检索结果-内蒙古大学图书馆

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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爆炸冲击测试信号的滤波算法研究

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爆破 2023年第3期40卷 191-198页

作者：周德政李晓杰王宇新王健闫鸿浩王小红大连理工大学工程力学系大连116024 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室大连116024

爆炸试验采集的冲击载荷测试信号总是叠加不同程度的噪声干扰,为了精确分析这些试验测试数据传递的爆炸冲击载荷变化规律,在真空爆炸容器内针对不同装药量和不同真空环境设计了四组爆炸冲击载荷测试实验,并将采集到的冲击载荷数据同时... 详细信息

爆炸试验采集的冲击载荷测试信号总是叠加不同程度的噪声干扰,为了精确分析这些试验测试数据传递的爆炸冲击载荷变化规律,在真空爆炸容器内针对不同装药量和不同真空环境设计了四组爆炸冲击载荷测试实验,并将采集到的冲击载荷数据同时应用傅里叶滤波算法和中位值平均滤波算法处理处理分析。通过将两种滤波算法处理的冲击载荷P-t曲线与原始冲击载荷P-t曲线对比发现:傅里叶滤波算法是对信号的一种全局分析,可提取函数在整个频率轴上的频率信息,却不能反映信号在局部时间范围内的特征,虽然处理速度较快,但对于特征参数的保留误差较大,直接应用于爆炸冲击载荷测试信号的滤波处理的效果不太理想。中位值平均滤波算法处理的爆炸冲击载荷信号与原始冲击载荷时程曲线的契合度更高,能清晰地反映出爆炸容器内的冲击载荷随时间的变化细节,且提取的特征参数误差较小,展现出对于爆炸冲击载荷信号的处理分析更高的可靠性,可以为爆炸试验的深入研究提供更直观的参考。

关键词：滤波处理爆炸试验傅里叶算法中位值平均滤波算法冲击载荷

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考虑平稳随机响应的显式结构拓扑优化

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计算力学学报 2023年第4期40卷 505-513页

作者：李佳霖张有为张维声郭杏林郭旭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 大连理工大学宁波研究院宁波315016

随机载荷是工程结构在服役中经常承受的一种复杂的载荷形式,通常采用统计学特性对其进行描述。对随机载荷作用下的结构进行拓扑优化设计是一项极具挑战性的工作,其主要难点在于,(1)传统隐式拓扑优化方法的设计变量数巨大,且用于结构动... 详细信息

随机载荷是工程结构在服役中经常承受的一种复杂的载荷形式,通常采用统计学特性对其进行描述。对随机载荷作用下的结构进行拓扑优化设计是一项极具挑战性的工作,其主要难点在于,(1)传统隐式拓扑优化方法的设计变量数巨大,且用于结构动态性能拓扑优化问题时存在虚假模态等数值不稳定问题;(2)对结构的随机动力响应统计量及其灵敏度进行计算需要极大的计算量;(3)隐式拓扑优化框架下的分析模型与优化模型强耦合,导致结构有限元模型具有极高的自由度,进一步加剧了上述困难。本文基于移动可变形组件框架和虚拟激励法理论,提出了一种平稳随机载荷作用下结构的显式拓扑优化设计方法。通过将一系列可移动和可变形的结构组件作为优化的基础单元,实现了使用少量设计变量描述结构拓扑构型的目的。采用虚拟激励法、自由度删除技术和模态位移法有效降低了对结构进行随机振动分析和灵敏度分析的计算量。在此基础上,以结构柔顺度的标准差为目标函数、以设计域内实体材料的体积为约束条件,实现了限带白噪声作用下结构的拓扑优化设计,并通过数值算例验证了本文方法的有效性。

关键词：拓扑优化移动可变形组件法(MMC) 自由度删除技术虚拟激励法平稳随机响应

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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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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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非Lévy型正交各向异性开口圆柱壳屈曲问题的辛叠加解析解

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应用数学和力学 2023年第12期44卷 1428-1440页

作者：刘明峰徐典倪卓凡李逸豪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

该文基于笔者提出的辛叠加方法得到了经典解法难以直接获得的典型非Lévy型正交各向异性开口圆柱壳屈曲问题的解析解.首先,基于Donnell薄壳理论建立了正交各向异性开口圆柱壳屈曲问题的Hamilton体系控制方程,然后将非Lévy型边... 详细信息

该文基于笔者提出的辛叠加方法得到了经典解法难以直接获得的典型非Lévy型正交各向异性开口圆柱壳屈曲问题的解析解.首先,基于Donnell薄壳理论建立了正交各向异性开口圆柱壳屈曲问题的Hamilton体系控制方程,然后将非Lévy型边界下的原问题拆分为两个子问题,在Hamilton体系下利用分离变量和辛本征展开等数学手段对子问题进行求解,最后基于原问题边界条件,通过子问题解的叠加求得原问题的解析解.数值算例表明,辛叠加解析解与有限元数值解结果吻合良好.同时,定量研究了长度和厚度等参数对屈曲载荷的影响.相比于半逆解法等传统解析方法,辛叠加方法基于严格的数学推导,无需假定解的形式,可以获得更多类似问题的解析解.

关键词：正交各向异性开口圆柱壳屈曲辛叠加方法解析解

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异种金属爆炸焊接的研究与发展

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爆破 2023年第2期40卷 145-153页

作者：陈松李晓杰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

爆炸焊接是一项以炸药为能源实现同种或异种材料固态连接的工艺,高效快捷、经济实用,能够实现大面积焊接及异种材料结合,在层状金属复合材料制备中得到广泛应用。为阐明异种金属材料爆炸焊接的相关研究与发展,回顾了爆炸焊接相关的概念... 详细信息

爆炸焊接是一项以炸药为能源实现同种或异种材料固态连接的工艺,高效快捷、经济实用,能够实现大面积焊接及异种材料结合,在层状金属复合材料制备中得到广泛应用。为阐明异种金属材料爆炸焊接的相关研究与发展,回顾了爆炸焊接相关的概念和基本原理。通过对焊接窗口理论的介绍,指出了在四个界限围成的焊接窗口内选择爆炸焊接参数,可获得较为优质的波纹。基于国内外研究现状,从爆炸焊接界面组织和力学性能、热处理对界面组织的影响、结合界面的影响因素三个方面,对爆炸焊接界面的相关研究进行了详细的论述。研究发现:界面结合处常出现裂纹、绝热剪切带及金属间化合物等缺陷,可通过热处理、中间层使用、气体保护爆炸焊接等方法改善,但其形成机理及控制途径仍需进一步深入研究。此外,现阶段的数值模拟以SPH方法为主,经对比分析,该法能够有效模拟结合界面以及射流,但也存在模拟过程单一的不足,而且关于界面波的形成机理尚不清晰,因此,需建立科学完善的界面成波机理以及系统全面的数值模拟流程。随着新材料的不断涌现,爆炸焊接技术将会在更多领域持续发挥重要作用。

关键词：爆炸焊接焊接参数金相组织成波机理数值模拟

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混合边界约束下矩形薄板自由振动问题的有限积分变换解

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应用数学和力学 2023年第9期44卷 1112-1121页

作者：李逸豪徐典陈一鸣安东琦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

解析解可以作为经验公式以及数值方法对比的基准、快速参数分析和优化的工具以及实验设计的理论依据,具有独特的研究价值,而传统解析方法(如Lévy解法)只能求解对边简支板壳的力学问题,对于复杂边界约束下的板壳力学问题难以获得解... 详细信息

解析解可以作为经验公式以及数值方法对比的基准、快速参数分析和优化的工具以及实验设计的理论依据,具有独特的研究价值,而传统解析方法(如Lévy解法)只能求解对边简支板壳的力学问题,对于复杂边界约束下的板壳力学问题难以获得解析解.笔者等近年来发展了板壳力学问题的有限积分变换法,实现了非Lévy型板壳力学问题的求解,但仍无法直接求解由混合边界约束引起的板壳高阶偏微分方程复杂边值问题.该文首次结合有限积分变换与子域分解方法,实现了混合边界约束下矩形薄板自由振动问题的解析求解.首先根据混合边界约束将矩形板拆分为两部分,然后通过有限积分变换法对两部分分别进行求解,最后引入连续性条件,获得了原问题的解析解.以工程中常见的边缘点焊悬臂板为背景,具体分析了一边固支-简支混合约束、其余三边自由的矩形薄板自由振动问题,获得的固有频率和振型结果均与有限元数值解及文献结果高度吻合,验证了该文推导和结果的准确性.有限积分变换法的求解从基本控制方程出发,无需预先假设解的形式,因此是一种严格的分析方法,可以广泛求解以板壳力学问题为代表的高阶偏微分方程复杂边值问题.

关键词：有限积分变换法混合边界约束矩形薄板自由振动解析解

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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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