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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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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仿香蒲结构的侧向抗冲击性能研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第10期55卷 3720-3730页

作者：尹汉锋张贺张琦张冉文桂林湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙410082 湖南大学特种装备先进技术与仿真教育部重点实验室湖南长沙410082 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖南长沙410082

自然界中的香蒲茎秆能较好地抵御外部和自身荷载性能,其微观结构由大量直径不相同的细胞孔构成,基于其特点提出横截面的多尺度模型,并设计一种具有良好侧向抗冲击性能的仿香蒲结构。使用有限元方法研究仿香蒲结构的侧向抗冲击性能,对其... 详细信息

自然界中的香蒲茎秆能较好地抵御外部和自身荷载性能,其微观结构由大量直径不相同的细胞孔构成,基于其特点提出横截面的多尺度模型,并设计一种具有良好侧向抗冲击性能的仿香蒲结构。使用有限元方法研究仿香蒲结构的侧向抗冲击性能,对其相关参数进行分析,建立同质量的仿竹子、仿双节竹、仿仙人掌、仿马尾草、仿蜘蛛网和仿螳螂虾共6种仿生模型,并与仿香蒲结构模型进行对比。研究结果表明:横向胞壁间距、胞孔壁厚度、表皮厚度、胞孔直径这4个参数对仿香蒲结构的性能有显著影响,在较小的横向胞壁间距、中等的胞孔壁厚度、较大的表皮厚度以及由外到内先变大后变小的胞孔直径下能得到较高的比吸能;新型仿香蒲结构的比吸能和冲击力均明显比其他仿生结构的高,说明仿香蒲结构具有较强的吸能能力和较高的吸能效率。

关键词：薄壁结构仿香蒲结构有限元法侧向抗冲击三点弯曲

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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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航空发动机OEI应急工况模拟试验方法研究

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强度与环境 2024年第2期51卷 57-64页

作者：刘煦宸崔若尧程昊武洋洋章的王晓钢特种装备先进设计技术与仿真教育部重点实验室湖南大学机械与运载工程学院长沙410082 中国航发湖南动力机械研究所株洲412002

本文针对旋翼航空器单台发动机不工作(One Engine Inoperative,OEI)工况进行了模拟试验方法研究,重点研究了两种热加载试验技术,即感应线圈加热试验方法和热模拟电阻加热试验方法。首先,进行了感应加热和热模拟电阻加热的热-力加载性能... 详细信息

本文针对旋翼航空器单台发动机不工作(One Engine Inoperative,OEI)工况进行了模拟试验方法研究,重点研究了两种热加载试验技术,即感应线圈加热试验方法和热模拟电阻加热试验方法。首先,进行了感应加热和热模拟电阻加热的热-力加载性能测试,明确了两种试验方法的技术特点。其次,通过对某种典型镍基高温合金在两种加热方式下进行OEI模拟试验研究,分析了在两种加热方式下OEI对材料性能的影响,评估和比较了感应加热和热模拟电阻加热的OEI工况试验模拟效果。结果表明,由于热模拟电阻加热方法有控温精度高的优点,并且可在试样表面形成较大的均温区,因此能够更好地模拟OEI工况。相比之下,感应加热方法易在试样表面引入较大的热梯度,从而影响测温的一致性,并可能造成较大的热应力,导致OEI工况模拟的效果欠佳。因此推荐采用热模拟机试验方法作为OEI工况模拟的首选方法。

关键词：单台发动机不工作感应加热热模拟机模拟试验方法高温合金

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剪切增稠液填充多孔靶板的抗侵彻分析

剪切增稠液填充多孔靶板的抗侵彻分析

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中国力学大会-2021+1

作者：李安祺杨刚徐义祥姚晨辉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

介绍基于传统高硬度材料的多孔靶板可以在抗动能弹侵彻冲击的同时有效减轻靶板的总体质量,但是由于孔洞的存在,相对于实心靶板其抗侵彻作用还是有所弱化的。为了有效降低靶板质量的同时保证其抗侵彻性能,本文研究了一种剪切增稠液填充... 详细信息

介绍基于传统高硬度材料的多孔靶板可以在抗动能弹侵彻冲击的同时有效减轻靶板的总体质量,但是由于孔洞的存在,相对于实心靶板其抗侵彻作用还是有所弱化的。为了有效降低靶板质量的同时保证其抗侵彻性能,本文研究了一种剪切增稠液填充多孔靶板,即在多孔靶板的孔洞中填充剪切增稠液,使多孔靶板受到冲击作用时将部分冲击能量转换为剪切增稠的流固两态转换。研究首先通过对剪切增稠液的制备及有限空间内剪切增稠液的落锤试验选定抗冲击性能较优的剪切增稠液,

关键词：剪切增稠液抗侵彻性能

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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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二维固体声子晶体中拓扑缺陷导致的多重拓扑相变

二维固体声子晶体中拓扑缺陷导致的多重拓扑相变

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2018年全国固体力学学术会议

作者：黄宏波陈久久霍绍勇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仿真教育部国防重点实验室河北工业大学机械工程学院

近年来,人工带隙材料(如声子晶体)由于其优异的性能,已成为新一代智能材料的研究焦点。另一方面,材料拓扑学由凝聚态物理领域逐渐延伸到其他粒子或准粒子系统,而研究人工带隙材料的拓扑性质更是受到人们的广泛关注,其特有的鲁棒边界态,... 详细信息

近年来,人工带隙材料(如声子晶体)由于其优异的性能,已成为新一代智能材料的研究焦点。另一方面,材料拓扑学由凝聚态物理领域逐渐延伸到其他粒子或准粒子系统,而研究人工带隙材料的拓扑性质更是受到人们的广泛关注,其特有的鲁棒边界态,具有缺陷免疫、背散射抑制和自旋轨道锁定的传输等特性,潜在应用前景巨大。本文将拓扑缺陷的概念引入到二维固体声子晶体中,揭示了在三角点阵中利用椭圆介质柱的拓扑变化来控制涡旋手性并实现多重拓扑相变的特性。最后通过实验证明了受到拓扑不变量保护的弹性波边界态的单向传输行为和对缺陷的背向散射抑制。利用拓扑缺陷结构的多变性,可以简便地调控拓扑边界态控制弹性波的传播,可为未来弹性波拓扑绝缘体的研究提供良好的平台。

关键词：固体声子晶体弹性波拓扑缺陷多重拓扑相变

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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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基于概率与区间的盾构机云腿混合可靠性分析

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计算机仿真 2015年第2期32卷 241-245,336页

作者：熊文文刘杰卿启湘金秋谈湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙410082 湖南大学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

针对大型复杂装备盾构机结构强度可靠性设计问题,选取其关键部件云腿结构作为研究对象。由于结构系统存在失效性,使可靠性受到影响。提出利用区间数学理论、区间退化理论和可靠性设计方法,将盾构机云腿参数的不确定参量的概率密度函数... 详细信息

针对大型复杂装备盾构机结构强度可靠性设计问题,选取其关键部件云腿结构作为研究对象。由于结构系统存在失效性,使可靠性受到影响。提出利用区间数学理论、区间退化理论和可靠性设计方法,将盾构机云腿参数的不确定参量的概率密度函数相关参数作为区间数。并考虑到云腿最易失效模式为强度失效,而强度表达式为高非线性,很难求解。利用一次二阶矩方法得出盾构机云腿强度的概率分布带区间的可靠性设计模型,提出了一种新的盾构机云腿可靠性设计思路。讨论了参数区间不确定水平对盾构机云腿可靠性的影响。结果表明,改进方法适合工程应用,对原始数据要求较低,为缺少试验数据的盾构机云腿结构可靠性分析提供了一种有效分析方法。

关键词：盾构机云腿概率分布区间数学区间退化可靠性分析

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