检索结果-内蒙古大学图书馆

第七届多体系统动力学青年学者学术研讨会

作者：阚子云彭海军宋学官大连理工大学机械工程学院/高性能精密制造全国重点实验室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

轻量化、柔性化、智能化是现代多工程领域结构与机构发展的重要趋势之一。绳索作为一种典型的轻质、柔性、高承载部件,在这一发展趋势中常扮演着重要甚至难以替代的角色。然而绳索构件的大量应用也使得系统呈现出明显不同于传统结构与... 详细信息

轻量化、柔性化、智能化是现代多工程领域结构与机构发展的重要趋势之一。绳索作为一种典型的轻质、柔性、高承载部件,在这一发展趋势中常扮演着重要甚至难以替代的角色。然而绳索构件的大量应用也使得系统呈现出明显不同于传统结构与机构的特点,给系统的力学响应分析带来极大不利。多年以来,有关绳索系统的分析被各工程领域的学者所关注,取得了很多卓有成效的理论和富有特色的应用成果。但在前述轻量化、柔性化、智能化的结构与机构发展新趋势下,系统的力学特性呈现出新的特点。如随着结构设计理念的日益轻量化和材料、制造工艺水平的不断发展,系统中的绳索也越来越纤细、轻质。以往研究中主要关注的绳索自身的动力效应退居其次,取而代之的是绳索的宏观内力特性,如典型的拉压不同模量本构关系诱发的绳索松弛现象以及绳索与系统附属构件的接触、滑动、摩擦等强交互耦合作用,这些能否得到有效处理逐渐成为制约系统高效、可靠分析的新瓶颈。与此同时,绳索的大量存在常诱发几何非线性现象,这是计算力学工作者多年来所关注、可能在一定程度上认为成熟的课题,能否在适应绳索结构分析的新趋势下得到发展,也具有重要的理论和实践意义。本报告简述了报告人团队近年来在轻质绳索系统中的关键力学问题方面的工作,分别从通用绳索部件、典型绳索结构以及共性几何非线性基础理论三个方面展开,以期能够得到同行专家的交流指正。

关键词：绳索结构滑动绳索张拉整体结构共旋坐标法

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基于深度学习和遗传算法的仿调幅分解超材料骨支架反向设计

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医用生物力学 2024年第S1期39卷 637-637页

作者：王昊吕永涛大连理工大学力学与航空航天学院大连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

目的随着骨病和创伤的增加,骨支架被广泛应用于骨科领域的骨组织修复和再生。受到设计与制造的限制,大多骨支架都会产生植入后应力集中、应力遮挡等问题。因此,如何设计出与天然骨组织性能相似的骨支架以完美解决骨缺损修复问题仍具有... 详细信息

目的随着骨病和创伤的增加,骨支架被广泛应用于骨科领域的骨组织修复和再生。受到设计与制造的限制,大多骨支架都会产生植入后应力集中、应力遮挡等问题。因此,如何设计出与天然骨组织性能相似的骨支架以完美解决骨缺损修复问题仍具有一定的挑战性。方法本文结合深度学习和遗传算法反向设计出了仿调幅分解(spinodoid)超材料仿生骨支架。采用数值均一化方法计算出spinodoid超材料刚度矩阵以生成深度学习所需要的数据集。利用神经网络建立结构设计参数与刚度矩阵参数的映射关系。训练好的神经网络和遗传算法结合进行骨支架的反向设计。结果Spinodoid超材料骨支架具有良好的各向异性力学性能,其弹性模量与人体骨组织非常相似,骨支架刚度参数与目标骨组织相比的最大误差仅为4.57%,这能有效减少植入后的应力遮挡等问题;新型骨支架具有良好的可生产性,采用选择性激光熔融技术制造出来的样品在扫描电子显微镜下呈现出了较高的打印质量。结论通过结合深度学习和遗传算法反向设计出的新型结构具有良好的力学性能和可生产性,能促进骨细胞的生长和再生,可在医疗植入物和骨修复等生物医学工程领域发挥重要作用。因此,本研究可为骨支架设计开辟一条新的道路。

关键词：生物医学工程深度学习遗传算法材料仿生调幅分解可生产性打印质量骨组织

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基于DEM-SPH流固耦合的冰区船舶快速性预报

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船舶 2024年第1期35卷 70-83页

作者：吴捷刘璐田于逵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大连116024 大连理工大学船舶工程学院大连116024 中国船舶科学研究中心无锡214082 深海技术科学太湖实验室无锡214082

船舶在冰区海域中航行会受到冰水环境阻力的影响,是冰区船舶快速性研究中的重要影响因素。为合理分析冰区船舶的快速性能,该文采用基于离散元(discrete element method,DEM)和光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)... 详细信息

船舶在冰区海域中航行会受到冰水环境阻力的影响,是冰区船舶快速性研究中的重要影响因素。为合理分析冰区船舶的快速性能,该文采用基于离散元(discrete element method,DEM)和光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法的流固耦合模型模拟船舶冰区航行过程,获得不同航速下的船舶阻力和推进力,进一步计算出螺旋桨的推力、扭矩以及定速航行所需的螺旋桨转速等参数。为研究船体结构、海冰与海水之间的流固耦合作用,文中通过SPH粒子与固定粒子边界相对运动的拟合项直接计算固体与流体之间的相互作用力,建立船体结构、海冰与海水耦合的DEM-SPH模型,并基于该模型分别对船舶在冰区的航行阻力和推进力进行模拟,通过拟合的方式匹配航行阻力和推进力,并考虑尾部流场导致的船体阻力增额,从而预报船舶在特定航速下实现自航所需的螺旋桨转速。此外,文中还模拟了DTMB 5415船模在浮冰区和层冰区中航行的阻力和不同螺旋桨转速下的推力,对船模在不同工况下实现特定航速航行所需的螺旋桨转速进行了预报。计算结果表明:DEM-SPH耦合模型对船-冰、桨-冰作用中的流固耦合过程模拟效果出色,可完整描述船体及尾部伴流场对海冰的拖曳作用;通过文中所述阻力-推力模拟算例及强制力的拟合分析,所形成的基于数值模拟方法的船舶自航下螺旋桨转速预报,可为进一步的试验验证和工程应用推广奠定基础。

关键词：冰区船舶 DEM-SPH流固耦合离散元方法船体阻力螺旋桨推力

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固体推进剂成型过程的热-化-力耦合数值研究

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力学与实践 2024年

作者：黄钰棋赵红华白瑞祥雷振坤刘洋占明明大连理工大学白俄罗斯国立大学联合学院工业装备结构分析优化及CAE软件全国重点实验室大连理工大学力学与航空航天学院湖北航天化学技术研究所

针对固体推进剂固化成型过程，本文建立了热-化-力耦合模型，研究推进剂在固化升温-保温与固化完成后冷却-脱模过程中，各阶段温度、固化度以及外表面应力的分布特性。得出结果表明：推进剂固化时，内部温度与固化度由外高内低逐渐转变... 详细信息

针对固体推进剂固化成型过程，本文建立了热-化-力耦合模型，研究推进剂在固化升温-保温与固化完成后冷却-脱模过程中，各阶段温度、固化度以及外表面应力的分布特性。得出结果表明：推进剂固化时，内部温度与固化度由外高内低逐渐转变为内高外低；在固化和固化冷却阶段，外表面应力均呈现非线性增长；较高的固化保温温度能显著缩短固化时间，但同时也会加剧推进剂内部的固化度不均，增加各阶段的最大应力与脱膜后的最大变形量。

关键词：固体推进剂固化成型多场耦合数值仿真

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不确定性下Bayes-DeepONet旋转机械故障报警方法研究

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风机技术 2023年第6期65卷 54-59页

作者：赵慧君姜孝谟王志成大连理工大学运载工程与力学学部工业装备结构分析、优化与CAE软件国家重点实验室工业装备数字孪生辽宁省重点实验室大连理工大学能源与动力学院海洋能源利用与节能教育部重点实验室大连理工大学能源与动力学院

深度学习方法在旋转机械故障诊断中得到广泛应用,但现有的方法很少考虑数据和模型不确定性对诊断结果的影响,以致于实际应用中模型的泛化能力不足,精度无法保证。本文基于Dropout的近似变分推理与深度算子神经网络(DeepONet)模型无缝对... 详细信息

深度学习方法在旋转机械故障诊断中得到广泛应用,但现有的方法很少考虑数据和模型不确定性对诊断结果的影响,以致于实际应用中模型的泛化能力不足,精度无法保证。本文基于Dropout的近似变分推理与深度算子神经网络(DeepONet)模型无缝对接,提出一种基于不确定性下贝叶斯DeepONet模型的旋转机械故障预警新模型。使用大型压缩机案例,进行了方法验证,结果表明:考虑数据和模型的不确定性,所提方法具有非常高的准确性,实现对机组运行状态的实时监测和精准预警。

关键词：不确定性旋转机械贝叶斯 DeepONet 故障预警

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骨转移瘤治疗中骨盆假体的生物力学数值分析

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计算机辅助工程 2024年第2期33卷 10-16页

作者：何宜谦钱程邱恩铎于申王玉名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 辽宁省肿瘤医院骨与软组织肿瘤科沈阳116044

为研究骨盆骨肿瘤手术后骨盆假体的强度和稳定性,针对具体病例建立骨盆-假体结构系统的有限元模型,分别进行静力和动力问题计算。静力工况为双腿和单腿站立状态,动力工况为骨盆不同方向、不同高度跌落以及不同固定方式的跌落过程,通过... 详细信息

为研究骨盆骨肿瘤手术后骨盆假体的强度和稳定性,针对具体病例建立骨盆-假体结构系统的有限元模型,分别进行静力和动力问题计算。静力工况为双腿和单腿站立状态,动力工况为骨盆不同方向、不同高度跌落以及不同固定方式的跌落过程,通过数值模型分析骨盆-假体结构系统不同工况的受力和变形。计算结果显示:在3种站立姿态下,结构最大应力均小于骨骼假体材料的强度极限,患侧的应力更大;骨盆从5 m高处跌落造成的最大应力可能超过骨骼和假体材料的屈服强度;螺钉固定方式对应力分布影响也较大。

关键词：骨肿瘤骨盆-假体结构固定方式生物力学动力学站立模拟跌落模拟有限元

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先进机器人中的动力学与控制专刊序

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动力学与控制学报 2023年第12期21卷 1-4页

作者：方虹斌彭海军复旦大学智能机器人研究院上海200433 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

围绕柔性机械臂动力学建模方法、空间机器人捕获动力学、多智能体控制、仿生跳跃机器人设计与分析等研究主题,本专刊介绍了先进机器人动力学与控制领域的一些最新研究成果.

关键词：柔性机器人仿生机器人多智能体系统动力学建模智能控制

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细胞核弹性成像技术

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医用生物力学 2024年第S1期39卷 104-104页

作者：靳芸梅跃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116023 大连理工大学计算力学国际研究中心大连116023

目的由于细胞核内的异染色质与常染色质的弹性模量不同,细胞核内部的力学性能呈现非均质性。基于此,本研究聚焦于识别细胞核的非均匀弹性性质分布,旨在利用细胞核的非均质力学特性以进一步加深对细胞迁移和分化等重要生理过程的理解。... 详细信息

目的由于细胞核内的异染色质与常染色质的弹性模量不同,细胞核内部的力学性能呈现非均质性。基于此,本研究聚焦于识别细胞核的非均匀弹性性质分布,旨在利用细胞核的非均质力学特性以进一步加深对细胞迁移和分化等重要生理过程的理解。方法利用共焦显微镜成像测量获得的细胞核的位移场作为输入,采用了基于伴随法的反问题求解方法来识别细胞核的非均匀弹性性质分布。结果采用数值算例验证算法的精度与鲁棒性,并进一步采用基于共焦显微镜获得的心肌细胞核内的位移场,通过求解反问题获得了其非均质材料分布。基于异染色质与常染色质的刚度差异,成功识别了两者在细胞核中的分布。结论通过数值算例与实验结果验证了所提出弹性成像能够识别细胞核内的非均质弹性材料分布,为了解细胞核的生物力学特性提供了良好的技术手段。

关键词：异染色质细胞迁移共焦显微镜生物力学特性非均质材料弹性性质弹性材料弹性成像

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基于libMesh有限元库的大规模并行拓扑优化程序研制

基于libMesh有限元库的大规模并行拓扑优化程序研制

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第七届空天动力联合会议暨中国航天第三专业信息网第四十三届技术交流会

作者：徐胜利杨阳巩萃颖张慧颖周演王明洲王博大连理工大学能源与动力学院中国航空发动机研究院工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室

在航空航天领域,结构轻量化设计方法研究具有重要意义。通过减轻飞机重量,可以提高飞行性能、并降低燃料消耗与制造成本。面临苛刻的轻量化要求,通过拓扑优化方法获得的结构特征趋于精细化,尤其是大尺寸结构的拓扑优化设计,结构的整体... 详细信息

在航空航天领域,结构轻量化设计方法研究具有重要意义。通过减轻飞机重量,可以提高飞行性能、并降低燃料消耗与制造成本。面临苛刻的轻量化要求,通过拓扑优化方法获得的结构特征趋于精细化,尤其是大尺寸结构的拓扑优化设计,结构的整体尺寸与设计特征最小尺寸的差距是跨尺度的,需要具备高分辨率的网格才能在大区域内模拟稀疏、窄细和复杂化的结构特征,以获得更佳的轻量化性能,因此,大规模拓扑优化技术是提升复杂工程结构力学性能的重要技术途径。本文基于并行有限元库libMesh,搭建了并行拓扑优化框架,采用递归坐标平分法将区域分解为多个子域,子域间基于MPI消息传递实现通信。在子域上进行PDE密度过滤、组装密度相关的刚度阵、采用BSR格式压缩稀疏阵、Krylov法迭代求解线性方程组、直接法计算响应灵敏度、MMA方法求解优化问题,形成了一套完整的并行拓扑优化计算程序。针对非结构网格划分的千万自由度MBB梁,在高性能集群上采用160个CPU核心实现了大规模的并行拓扑优化计算,获得了具备细节特征的创新构型,针对35万自由度的MBB梁探讨了程序的并行效率,在2核心并行时,加速比为1.88,单核效率达94%,4核心并行时,加速比为3.28,单核效率达82%,结果表明该程序能够用于求解大规模结构拓扑优化问题。

关键词：拓扑优化 libMesh 稀疏矩阵大规模并行有限元

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基于DEM的电铲装卸载过程中铲斗内物料分布研究

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机械管理开发 2024年第5期39卷 1-3,8页

作者：田筱剑王勇澎吴雪晴智能采矿装备技术全国重点实验室山西太原030032 山西太重智能采矿装备技术有限公司山西太原030032 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

电铲是大型露天矿开采的核心和源头装备,承担着物料的装载和卸载两大主要功能。铲斗内颗粒物料在铲载和卸载过程中的运动规律是分析铲斗内衬板磨损、提高装卸载作业效率的重要基础。基于此,以太原重工股份有限公司生产的某型电铲为研究... 详细信息

电铲是大型露天矿开采的核心和源头装备,承担着物料的装载和卸载两大主要功能。铲斗内颗粒物料在铲载和卸载过程中的运动规律是分析铲斗内衬板磨损、提高装卸载作业效率的重要基础。基于此,以太原重工股份有限公司生产的某型电铲为研究对象,基于离散元法(DEM)对铲装和卸载过程中铲斗内颗粒的分布规律进行分析。结果表明,装载过程中铲斗内的颗粒分布和卸载过程中颗粒流出铲斗的顺序与颗粒在堆积状态时距离斗齿运动轨迹的偏移距离有关,为后续制定电铲装卸载控制策略提供依据。

关键词：电铲离散元法(DEM) 铲斗装卸载物料分布

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