检索结果-内蒙古大学图书馆

应用数学和力学 2025年第4期46卷 483-494页

作者：张长兴王立凯常亮聂小华中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室西安710065

随着复杂结构仿真建模的精细化程度越来越高,应用到零部件连接和载荷分配的RBE3单元数量急剧增加,由此引起了自主结构分析软件的数值求解困难.该文首先建立了RBE3单元主、从节点之间的位移约束关系,剖析了线性消去理论引起求解困难的原... 详细信息

随着复杂结构仿真建模的精细化程度越来越高,应用到零部件连接和载荷分配的RBE3单元数量急剧增加,由此引起了自主结构分析软件的数值求解困难.该文首先建立了RBE3单元主、从节点之间的位移约束关系,剖析了线性消去理论引起求解困难的原因.然后,采用增广Lagrange理论将位移约束关系引入到有限元问题的泛函中,并利用泛函的变分推导出了RBE3单元的刚度矩阵显式表达形式,从而将约束处理问题转化为单元求解问题.最后,在上述理论基础上,结合自主结构分析软件SABRE进行了相关功能模块的设计与开发,并通过工程算例验证.结果表明,该文改进后的SABRE软件在求解含大规模RBE3单元的分析模型时求解精度与NASTRAN基本一致,求解效率提升明显.

关键词：有限元法增广Lagrange理论 RBE3单元快速求解方法 SABRE软件

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基于域自适应对抗生成样本的金属损伤导波智能迁移识别方法

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振动与冲击 2025年第3期44卷 191-201,209页

作者：王莉刘国强杨宇张超裘进浩南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室南京210016 中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室西安710065

针对工程场景下缺乏大量标注完备的真实损伤样本,而难以学习到可用的智能诊断模型的难题,该文提出了一种基于域自适应对抗生成样本的金属损伤导波智能迁移诊断方法。首先,采用有限元仿真得到了大量标签丰富的模拟损伤导波监测数据;然后... 详细信息

针对工程场景下缺乏大量标注完备的真实损伤样本,而难以学习到可用的智能诊断模型的难题,该文提出了一种基于域自适应对抗生成样本的金属损伤导波智能迁移诊断方法。首先,采用有限元仿真得到了大量标签丰富的模拟损伤导波监测数据;然后,采用生成对抗神经网络(wasserstein Generative adversarial networks with gradient penalty,WGAN-GP)实现了模拟损伤监测样本至真实损伤的域自适应对抗样本的生成;最后,构建了基于对抗生成样本的损伤智能诊断模型,实现了对未知标签真实损伤监测样本的高可靠分类诊断。金属开孔结构疲劳裂纹导波监测试验验证结果表明,所提方法可实现模拟损伤导波识别知识至疲劳损伤的跨域迁移,且在无真实损伤标注样本时也可实现对裂纹损伤的高精度智能识别。

关键词：疲劳裂纹导波生成对抗神经网络(WGAN-GP) 卷积神经网络迁移学习

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单向带复合材料0°拉伸疲劳试样构型对比分析及失效机理研究

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应用力学学报 2025年第1期42卷 64-70页

作者：黄光启宋贵宾张强中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室西安710065

对常用的2种单向带复合材料0°拉伸疲劳试样构型开展了试验与仿真分析对比研究,通过采用非接触测量手段获取了2种构型试样在拉伸载荷下的应变分布,发现“双哑铃型”试样边缘效应显著,应力集中更加严重;同时通过仿真分析方法获取了2... 详细信息

对常用的2种单向带复合材料0°拉伸疲劳试样构型开展了试验与仿真分析对比研究,通过采用非接触测量手段获取了2种构型试样在拉伸载荷下的应变分布,发现“双哑铃型”试样边缘效应显著,应力集中更加严重;同时通过仿真分析方法获取了2种构型试样在拉伸载荷下的应力云图,同样表明“双哑铃型”应力集中严重;通过电子显微镜观察试样边缘发现机械加工将导致试样表面损伤,“双哑铃型”试样在机械加工过程中将对纤维造成更多损伤,不利于承载;试验与分析结果表明“直条型”试样较“双哑铃型”试样更适合开展碳纤维增强复合材料0°拉-拉疲劳门槛值试验。

关键词：碳纤维复合材料疲劳门槛值试样构型失效机理试验方法

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大规模有限元模型图形可视化引擎技术研究

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计算机应用与软件 2025年

作者：王晓辉许向彦聂小华常亮中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室

针对复杂结构精细化仿真分析中的大规模有限元模型可视交互力弱的问题，针对性提出了高效的模型数据管理及显示的关键技术与软件设计方案。首先基于轻量化的有限元模型数据结构设计，实现了高效的有限元模型数据管理引擎；其次基于最小... 详细信息

针对复杂结构精细化仿真分析中的大规模有限元模型可视交互力弱的问题，针对性提出了高效的模型数据管理及显示的关键技术与软件设计方案。首先基于轻量化的有限元模型数据结构设计，实现了高效的有限元模型数据管理引擎；其次基于最小节点相关面表法有效剔除网格模型内部单元面，降低了图形渲染规模；再基于BVH结构的射线拾取算法和Qt通信机制实现了三维模型图形交互；最后采用三层软件架构设计研发了一款高性能可视化引擎***。通过与软件测试对比，表明该引擎可完全支持千万单元/节点规模的有限元模型的显示及交互操作，在模型显示效率、大规模问题适用性方面具备一定优越性。

关键词：千万单元规模有限元模型可视化数据管理引擎三维图形渲染 SABRE

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复合材料层合板低速冲击损伤影响因素研究

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力学与实践 2025年第1期47卷 40-48页

作者：王计真刘小川李曦郭亚周中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室西安710065

民机运营过程中坠落工具、地勤设备与结构的意外撞击会导致机身复合材料出现损伤,严重威胁其运营安全。利用落锤试验机,开展了复合材料层合板低速冲击试验,研究了低速冲击下层合板的动态力学性能和损伤行为,分析了层合板厚度、冲击能量... 详细信息

民机运营过程中坠落工具、地勤设备与结构的意外撞击会导致机身复合材料出现损伤,严重威胁其运营安全。利用落锤试验机,开展了复合材料层合板低速冲击试验,研究了低速冲击下层合板的动态力学性能和损伤行为,分析了层合板厚度、冲击能量、冲头材质等因素对层合板损伤模式和冲击载荷的影响规律。研究结果表明:随着层合板厚度增加,失效模式从以剪切冲塞为主过渡到纤维拉伸失效为主;低能量冲击时,层合板以分层损伤为主,随着冲击能量的提高,出现分层损伤的同时,纤维出现拉伸和剪切破坏;相同冲击能量下,软体冲击的峰值载荷更大,而刚性冲击导致更多纤维断裂,层合板损伤更严重。本文研究可为民机复合材料软体冲击损伤评估及制定冲后处置策略提供支撑。

关键词：复合材料层合板低速冲击损伤模式刚性冲击软体冲击

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计算力学中的机器学习应用

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科学技术与工程 2025年第13期25卷 5273-5284页

作者：聂小华杨馨怡张国凡常亮中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室西安710065

机器学习技术是当前的研究热点,以其强学习力、高通用性广泛应用于各类预测、识别、分类任务中。探讨了机器学习在计算结构力学中的应用,重点分析了其在材料性能预测、结构损伤分析、传统方法改进、本构方程建立和微分方程求解中的作用... 详细信息

机器学习技术是当前的研究热点,以其强学习力、高通用性广泛应用于各类预测、识别、分类任务中。探讨了机器学习在计算结构力学中的应用,重点分析了其在材料性能预测、结构损伤分析、传统方法改进、本构方程建立和微分方程求解中的作用。通过文献综述总结了机器学习算法如神经网络、支持向量机和随机森林在提高计算效率和设计流程优化方面的优势。研究指出,机器学习与经典计算方法的结合为工程问题求解提供了新途径。未来研究将聚焦于算法优化、模型改进和跨学科技术融合。

关键词：机器学习计算结构力学材料性能结构损伤

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航空发动机钛合金机匣包容性数值仿真

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爆炸与冲击 2025年

作者：曹苗张春阳刘宗兴赵振强刘军李玉龙西北工业大学航空学院强度与结构完整性全国重点实验室

航空发动机机匣包容性问题非常复杂，涉及大变形、材料粘塑性及结构非线性动态响应等。针对某型发动机风扇机匣包容性评估需求，提出一种结合打靶试验和有限元分析评估机匣包容能力的方法。采用叶片型弹体冲击半环模拟机匣以获取钛合金... 详细信息

航空发动机机匣包容性问题非常复杂，涉及大变形、材料粘塑性及结构非线性动态响应等。针对某型发动机风扇机匣包容性评估需求，提出一种结合打靶试验和有限元分析评估机匣包容能力的方法。采用叶片型弹体冲击半环模拟机匣以获取钛合金机匣的冲击损伤基本特性，并基于接触-碰撞显式动力学分析软件建立相应的数值仿真模型，对比弹体剩余速度、靶板径向变形量以及结构损伤形貌的数值仿真结果与试验测试结果，二者良好的一致性表明本文数值仿真方法的准确性。最后采用验证过的数值仿真方法建立真实断裂叶片撞击风扇机匣的计算模型，研究断叶转速及断叶尺寸对机匣包容性的影响。结果表明，旋转状态下风扇机匣的包容能力大于打靶试验中机匣所能承受的叶片冲击能量，工程设计中打靶试验可按照真实机匣临界包容速度的0.76倍进行穿透阈值设计；同时建立了机匣包容能力表征参量与断叶转速、尺寸的关联模型，发现机匣塑性变形能与叶片丢失转速呈四次方关系，与断叶尺寸呈平方关系；且随着断叶尺寸的增大，机匣临界包容转速呈指数倍下降。

关键词：航空发动机钛合金机匣打靶试验接触-碰撞动力学包容过程

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轻型消费级无人机软包锂离子电池在机械强冲击载荷下的力学响应特性

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爆炸与冲击 2025年第2期45卷 63-73页

作者：郭亚周刘小川白春玉王计真强度与结构完整性全国重点实验室陕西西安710065 中国飞机强度研究所结构冲击动力学航空科技重点实验室陕西西安710065 陕西省飞行器振动冲击与噪声重点实验室陕西西安710065

为研究轻型消费级无人机锂离子电池在高能量冲击下的动响应模式及爆炸着火特性,评估锂离子电池在动态冲击时的安全性能,以某轻型消费级无人机软包锂离子电池为研究对象,采用落锤冲击及气炮冲击实验方法,结合轻型无人机实际应用场景,分... 详细信息

为研究轻型消费级无人机锂离子电池在高能量冲击下的动响应模式及爆炸着火特性,评估锂离子电池在动态冲击时的安全性能,以某轻型消费级无人机软包锂离子电池为研究对象,采用落锤冲击及气炮冲击实验方法,结合轻型无人机实际应用场景,分别开展了软包电池组落锤冲击及电池高速冲击铝板测试实验,探讨了不同电池电量的软包电池组在受冲击后的变形模式及着火情况,结合电池的机械变形响应及其着火演化特性分析了软包锂离子电池的冲击安全性。研究结果表明,轻型消费级无人机软包锂离子电池在常规电池外壳防护条件下受面外方向载荷冲击后的着火风险高于面内方向载荷冲击后的着火风险;锂离子电池着火风险与电池电量、冲击速度等具有明显相关性,锂离子电池本身的力学响应主要受自身材料及结构的影响,电池电量并不会影响电池的机械力学碰撞响应;本研究中所采用的锂离子电池样品在电池电量为100%时以50 m/s的速度撞击铝板,以及电池电量为50%以下时以85 m/s的速度撞击铝板后的燃烧风险均相对较低。

关键词：软包锂离子电池高速冲击机械载荷变形模式着火风险

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复合材料单筋板在轴压下失效后材料性能退化方法

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科学技术与工程 2025年第9期25卷 3931-3937页

作者：袁菲李新祥中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室西安710065

复合材料在航空航天等工程中应用非常广泛,对其材料结构的损伤累计及失效规律等力学行为进行分析研究,具有重大的工程价值。为了预测复合材料加筋壁板在压缩工况下的强度及损伤扩展,以压缩载荷下帽型单筋板为例,分别采用了1种瞬时刚度... 详细信息

复合材料在航空航天等工程中应用非常广泛,对其材料结构的损伤累计及失效规律等力学行为进行分析研究,具有重大的工程价值。为了预测复合材料加筋壁板在压缩工况下的强度及损伤扩展,以压缩载荷下帽型单筋板为例,分别采用了1种瞬时刚度退化和3种连续刚度退化模型进行分析对比,通过对单元中材料点的刚度折减,模拟了复合材料损伤演化的过程,并将试验结果与分析结果相对比。对比结果表明:4种损伤退化模型均可较为准确地预测压缩工况下加筋壁板的承载能力以及损伤范围;与其他模型相比,连续损伤退化模型中的常数型模型精度最高。研究结果为复合材料加筋壁板的力学性能研究提供了理论指导。

关键词：复合材料渐进破坏非线性衰减加筋壁板后屈曲

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基于功率谱的神经元放电早期预警信号

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物理学报 2025年第1期74卷 101-113页

作者：李松蔚谢勇西安交通大学复杂服役环境重大装备结构强度与寿命全国重点实验室陕西省无损检测与结构完整性评价工程技术研究中心西安710049

在神经系统中,脑疾病的发生往往对应着神经系统的临界转迁与神经元的异常放电,因此对临界转迁的早期预警信号(EWS)的研究有助于预测神经元的放电行为,从而预防脑疾病的发生.传统EWS,如自相关系数、方差等指标,虽然能对动力系统的分岔点... 详细信息

在神经系统中,脑疾病的发生往往对应着神经系统的临界转迁与神经元的异常放电,因此对临界转迁的早期预警信号(EWS)的研究有助于预测神经元的放电行为,从而预防脑疾病的发生.传统EWS,如自相关系数、方差等指标,虽然能对动力系统的分岔点进行早期预警,但其无法对分岔类型进行区分.而基于功率谱的EWS可以有效预测分岔点并区分分岔类型,且在气候及生态模型上的预测效果良好.本文将基于功率谱的EWS应用在神经元系统中,先后考察了Morris-Lecar和Hindmarsh-Rose模型神经元放电所对应的4种余维一分岔点前的临界现象,分别计算了传统EWS和基于功率谱的EWS,并进行对比分析.结果表明基于功率谱的EWS能有效预测神经元放电,并且能对不同神经元的Ⅰ型兴奋和Ⅱ型兴奋作出区分.本研究对神经系统的临界转迁的预测有着重要的指导意义,对神经系统疾病的诊断和治疗有着重要的启示作用.

关键词：神经动力学功率谱临界转迁早期预警信号

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