检索结果-内蒙古大学图书馆

力学学报 2024年第5期56卷 1261-1270页

作者：徐义祥杨刚邢钰林胡德安湖南大学机械与运载工程学院特种装备先进设计技术与仿真教育部重点实验室长沙410082

上浮气泡与自由表面相互作用的过程涉及复杂的界面拓扑演化,该过程一直是气泡流研究领域广为关注的问题之一.为探究上浮气泡与自由表面相互作用动力学行为,将不可压缩光滑粒子流体动力学(incompressible smooth particle hydrodynamics,... 详细信息

上浮气泡与自由表面相互作用的过程涉及复杂的界面拓扑演化,该过程一直是气泡流研究领域广为关注的问题之一.为探究上浮气泡与自由表面相互作用动力学行为,将不可压缩光滑粒子流体动力学(incompressible smooth particle hydrodynamics,ISPH)方法与有限体积法(finite volume method,FVM)相结合提出了一种ISPH-FVM耦合方法.在ISPH-FVM耦合方法中,粒子和网格之间的信息交互是通过核近似插值技术实现,并将连续表面应力模型(continuous surface stress,CSS)引入当前耦合框架中以评估相界面处表面张力效应.此外,CSS模型通过FVM网格上定义的体积分数进行离散和计算,并且网格上的体积分数是通过网格支持域内ISPH粒子的核近似插值获得的.随后,利用ISPH-FVM耦合方法模拟了平衡状态下圆形气泡振荡以及单气泡上升,并将模拟结果与其他数值方法结果进行比较,验证了当前耦合方法中表面张力模型的收敛性以及界面追踪的准确性.为测试ISPH-FVM耦合方法模拟涉及复杂拓扑变化气泡流的性能,对上浮气泡与自由表面相互作用的动力学行为进行了分析,并且研究了不同韦伯数(We)以及雷诺数(Re)对气泡与自由表面相互作用的影响.研究发现,随着We数增加上浮气泡与自由表面相互作用时界面将发生大的畸变并且产生的夹带液滴数量也相应增加,然而上浮气泡与自由表面相互作用的过程并没有随Re数的增加而发生明显差别.

关键词：耦合方法不可压缩光滑粒子流体动力学方法有限体积法气泡上升自由表面相互作用

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一种基于正交试验设计的土中爆炸数值模型确认方法

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工程力学 2013年第3期30卷 58-65页

作者：张伟韩旭刘杰杨刚湖南大学机械与运载工程学院特种装备先进设计技术与仿真教育部重点实验室长沙410082

提出了一种基于正交试验设计的土中爆炸数值模型确认方法。结合相应物理实验数据,该方法将数值模型确认问题转化为确定影响数值计算结果的各因素及其水平最佳搭配的优化问题。采用正交试验设计作为优化手段,达到了用较少的试验次数获得... 详细信息

提出了一种基于正交试验设计的土中爆炸数值模型确认方法。结合相应物理实验数据,该方法将数值模型确认问题转化为确定影响数值计算结果的各因素及其水平最佳搭配的优化问题。采用正交试验设计作为优化手段,达到了用较少的试验次数获得各因素及其水平最佳搭配的目的。通过极差分析,研究了在不同确认准则条件下,各因素及其水平对土中爆炸数值模拟结果的影响。计算结果表明:分别以最小计算耗时和最高计算精度为确认准则时,网格尺寸是影响数值结果的主要因素;以两者综合评估为确认准则时,计算方法是影响数值结果的主要因素。该文提出的这种方法为复杂数值模型确认问题的研究提供了新的思路。

关键词：爆炸力学模型确认正交试验设计土中爆炸数值模拟

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含概率与区间混合不确定性的系统可靠性分析方法

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力学学报 2017年第2期49卷 456-466页

作者：刘海波姜潮郑静韦新鹏黄志亮湖南大学机械与运载工程学院特种装备先进设计技术与仿真教育部重点实验室长沙410082

系统可靠性问题中通常存在大量的不确定参数,传统方法一般是基于概率模型对系统进行可靠性分析,但是实际工程中由于数据缺乏或试验条件的限制往往难以得到参数的精确概率分布.本文将结构体系一部分样本信息充足的不确定变量用随机变量... 详细信息

系统可靠性问题中通常存在大量的不确定参数,传统方法一般是基于概率模型对系统进行可靠性分析,但是实际工程中由于数据缺乏或试验条件的限制往往难以得到参数的精确概率分布.本文将结构体系一部分样本信息充足的不确定变量用随机变量进行描述,而另一部分样本缺乏的用区间表示,并提出了一种新的含概率与区间混合不确定性的系统可靠性分析方法.首先,基于一个高效求解方法获得单失效模式下结构的最小可靠度指标;再针对多失效模式下含概率与区间混合不确定性问题建立了系统可靠性分析模型;考虑各失效模式之间的相关性,通过线性相关度计算方法求得相关系数矩阵;最后提出了串联体系和并联体系可靠度求解方法.3个数值算例表明,该方法可以实现含概率与区间混合的多个非线性失效模式下系统可靠度的计算.通过对比传统的概率可靠性分析方法,本文方法只需要少量的不确定信息便可确保系统更加安全,更适合复杂结构系统可靠性的分析和设计.

关键词：系统可靠性概率与区间混合不确定性最大失效概率失效模式相关性

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基于FE-SPH自适应耦合算法对长杆弹侵彻反应装甲的模拟研究

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工程力学 2016年第1期33卷 223-231页

作者：杨刚傅奕轲郑建民胡德安湖南大学机械与运载工程学院特种装备先进设计技术与仿真教育部重点实验室湖南长沙410082

该文采用自编程序实现的FE-SPH自适应耦合算法对长杆弹侵彻反应装甲的过程开展了数值模拟研究。为了实现反应装甲中的凝聚炸药在长杆弹冲击作用下的起爆过程,在FE-SPH自适应耦合算法中嵌入了凝聚炸药的点火-增长模型。该文首先应用FE-SP... 详细信息

该文采用自编程序实现的FE-SPH自适应耦合算法对长杆弹侵彻反应装甲的过程开展了数值模拟研究。为了实现反应装甲中的凝聚炸药在长杆弹冲击作用下的起爆过程,在FE-SPH自适应耦合算法中嵌入了凝聚炸药的点火-增长模型。该文首先应用FE-SPH自适应耦合算法对二维轴对称反应装甲冲击起爆模型进行了模拟分析,并以此验证了自适应FE-SPH自适应耦合算法对此类问题模拟的可行性和有效性。其次,针对长杆弹斜侵彻反应装甲的过程进行模拟,再现了反应装甲动态响应干扰长杆弹入侵的过程。通过与相关实验数据结果及其他方法模拟的结果对比,FE-SPH自适应耦合方法能够有效地对长杆弹侵彻反应装甲和后效目标靶进行一体化仿真。

关键词：工程力学反应装甲 FE-SPH 侵彻起爆

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土中爆炸成腔问题中确定炸点状态的一种计算反求方法

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爆炸与冲击 2013年第3期33卷 231-237页

作者：张伟刘杰韩旭谭柱华湖南大学机械与运载工程学院特种装备先进设计技术与仿真教育部重点实验室湖南长沙410082

提出了一种通过给定的土中爆炸成腔毁伤效应确定炸点状态的计算反求方法。该方法将确定炸点状态的反问题转化为求解爆炸毁伤效应的计算值与给定值误差函数最小的优化问题。在反求过程中,采用基于误差减小比率技术的多项式近似模型代替... 详细信息

提出了一种通过给定的土中爆炸成腔毁伤效应确定炸点状态的计算反求方法。该方法将确定炸点状态的反问题转化为求解爆炸毁伤效应的计算值与给定值误差函数最小的优化问题。在反求过程中,采用基于误差减小比率技术的多项式近似模型代替土中爆炸数值分析模型,以便提高反求效率。采用Tikhonov正则化方法克服反求过程中出现的病态问题。在此基础上,引入信赖域管理策略判断当前近似模型与实际模型的逼近程度,以确定最优的反求向量。炸点状态反求结果与实验结果的对比分析表明,该方法能够有效且稳定地通过给定的毁伤效应实现炸点状态的反求,这可为炸点状态的设计提供参考。

关键词：爆炸力学反问题近似模型管理土中爆炸正则化方法牛顿法

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含铝炸药在混凝土介质中爆炸响应的FE-SPH算法模拟研究

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振动与冲击 2016年第1期35卷 28-33,39页

作者：杨刚郑建民胡德安湖南大学机械与运载工程学院特种装备先进技术与仿真教育部重点实验室长沙410082

采用自编程实现的二维轴对称FE-SPH耦合算法对含铝炸药在混凝土介质中的爆炸响应过程进行模拟研究。含铝炸药的爆炸过程采用JWL方程结合Miller反应率方程来描述,同时采用粒子接触算法避免爆炸响应后转化的SPH粒子点间形成堆积及非物理... 详细信息

采用自编程实现的二维轴对称FE-SPH耦合算法对含铝炸药在混凝土介质中的爆炸响应过程进行模拟研究。含铝炸药的爆炸过程采用JWL方程结合Miller反应率方程来描述,同时采用粒子接触算法避免爆炸响应后转化的SPH粒子点间形成堆积及非物理穿透。对不同含铝量的高能炸药在不同埋深下爆炸响应过程进行模拟,通过对混凝土的毁伤及预设动能杆的运动分析,结果表明,所实现的FE-SPH耦合算法能够稳定再现含铝炸药爆炸对混凝土介质的破坏响应过程,并且响应的特征参量也与实验数据吻合。

关键词：含铝炸药爆炸 FE-SPH耦合方法数值模拟

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基于SPH方法对不同药型罩线性聚能射流形成及后效侵彻过程的模拟

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振动与冲击 2016年第4期35卷 56-61页

作者：杨刚傅奕轲郑建民胡德安湖南大学机械与运载工程学院特种装备先进技术与仿真教育部重点实验室长沙410082

为了解决传统基于网格的数值方法在模拟线性聚能射流问题时因大变形而导致网格畸变使计算难以进行的问题,通过自编程实现的光滑粒子法(SPH)对不同药型罩线性聚能装药射流形成及其侵彻金属靶板的过程开展了数值模拟研究,所实现的算法可... 详细信息

为了解决传统基于网格的数值方法在模拟线性聚能射流问题时因大变形而导致网格畸变使计算难以进行的问题,通过自编程实现的光滑粒子法(SPH)对不同药型罩线性聚能装药射流形成及其侵彻金属靶板的过程开展了数值模拟研究,所实现的算法可以为线性聚能射流数值模拟研究提供新途径。所开展的研究首先基于已有的线性聚能射流试验模型进行模拟分析,采用SPH方法有效实现了线性聚能射流的形成过程,数值模拟获得的射流头部速度与试验比对误差在10%以内。然后建立了装药质量、药型罩质量和装药横截面宽度相同的前提下不同药型罩线性聚能射流模型,数值模拟获得不同药型罩形成的射流特征以及侵彻金属靶板的开口宽度和侵彻深度随时间的变化规律。研究得到的不同药型罩线性聚能射流形成及后效侵彻规律可为线性聚能射流的设计提供参考。

关键词：光滑粒子法聚能射流侵彻数值模拟

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碳纤维复合材料冲击响应的数值模型确认

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振动与冲击 2017年第11期36卷 255-262页

作者：杨刚刘让奇肖钊湖南大学机械与运载工程学院特种装备先进技术与仿真教育部重点实验室长沙410082

通过有限次数的实验结合模型确认方法对数值模型的可靠性进行验证,建立了考虑参数不确定性碳纤维复合材料冲击响应的数值模型确认方法;以碳纤维增强复合材料(T700/X105)试件沿厚度方向受到冲击的数值模型确认过程为例,基于累积分布函数... 详细信息

通过有限次数的实验结合模型确认方法对数值模型的可靠性进行验证,建立了考虑参数不确定性碳纤维复合材料冲击响应的数值模型确认方法;以碳纤维增强复合材料(T700/X105)试件沿厚度方向受到冲击的数值模型确认过程为例,基于累积分布函数的模型确认准则,对三种不同工况下碳纤维复合材料的数值模型进行了确认分析,验证了所建立的模型确认方法的有效性,为具有不确定性的碳纤维复合材料的数值模型确认提供新的思路和参考方案。

关键词：碳纤维复合材料冲击响应参数不确定性模型确认

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抗侵彻孔结构装甲的可靠性优化设计

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高压物理学报 2022年第4期36卷 191-205页

作者：姚晨辉杨刚张哲李安祺湖南大学机械与运载工程学院特种装备先进设计技术与仿真教育部重点实验室湖南长沙410082

孔结构装甲在满足抗侵彻性能的同时需实现减重,因而轻量化设计具有工程实际意义。以孔结构装甲的轻量化为设计目标,抗侵彻性能为约束条件,考虑不确定性因素的影响,开展孔结构装甲的可靠性优化设计。样本点采用最优拉丁超立方法设计生成... 详细信息

孔结构装甲在满足抗侵彻性能的同时需实现减重,因而轻量化设计具有工程实际意义。以孔结构装甲的轻量化为设计目标,抗侵彻性能为约束条件,考虑不确定性因素的影响,开展孔结构装甲的可靠性优化设计。样本点采用最优拉丁超立方法设计生成,孔结构装甲抗侵彻仿真的参数化建模及响应计算通过商业软件ANSYS的二次开发实现,引入Kriging代理模型和期望改变量(expected improvement,EI)加点法构建性能函数,最后采用序列优化与可靠性评估方法(sequential optimization and reliability assessment,SORA)进行可靠性优化设计。结果表明,可靠性优化后,孔结构装甲在满足抗侵彻性能和相关可靠度指标的前提下,可有效地实现减重11.5%。研究结果可为其他抗侵彻防护结构的可靠性优化设计提供参考。

关键词：孔结构装甲轻量化设计 Kriging模型可靠性优化

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超冗余蛇形臂双侧偏移跟随逆解算法研究

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机械科学与技术 2024年

作者：唐洁琼万德涛杨刚胡德安湖南大学机械与运载工程学院特种装备先进设计技术与仿真教育部重点实验室

针对超冗余蛇形臂机器人冗余自由度多、逆解求解复杂、计算量大、运动偏移量大的问题，本文提出了一种超冗余蛇形臂机器人的双侧偏移跟随逆解算法。本算法将蛇形臂的位置更新方式调整为双侧偏移跟随，通过新位置轴线与原位置轴线交点的... 详细信息

针对超冗余蛇形臂机器人冗余自由度多、逆解求解复杂、计算量大、运动偏移量大的问题，本文提出了一种超冗余蛇形臂机器人的双侧偏移跟随逆解算法。本算法将蛇形臂的位置更新方式调整为双侧偏移跟随，通过新位置轴线与原位置轴线交点的优化选择，并利用点、线关系求解更新位置，将蛇形臂逆解转化为单节蛇形臂运动学逆解迭代计算，以降低蛇形臂的运动偏移量，同时提高求解效率。通过数值实验，与改进的末端跟随算法、FABRIK算法进行对比分析，表明双侧偏移跟随算法可以有效减小运动偏移量，并保证良好的求解效率。

关键词：超冗余蛇形臂双侧偏移跟随逆运动学

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