛处移动,拓扑优化的形状也进一步验证了这一结果。本文的研究结果将为气体润滑性能提升与织构设计提供参考。

关键词：表面织构尺寸优化非对称织构承载力气体润滑

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基于共旋坐标法的海洋柔性管缆动力学分析

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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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车-轨-桥耦合系统随机动力学高效分析的直接概率积分法

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计算力学学报 2025年

作者：包英杰闫凯秀刘祥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福建理工大学土木工程学院

在桥梁上行驶的列车与轨道共同构成车-轨-桥耦合系统，会受到轨道不平顺和极端地震荷载等随机源的影响，引发列车脱轨风险。本文考虑轨道不平顺和地震动的随机不确定性，提出了车-轨-桥耦合系统随机动力学高效分析的直接概率积分法，实... 详细信息

在桥梁上行驶的列车与轨道共同构成车-轨-桥耦合系统，会受到轨道不平顺和极端地震荷载等随机源的影响，引发列车脱轨风险。本文考虑轨道不平顺和地震动的随机不确定性，提出了车-轨-桥耦合系统随机动力学高效分析的直接概率积分法，实现耦合系统随机动力响应和行车安全概率安全评定。首先，建立三维车-轨-桥耦合系统随机动力学模型，开展轨道不平顺和近断层随机地震动不确定性量化与表征。其次，基于概率守恒原理的积分表述，导出了刻画随机不确定性在耦合系统中传播的概率密度积分方程。通过联立耦合系统动力学方程和概率密度积分方程，发展了三维车-轨-桥耦合系统随机动力学高效分析的直接概率积分法。将脱轨系数作为行车安全评价准则，建立列车过桥安全极限状态函数，实现了列车过桥可靠性评定。最后，通过数值算例论证了提出方法的精度和效率，揭示了列车脱轨概率与地震动强度之前的非线性关系，并探究了近断层地震动速度脉冲对列车脱轨概率的影响规律。

关键词：车-轨-桥耦合系统多源随机性随机过程动力可靠度脱轨概率直接概率积分法

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概率守恒原理的历史起源与发展现状

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力学与实践 2025年第2期47卷 456-465页

作者：杨迪雄陈国海李辉大连理工大学工程力学系辽宁大连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

随机事件的不确定性传播与演化都遵循概率守恒原理,它是与能量守恒原理和质量守恒原理一样基本的、自然界遵守的普遍规律。随机力学涵盖随机结构分析、随机振动、可靠性评价、可靠性优化设计和随机最优控制等内容,而概率守恒原理在其中... 详细信息

随机事件的不确定性传播与演化都遵循概率守恒原理,它是与能量守恒原理和质量守恒原理一样基本的、自然界遵守的普遍规律。随机力学涵盖随机结构分析、随机振动、可靠性评价、可靠性优化设计和随机最优控制等内容,而概率守恒原理在其中起着根本性、决定性的作用。随机静、动力系统的一对概率密度积分方程是刻画随机性传播与演化的统一基本方程。本文论述概率守恒原理的历史起源和发展现状,追溯其在统计物理中的起源,阐述其在概率论、随机力学中的发展状况。而且,从概率守恒原理推导建立时间-空间域的概率密度积分方程,并介绍概率密度积分理论和直接概率积分法的基本思想,及其在静动力系统随机响应与结构可靠度分析和可靠性优化设计方面的研究进展,旨在推动随机力学的科研和教学。

关键词：随机力学概率守恒原理直接概率积分法历史起源研究进展

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去除表面凸小特征的四面体网格质量优化算法

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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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关节软骨区域性压缩松弛行为差异及黏弹性本构模型

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医用生物力学 2025年第02期40卷 435-440页

作者：李姮于胜波张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医科大学解剖学教研室

目的研究不同应变率下膝关节不同区域软骨的压缩松弛行为，构建各区域软骨的黏弹性力学本构，为软骨相关疾病预防、软骨修复材料研发提供参考。方法对比格犬膝关节软骨进行区域划分，通过万能试验机测试各区域软骨在不同加载应变率下... 详细信息

目的研究不同应变率下膝关节不同区域软骨的压缩松弛行为，构建各区域软骨的黏弹性力学本构，为软骨相关疾病预防、软骨修复材料研发提供参考。方法对比格犬膝关节软骨进行区域划分，通过万能试验机测试各区域软骨在不同加载应变率下的单轴非围限压缩松弛性能，并构建本构模型。结果软骨表现出明显的应力衰减，归一化应力降幅随着应变率的增加而显著增加，胫骨外侧中心平台软骨在应变率5×10-4s-1时归一化应力降幅为19%,应变率5×10-2s-1时归一化应力降幅增加至69%,各应变率下松弛平衡应力几乎持平。建立各区域软骨的Ogden-Prony黏弹性模型，拟合度R2>0.98。结论膝关节软骨在松弛试验中表现出显著的黏弹性响应，其压缩松弛性能具有率相关性和区域相关性，Ogden-Prony黏弹性模型能够反映软骨应变率依赖的应力松弛行为。

关键词：关节软骨应力松弛应变率区域相关性本构模型

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快速优化薄板中各向异性材料分布的等效变形模量算法

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航空学报 2024年第10期45卷 205-224页

作者：许敉毛泽钡王博李桐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

各向异性材料广泛存在于各种机械设备的承重构件中。与各向同性材料不同,各向异性材料中不同材料相的分布和方向,可以根据载荷条件调整承重构件的力学性能。本文提出了一种各向异性材料分布的优化方法,即等效变形模量(EDM)算法,以有效... 详细信息

各向异性材料广泛存在于各种机械设备的承重构件中。与各向同性材料不同,各向异性材料中不同材料相的分布和方向,可以根据载荷条件调整承重构件的力学性能。本文提出了一种各向异性材料分布的优化方法,即等效变形模量(EDM)算法,以有效地优化各向异性薄板的承载能力。该算法实现了对薄板抗弯能力的多模态协同优化,解决了传统优化算法中特征值重叠的问题,在航空领域中将起到重要作用。以短纤维增强聚合物薄板的纤维取向优化为例,在不改变薄板质量和形状的前提下,与传统优化算法相比,EDM算法可以将临界屈曲载荷提高28.9%,将计算成本降低98.1%。此外,EDM算法还被应用于机身中形状不规则的承重构件设计中,并使其临界屈曲载荷提高27.2%~30.8%。

关键词：特征值等效变形模量多模态协同优化材料分布屈曲分析

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数据驱动的曲面构件形状-拓扑协同优化方法

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航空学报 2024年第2期45卷 275-286页

作者：高天贺田阔黄蕾张澍李增聪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

针对紧凑设计空间下曲面构件极致轻量化需求,提出一种数据驱动的曲面构件形状-拓扑协同优化方法,主要包括离线、在线和更新3个阶段。离线阶段中,首先通过拉丁超立方采样方法在设计空间内采样,并利用网格变形技术进行参数化建模,获得样... 详细信息

针对紧凑设计空间下曲面构件极致轻量化需求,提出一种数据驱动的曲面构件形状-拓扑协同优化方法,主要包括离线、在线和更新3个阶段。离线阶段中,首先通过拉丁超立方采样方法在设计空间内采样,并利用网格变形技术进行参数化建模,获得样本点对应的网格模型。然后对上述网格模型分别进行拓扑优化,获得优化后的应变能。基于上述步骤获得的样本数据,训练径向基函数代理模型,其中形状设计变量为输入,拓扑优化获得的应变能为输出。在线阶段中,将基于离线阶段获得的代理模型开展优化设计,采用协方差矩阵自适应进化策略来提高优化效率。更新阶段中,计算代理模型优化结果的真实响应,并将其加入样本数据集进行代理模型更新。最后,通过简支梁和航天器舱门算例开展算法验证。结果表明相比针对固定形状获得的拓扑优化结果,提出方法优化获得的应变能结果分别降低了20.08%和37.93%,表明提出方法具有更优的设计能力。

关键词：形状-拓扑协同优化网格变形数据驱动曲面构件径向基函数

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