基于等几何分析和材料场级数展开模型的简谐激励结构拓扑优化

考虑简谐激励的结构拓扑优化具有重要的研究意义和工程应用价值,尤其对于飞速发展的航空航天领域。为了方便优化设计结果的几何特征提取和控制,同时兼顾计算精度、效率和设计迭代稳定性,本文基于等几何分析和材料场级数展开模型发展一套等几何优化方法用于简谐激励结构拓扑优化。由于等几何分析具有几何建模精确和跨单元高阶连续的特点,在不需要极其细密网格的情况下就可以保证响应分析和灵敏度计算的精度。通过结合材料场级数展开模型,采用降维技术大幅减少了设计参数的数量,提高了设计优化的求解效率,同时能够获得不依赖单元细分且具有清晰几何边界的优化构型。针对动力学拓扑优化可能出现的迭代振荡和不收敛问题,通过采用稳定化方案获得了稳定迭代的收敛设计解。数值算例表明,本文方法能够有效避免灰度模糊区域、锯齿形边界、单元细分依赖性和棋盘格现象等,可以高精度高效率地求解简谐激励结构拓扑优化问题。

开放系统下非饱和季冻土分凝冻胀防治措施

随着西部大开发和振兴东北等重大区域性战略的实施,季冻土区土体的冻胀防治问题逐渐引起人们的关注。实际工程中冻胀主要发生在受季节性温度影响的非饱和土中,其防治措施的选择成为亟待解决的问题。分析总结了土体冻胀产生的原因与处理措施,从土体改良、控制温度、控制水分、改变基础形式等方向出发,简要评价了每种冻胀防治措施的利弊,指出将不同的方法择优组合应用是目前主要的研究方向。

大跨连续刚构桥预应力混凝土箱梁的长期挠度预测探讨

提高对混凝土收缩徐变的长期挠度预测精度,是大跨度桥梁设计中要解决的一个关键问题。根据已测得的虎门大桥连续刚构桥挠度长期观测数据,建立有限元模型,分阶段对大跨连续刚构桥预应力混凝土箱梁的徐变变形进行理论分析,探讨主梁上下缘应力差与结构徐变的关系。拟用文献[1]提供的某主跨270 m连续刚构桥挠度长期观测的实测数据,考虑新规范中的可变作用准永久值对理论徐变计算值进行验证,通过有限元分析对成桥后的长期徐变变形给出较准确的预测,并得出挠度长期增长系数,为此类桥梁的长期挠度预测提供依据。

新规范下大跨连续刚构桥长期挠度计算的反思

提高对混凝土收缩徐变的长期预测精度，是大跨度桥梁设计中要解决的一个关键问题。考虑新规范中可变作用准永久值的影响，分三个阶段对大跨度预应力混凝土连续刚构桥的徐变变形进行理论分析，探讨预测大跨度连续刚构桥长期挠度的方法，为此类桥梁的长期挠度预测及改进设计方面提供依据。

简易人体疲劳检测仪的研制

简易人体疲劳检测仪是根据人眼能识别的闪烁频率随人脑的疲劳程度不同而有所不同这一原理,通过测试人眼能识别的闪烁频率来实现检测人体疲劳程度的目的。介绍了该检测仪的组成和硬件系统各部件的功能特点,阐述了其软件的设计思想。

基于飞思卡尔单片机的平衡车设计

本文介绍了基于MK60DN256ZVLL10单片机控制系统设计的平衡车硬件电路及直立原理,详细阐述了平衡车直立控制、速度控制和方向控制的参数调试方法。主要创新点为用虚拟示波器来观察速度参数的变化,使调试更为准确和直观。试验证明:该平衡车控制系统稳定,能在直立平衡的基础上实现稳定行走。

面向超材料微结构的离散变量拓扑优化设计

由周期性微结构组成的材料结构因其独特性质在飞行器结构设计中展现出良好的应用潜力。为了避免超材料微结构拓扑优化过程引入的中间密度所导致的灰度模糊设计结果,基于一种离散变量的拓扑优化方法,利用序列近似整数规划和正则松弛算法实现材料体积约束下的微结构拓扑优化设计。利用离散变量的特点首先给出了两种微结构的几何形状初始猜测,并根据这两种初始设计的构型分别进行了体积模量最大化和剪切模量最大化问题的求解。结果表明,微结构拓扑优化设计构型受初始设计和材料体积约束的影响较大,考虑不同的性能目标所获得的优化设计构型差异明显。数值算例展现了文中基于离散变量实现超材料微结构拓扑优化设计的可行性和有效性,避免了中间密度引起的灰度模糊问题,清晰的微结构拓扑构型提高了结构的可制造性。

基于等几何方法的功能梯度Mindlin板结构拓扑优化设计

提出一种基于等几何分析的功能梯度Mindlin板结构拓扑优化方法,实现了沿着板面内方向梯度材料渐变与结构拓扑协同设计。基于等几何分析中的非均匀有理B样条(non-uniform rational B-spline,NURBS)基函数,保证了板结构建模、仿真分析和优化设计的参数化统一。由于等几何方法基函数的高阶连续性、非负性、规范性等特点,建立了合理的设计变量与梯度材料相对密度的分布关系。为了克服Mindlin板仿真分析的数值闭锁问题,采用NURBS等几何分析单元的缩减积分策略。数值算例展示了该方法的有效性,且获得了具有清晰细节特征的功能梯度板新型设计方案。结果表明,相比于预先定义材料配比,该方法可以实现功能梯度材料属性与结构拓扑的协同优化设计。

哑铃形钢管混凝土拱桥在灌注混凝土时开裂事故分析

钢管混凝土拱桥有很多优点,目前在我国发展也很快,获得了许多成功的经验。因为目前尚无钢管混凝土拱桥的设计及施工规范,因此,必须总结经验,防止在工程中发生事故。针对哑铃形钢管混凝土拱桥在灌注混凝土时容易发生爆管事故,建立有限元模型,分析了受力和变形情况,并提出了一些看法和建议,可作为设计和施工的参考。

落石冲击下拱形明洞结构受力特征及动力响应研究

为明确拱形明洞在落石冲击下的受力特征和动力响应,以某一全长100m铁路双线路堑式拱形明洞结构为研究对象,基于ANSYS/LS-DYNA动力有限元仿真软件,建立拱形明洞非线性有限元模型,研究明洞结构不同部位在落石冲击下的力学响应;通过改变落石质量及下落高度,分析不同工况冲击荷载下结构的应力、应变、位移、加速度等变化规律。结果表明:由三种计算工况下的响应值可得结构可以承受各计算工况下的落石冲击;在回填土厚度设计不足的情况下,拱形明洞结构易出现变形,但不会受到严重破坏;拱顶、拱肩及拱腰内侧为结构相对受力不利部位;回填土侵彻深度、最大剪应力、应变以及各测点位移随落石质量和下落高度的增大而增大,但加速度响应无明显变化规律。

基于模型设计的拖拉机整机控制系统的设计与开发

针对传统拖拉机自动化程度低、操作复杂、缺少整机控制器的现状,在分析拖拉机整机控制系统结构组成及功能需求的基础上制定了整机控制器的控制策略,使用Simulink软件搭建了整机控制策略模型,利用代码自动生成技术生成应用层代码并结合底层驱动代码一并下载到整机控制器中,以实现整机控制程序的开发;使用美国NI公司的Veri Stand软件搭建上位机控制系统,进行整机控制器的硬件在环仿真,验证了整机控制器的功能;道路试验表明,基于模型设计方法开发的拖拉机整机控制器实现了整机控制功能,满足了拖拉机对整机控制器的需求。基于模型设计自动生成的代码完全可以替代人工手写的代码,以缩短整机控制器的开发周期,提高开发效率,降低开发成本。

基于S12XDP512双核微处理器的拖拉机整机控制器CAN节点开发

Freescale S12XD系列双核单片机增加精简指令流(RISC)XGATE内核,该内核处理速度比主CPU快1倍、中断响应时间短、功耗低,可大幅降低主CPU的中断负荷,提高实时系统的性能。陈述S12XDP512双核单片机在拖拉机整机控制器CAN节点应用上的优越性能,设计CAN总线通信的硬件接口电路,介绍XGATE协处理器的工作原理,给出XGATE处理CAN总线通信的C编程实现和相关注意细节。

装配式预应力混凝土小箱梁单梁静载试验分析

对位于某一级公路的2片装配式预应力混凝土小箱梁进行了单梁试验,试验中采用了钢筋堆载的加载方式,测试了梁体的应力和挠度。试验结果表明:试验梁的刚度和承载能力满足要求;梁体刚度分配比较均匀,结构在加载过程中表现出弹性工作状态;计算理论值低估了结构的刚度,但这种低估为结构带来了安全性冗余,对结构是有利的。

基于模型树的大跨径悬浇连续梁桥变形预测

大跨径悬浇连续梁桥的变形预测是相关工程实施过程中的重点之一。为充分挖掘大量已建悬浇施工桥梁变形监控数据的价值,使其为新建类似桥梁的变形预测提供校核数据参考,提出了采用模型树机器学习算法预测悬浇施工各节段预抬高值来预测桥梁变形的方法,并通过编写计算程序对该方法进行了测试与验证。结果表明:采用模型树机器学习算法获取悬浇施工桥梁节段预抬高值来预测桥梁变形的方法是可行的,该方法可广泛应用于桥梁工程的变形预测中,以充分挖掘已有工程数据的价值。

双轴双电机驱动电动汽车整车控制器开发

为解决单电机驱动电动汽车动力性和经济性不能同时兼备的不足,设计开发了双轴双电机驱动电动汽车。针对双轴驱动电动汽车动力构型的特点,开发一款基于MC9S12XEP100单片机为控制核心的整车控制系统。在分析整车控制器功能需求的基础上,设计了整车控制器的硬件电路,开发了整车控制软件。实车测试结果为0~30 km/h加速时间为3.25 s,0~50 km/h加速时间为6.5 s,最高车速可以大于100 km/h。实车测试表明所开发的整车控制器达到了设计指标的要求。

精密播种机终端及监控系统设计

针对目前机械式播种机性能的不足,设计一款智能精密播种机及其监控系统。基于拖拉机整机控制器和精密播种机终端以及监控系统组成的CAN总线通信网络,实现拖拉机整机运行信息和播种机播种信息的共享与交互。设计精密播种机终端的硬件电路并进行该系统控制算法的研究。设计开发的精密播种机的监控系统,使得拖拉机整机运行信息以及播种机在进行播种作业时的各种信息得到及时显示和监控,提高播种机的工作效率以及整机智能化水平。

山东省公路交通综合养护总承包模式的探索与实践

通过分析当前养护管理模式现状及存在的问题,探索出一种创新的综合养护总承包模式。分析了该模式的优势,并首次创新性的在养护总承包中加入养护综合后评价体系,对养护工程总承包管理及实施效果进行全过程后评价。通过对所辖数条公路的实践,实现了检测评价、勘察设计、施工、养护综合后评价等四大方面养护工作全过程的无缝链接,形成了一套科学高效的全产业链的养护管理体系和一整套综合养护总承包模式的技术文件,取得了较好的效果。

试论高中思想政治学科核心素养的培养

具备良好的素养对于处理复杂事物、解决复杂问题意义重大。中小学教育阶段,是形成学生素养的关键时期。在高中最后一年的教学中怎样做到不忘学科素养的培育,是值得探讨的一个问题。文章以高中思想政治学科为例,就核心素养的内涵和表现以及如何与平时的教学相结合做了阐述。

基于模型的双电机驱动电动汽车控制系统开发

为充分挖掘双电机双轴驱动电动汽车的潜力,针对其构型特点进行了整车控制系统的开发研究。采用基于模型设计的方法建立了各个模块的控制模型,并在此基础上进行了整车控制策略模型的集成开发;利用嵌入式代码生成技术,实现了由Simulink环境下的整车控制策略模型到系统控制应用层软件代码的自动生成。设计了整车控制器的硬件系统,完成了应用层软件与底层软件的集成设计。在NEDC工况下进行了控制系统硬件在环测试,结果表明本文开发的控制系统能够满足实际需求。

大跨径连续梁桥静载试验变形的快速预测技术研究

大跨径PC连续梁桥静载试验过程中的结构分析是比较耗时耗力的工作,容易出现错误。根据已有数据,利用模型树机器学习算法,开发相应程序并训练得到相应的预测模型。利用该预测模型,可以快速预测静载试验状态下的桥梁跨中下挠的理论值,预测结果可以作为“校核参考值”,用于结构分析结果的校核工作。测试数据表明,该算法预测误差较小,算法本身具有很好的工程应用价值。