基于多分辨率-多边形单元建模策略的多材料结构动刚度拓扑优化方法

利用多边形有限单元的高精度求解优势,融合多分辨率拓扑优化方法,实现粗糙位移网格条件下的高分辨率构型设计,由此提出多材料结构动刚度问题的拓扑优化方法。将多边形单元(位移场求解单元)劈分为精细的小单元,构造设计变量与密度变量的重叠网格,形成多分辨率-多边形单元的优化建模策略;以平均动柔度最小化为目标和多材料的体积占比为约束,建立多材料结构的动力学拓扑优化模型,通过HHT-α方法求解结构动响应,采用伴随变量法推导目标函数和约束的灵敏度表达式,利用基于敏度分离技术的ZPR设计变量更新方案构建多区域体积约束问题的优化迭代格式;通过典型数值算例分析优化方法的可行性和动态载荷作用时间对优化结果的影响机制。

防空作战中多边形责任区预警机空域配置方法

针对防空作战中不规则多边形责任区预警机空域配置问题,基于预警机巡逻航线最短直飞距离和最小转弯直径所形成的实时探测区,通过寻优算法确定预警机责任子区和相应的预警机巡逻可用空域,再基于预警机稳定覆盖度评估准则,对其空域配置进一步寻优,得到预警机空域配置优化方案。通过算例仿真验证了此种方法在不规则多边形责任区中规划预警机空域配置的可行性和提升作战效能的有效性,其方法具有较强的实用价值和军事价值。

基于网格的多点在多边形内高效判定方法

提出一种基于网格的点(多点)在多边形内高效判定方法。预处理阶段使用数值微分法(DDA)结合边界代数法,快速识别边界网格并分割出多边形边片段,同时标记网格左下角点位置属性;当待判定点位于非边界网格内时,根据预处理结果直接判定;位于边界网格时,对边界网格分块后再判定。实验结果表明,该预处理方法高效快速且边界网格分块法有效缩减了判定时间。此方法适用于凹凸多边形、自相交多边形以及环状多边形,相较现有算法优势明显,100万个点在28012条边的多边形中判定用时约0.04 s。

泰森多边形多孔结构髋臼杯初始稳定性研究

目的 分析泰森多边形多孔结构髋臼杯与实体髋臼杯的初始稳定性差异,探究泰森多边形结构多孔层对髋臼杯初始稳定性的影响及其在预防松动脱位方面的作用。方法 通过Grasshopper设计孔隙率分别为60%、70%的泰森多边形多孔结构支架,利用选区激光熔化技术(selective laser melting, SLM)制备实体髋臼杯与孔隙率为60%、70%多孔髋臼杯样件,在相同条件的聚氨酯块模型中进行杠杆试验,分析对比3组样件的最大撬出力矩、偏转角度、界面刚度。结果 在压入力无明显差异的情况下,孔隙率为60%、70%多孔髋臼杯的最大撬出力矩分别比实体髋臼杯高278.82%、320.56%,偏转角度比实体髋臼杯高194.04%、269.23%,界面刚度比实体髋臼杯高18.58%、7.88%。杠杆试验完成后,多孔髋臼杯所用的聚氨酯块半球腔内出现明显磨损。结论 泰森多边形多孔结构髋臼杯的初始稳定性指标均高于实体髋臼杯,说明泰森多边形结构多孔层能提高髋臼杯的初始稳定性。研究结果能够为髋臼假体的设计与选型提供一定参考。

基于轨迹线改进的临界多边形算法

在异形件的下料排样问题中,最为困难的就是求解裁片在板料中的位置以保证材料较高的利用率,算法复杂度随着料片数量和料片轮廓复杂度的增加迅速上升。临界多边形算法是计算异形件之间靠接位置和重叠关系的一种基础性几何工具,临界多边形算法的性能与下料排样算法效率密切相关。本文在基于轨迹线的求解临界多边形算法基础上,提出一种求解临界多边形(NFP)的改进算法。该算法有效地将移动碰撞算法和轨迹线算法相结合,充分发挥两类算法各自的优点,提高了临界多边形求解的计算速度。仿真实例验证了改进方法的正确性和有效性。

含界面过渡区随机分布多边形骨料沙漠砂混凝土高温后抗压强度研究

为研究试件尺寸、界面过渡区(ITZ)厚度及强度、沙漠砂替代率(DSRR)对沙漠砂混凝土(DSC)经历高温后抗压强度的影响,将DSC看作三相复合材料,建立含ITZ随机分布多边形骨料有限元模型,利用ANSYS对高温后DSC单轴受压破坏过程进行数值模拟。结果表明:模拟结果与试验结果误差在-2.59%~3.13%,吻合良好。高温后DSC抗压强度随试件尺寸增大而减小,强度下降范围为1.44%~4.13%;抗压强度随ITZ厚度增加呈逐渐减小趋势;随着ITZ强度增加,抗压强度基本呈线性增大趋势;抗压强度在DSRR为40%时最优,研究结果可为DSC工程应用提供理论依据。

车轮多边形磨耗对地铁列车蠕滑特性的影响分析

为研究车轮多边形磨耗对轮轨接触蠕滑特性的影响,依据多体动力学理论和滚动接触理论,建立基于地铁列车参数的多体动力学模型,并计算多工况下车轮踏面磨耗指数,分析车轮多边形阶数和幅值变化对轮轨力、蠕滑率和蠕滑力等特性的影响,结果表明:蠕滑率以及蠕滑力会随车轮多边形阶数和幅值的上升而增大;车轮踏面磨耗随地铁列车运行里程的增加而逐步增大。使用轮轨垂向力指标,根据车速小于160 km/h,轮轨力应不大于200 kN的标准,确定地铁列车80 km/h运行速度下3~23阶多边形幅值安全限值,结果表明多边形幅值安全限值随阶数增加呈下降趋势。

基于角域同步平均的高速列车车轮多边形检测方法

车轮多边形普遍存在于铁路车辆上,尤其是在高速情况下会对车辆和轨道产生强烈的周期性激励,影响车辆运行安全和乘客舒适性,因此研究车轮多边形的检测方法具有重要意义。采用轴箱垂向振动加速度信号作为检测数据,提出一种基于角域同步平均的高速列车车轮多边形检测方法。首先,结合一致相关系数,从滤波后的原始信号中提取相对稳定的短时时域信号。其次,将时域信号重采样到角域,再利用角域同步平均对角域信号进行去噪,得到特征向量。最后,根据特征向量计算反映车轮多边形状态的粗糙度水平和多边形阶次这两个参数,完成车轮多边形的准确估计。仿真分析和实例验证表明:该方法可以有效增强同步分量,去除速度因素以及轨道不平顺等偶然干扰因素的影响,完成高速列车车轮多边形的检测。

多边形沙地挖坑植树机设计与转动性能分析

为了改善土地荒漠化的问题,降低植树造林对人力的依赖性,提高造林的效率和质量,设计一台用于沙地的多边形挖坑植树机。基于三维建模软件UG软件设计出一种适用于沙地的多边形挖坑植树机的几何模型,通过动力学分析推导出拉动旋转框架所需的拉力,并导入动力学仿真软件ADAMS进行了动力学仿真分析,得到旋转框架转动过程中质心位移曲线、绕转动轴力矩变化曲线和质心速度变化曲线,从而为旋转框架转动过程提供了分析的依据并验证方案的可行性。

激光表面淬火对车轮多边形萌生及发展影响试验研究

车轮多边形磨损是影响列车服役可靠性的常见异常磨损形式,而激光淬火是提高金属材料耐磨性能的新型技术,但目前关于激光淬火对车轮多边形的影响尚未深入研究.因此,本文中将研究激光淬火对车轮多边形萌生与发展的影响规律,探讨利用激光淬火技术抑制车轮多边形的可行性.首先利用激光器对车轮试样进行点状淬火和全表面淬火,利用MMS-2A微机控制摩擦磨损试验机进行轮轨滚动磨损试验,分析轮轨系统振动频率、车轮试样磨损表面宏观形貌、廓形、多边形阶数以及材料损伤等,探明激光淬火对车轮多边形形成的影响.结果表明:在车轮试样表面沿圆周方向均匀地进行12个和16个点状淬火时,滚动磨损试验中车轮试样分别萌生出12阶和16阶多边形,并激发出严重的轮轨系统振动,最终在15万转时产生较大波深的车轮多边形.对车轮表面进行全表面淬火处理时,滚动磨损试验过程中始终无车轮多边形产生.在此基础之上,本文作者对未淬火车轮试样进行6万转滚动磨损试验以形成多边形磨损,然后对多边形车轮试样进行点状淬火(波谷处淬火)和全表面淬火,继而进行轮轨滚动磨损试验.研究表明:对多边形车轮试样波谷区进行淬火强化后,多边形发展表现出先放缓后加快的现象,波谷逐渐转变为波峰;对多边形车轮试样进行全表面淬火强化后,多边形继续发展,运行15万转后多边形波深呈轻微下降趋势.研究结果对车轮多边形磨损控制技术研究具有理论指导意义.

快速判断点是否在自交多边形内的方法

提出一种新方法,检测一个点是否在多边形和环内。此方法从检测点发出一条射线,根据边与射线的位置关系,定义了边相对于射线的位置函数,然后计算出所有边的位置函数之和,据此判断检测点是否在多边形和环内。该方法不仅能够检测简单多边形,还可用于检测自交多边形,并能同时检测多个多边形。实验结果表明,该方法简单,可靠,检测速度快。

凹多边形的矢量—三角形法自动识别与剖分

凹多边形的三角剖分及其后续填充处理,在计算机图形学及地学问题三维建模领域有着广泛地应用。文中在总结已有的凹多边形识别技术基础上,提出矢量—三角形法。利用矢量—三角形法,先定位凹多边形凹点,再判断其为单域凹多边形还是自相交凹多边形,然后采用构造以凸点为顶点的三角形并层层剥去的方法,有效地实现了凹多边形的三角剖分及其后续填充处理。

广义多边形凸包弹性线递支模拟算法

针对诸多领域涉及的平面弯曲图形的凸包计算,提出弹性线递支模拟算法用于计算简单闭广义多边形的弹性包络线。所提算法基于物理模型,通过判断各支点是否受力平衡来判别其是否为弹性包络线上的平衡支点,并据此分别进行前进、回弹和跳跃等操作,直至计算出所有平衡支点进而求出其弹性包络线。3种典型的简单闭广义多边形的对比测算表明:所提算法可实时稳健地求解平面任意简单闭广义多边形的弹性包络线,具有高效性和普遍适用性。

用VC++实现的任意多边形裁剪算法

提出了一个用VC++语言实现的凸多边形、凹多边形,也可以是带内环的多边形的裁剪算法,可以求上述多边形的“交”、“并”以及“差”。首先,该算法使用VC++支持的CObList类和CArray类的对象存储数据,具有占用内存空间少及处理速度快的特点;再通过算法和数据结构的设计不仅使得多边形顶点可按顺时针方向或逆时针方向输入,而且减少了求解过程中对多边形顶点数据的遍历次数;基于判断和计算交点是裁剪算法的主要工作,文中引入了求交前的预处理,避免了大量不必要的求交,降低了算法的时间复杂度。最为重要的是该算法不需要对两多边形的边重合或两多边形在顶点处相交的情况作特殊处理。

一种建筑物多边形合并、化简与优化的自动方案

介绍了一种城市地图中基于建筑物矩形几何特征的多边形全自动综合算法。采用Delaunay三角网探测多边形之间的拓扑邻近关系，根据视觉邻近关系聚合多边形。采用基于分割栅格多次扫描的方法对建筑物多边形进行化简以及形状优化。

正多边形微孔织构化端面密封性能数值计算

针对表面织构提升机械密封端面的流体动压和密封性能的问题,提出了一种正多边形表面织构,通过建立正三边形、正四边形与正五边形织构的密封端面模型;利用数值模拟的方法计算了正三边形、正四边形与正五边形织构的密封端面的流体压力分布;研究了正多边形织构对机械密封的密封性能的影响规律。结果表明:当织构面积比S=(12~16)%,织构深度h_(p)≈3μm,密封间隙h_(0)≈2μm时,正三边形、正四边形与正五边形织构的密封端面的密封性能较好;正五边形织构与正三边形织构和正四边形织构相比,在高压一侧有较大的高压区域;正五边形织构相较于正三边形织构、正四边形织构有较好的密封性能。

一种基于Ghosh斜率图法的改进的临界多边形生成算法

在Ghosh的斜率图法(slope diagram)基础之上,对凹—凹这种情况进行了重点研究分析,提出了一种更加高效的求取NFP的改进算法。新的改进算法改进了边的遍历方式,简化了NFPList的构成,提高了求取外层NFP轮廓的效率。仿真实例验证了所提方法的正确性和有效性。

多边形有限元研究进展

有限元法是数值求解偏微分方程边值问题的重要方法,采用不规则多边形单元网格,可以方便有效地模拟材料的力学性能,又使得区域网格剖分变得灵活方便．特别是对于复杂的几何形状,多边形单元网格具有更大的优势．本文对国内外有关多边形有限元法的最新进展作了初步的总结和评述,主要以基于位移法的多边形有限元为主．论述了多边形有限元的发展历史,给出了多边形单元上的Wachspress插值、Laplace插值和重心坐标的一些最新研究成果．与经典有限元法形函数为多项式形式不同,多边形单元的形函数为有理函数或者无理函数形式．多边形单元插值形函数满足线性完备性,可以再现线性位移场,像经典有限元法一样直接施加本质边界条件;插值函数在多边形的边界上是线性的,确保不同单元间的自动协调．不同单元的插值形函数表达公式形式统一,方便混合单元网格计算的程序编写．提出了多边形有限元法今后需要研究的问题．

考虑车轮多边形的动车组车轴疲劳寿命预测

以某型高速动车组车轴为研究对象,基于考虑轮轨柔性的车辆轨道刚柔耦合动力学模型、轮对有限元模型和多轴疲劳模型,以实测多边形磨耗为输入,在速度300 km/h下分析了多边形磨耗对车轴疲劳损伤的影响。研究表明:在多边形磨耗的影响下,轮对受载状态剧烈波动并具有显著的周期性,且受载波动情况与多边形磨耗阶次相关。在18阶多边形磨耗影响下,高速动车组车轴的服役寿命降低至22年,小于《铁路动车组运用维修规程》规定的车轴设计寿命。

基于车轨耦合的地铁车轮多边形形成机理

车轮多边形磨耗会恶化轨道车辆振动环境,导致结构部件的共振疲劳失效,严重威胁行车安全.为研究地铁车辆车轮多边形磨耗的形成机理,开展线路动态跟踪试验研究,建立车轨垂向耦合有限元模型和动力学模型,并进行轮轨长期磨耗迭代仿真分析.研究结果表明:实测车辆发生了明显的7~9阶的车轮多边形磨耗,导致车辆出现50~70 Hz的强迫振动,频率与轮轨系统耦合振动P_(2)力频率接近;通过车轮磨耗迭代仿真分析,确定了钢轨周期性接头焊缝不平顺引起的轮轨系统P_(2)力共振是导致车轮7~9阶多边形磨耗的根本原因;对钢弹簧浮置板道床和梯形轨枕道床而言,长期轮轨P_(2)力作用会分别引起8阶和15阶车轮多边形磨耗.