The Minimum Energy Principle in Description of Nonlinear Properties of Orthotropic Material

In this paper the conception of theoretical determine the relations between material experimental characteristics is presented. On the base of stress-strain relations for nonlinear elastic anisotropic material and geometrical interpretation of deformation state, the general form of strain energy density function was introduced. Using this function and variational methods the relations between material characteristics were achieved. All considerations are illustrated by a short theoretical example.

燃料电池-蓄电池-超级电容动力系统能量管理策略研究

燃料电池的缺点是功率输出疲软,对动态功率加载不能及时做出迅速反应,因此可以采用组合动力源的方式改善。我们采用蓄电池作为辅助能源来储存制动回收的能量,而且嵌入具有高功率密度特性的超级电容。为分配好上述三电源混合动力系统中的功率流,本文以庞特里亚金极小值原理作为基础,制定分别以蓄电池和超级电容的荷电状态为状态变量;蓄电池和超级电容输出功率为控制变量;氢气消耗量为目标函数的能量管理策略。本文通过比较基于PMP和功率跟随两种能量管理策略,得出前者的更优性。

基于失稳状态耗能最小原理的预应力锚索加固边坡稳定性上限解析

基于岩土塑性极限分析上限理论的基本原理,考虑预应力锚索的加固效应,分析了单预应力锚索加固措施条件下边坡的稳定性特性,并由此探讨了多预应力锚索共同加固边坡的稳定性能量分析方法。结合强度折减技术,采用内点迭代方法和序列二次规划优化迭代法对锚固边坡安全系数目标函数进行了能量耗散最小化意义上的优化计算。典型算例的分析计算表明:锚索加固效应可以有效地提高边坡的稳定性,预应力锚索设置位置对边坡安全系数、临界滑裂面位置和锚索长度有显著影响。综合考虑锚索设置位置对边坡安全系数和锚索长度的影响,单锚索的最优设置位置应位于边坡中下部区域。采用多排锚索加固既可以保证边坡的安全储备,也可有效避免局部稳定性问题。

隧道新奥法原理与发展

首先探讨了围岩自承能力的力学机制,认为围岩自承能力来源于强度,围岩塑性强化区和弹性区是主要的承载结构。新奥法"充分发挥围岩自承能力"的观点可进一步表述为"基本维持围岩原始状态",这是一种"显性"表述,提出了技术方向,具有可操作性。将能量最小原理分别应用于石质隧道和土质、破碎围岩隧道,对其具体含意进行了深入阐述,提出此原理可以作为判断各种施工方案优劣的依据。

最小耗能原理再讨论

最小耗能原理不能由普利高津的最小熵产生定理拓展而得到,最小耗能原理只适用于非平衡系统的非平衡定态.

致密油藏水力碎裂区是“死油区”

液体与气体的物态差别显示:采收率方面,页岩气藏中非常成功的"广密压裂"(即所谓"体积压裂")不适用于致密油藏。采用广密压裂开发致密油藏实为"远采近甩",而且更为严重的是甩掉后极难收回。业内科研工作者尚未意识到水力碎裂区的原油会被囚禁这一严重不利,仅从能大幅度提高单井产能方面便公认广密压裂为开发致密油藏的有效手段,会对我国致密油藏即将来临的大规模开发造成错误指导。建议探寻不以降低采收率为代价的提高单井产能的开发手段。

基于极小值原理的增程式客车能量管理问题规律分析

为了提高增程式城市客车的燃油经济性,利用极小值原理设计在线能量管理策略是一种有效方法,然而难点在于如何避免协态变量的迭代计算。在对动力电池组的特性和输出功率进行合理假设的基础上,利用状态方程和协态方程推导出协态变量与动力电池组开路电压二者的关系方程。通过对该关系方程进行近似求解,得到了上述二者的比值可以视为常数的结论。将基于该结论所设计的在线能量管理策略应用于不同实际工况,并将结果与全局最优解对比,发现该策略的性能仅低于全局最优水平0.5%。由此可见,该策略是一种可以得到在线应用的最优能量管理策略。

基于第一性原理的钙钛矿BaFe0.5Nb0.5O3B位的有序结构

基于第一性原理,利用Materials Studio计算软件中CASTEP软件包构建出双钙钛矿材料BaFe_(0.5)Nb_(0.5)O_3的4种位形,研究B位有序无序对其结构和物理性能的影响.通过GGA+PBE关联函数对4种位形结构分别进行几何优化和能量优化,根据能量最低原理,获得最终优化后的几何结构与各项物理性能.计算结果表明:反铁磁的能量最低且为半导体,为最优的几何结构,并且通过紫外可见吸收实验证明了带隙的存在;铁磁结构与反铁磁结构自旋存在夹角,属于半金属;在费米能级附近,d电子与p电子的相互作用明显,对态密度的贡献最大;在低频率范围内,反铁磁结构Ba-AFM出现吸收峰最早,但吸收峰强度最低.

新型微纳测头刚度模型及变刚度特性分析

微纳测头是精密测量机的关键部件,其刚度特性直接影响坐标测量机的整体性能。基于压杆失稳原理,构造一种具有变刚度特性的新型微纳测头。利用压电装置驱动柔性机构变形以改变柔性支撑梁的轴向受力和横向刚度,从而改变约束支撑机构的整体刚度。综合考虑测头的刚度特性、结构稳定性和解耦性等因素,构造出基于十字交叉型悬臂梁支撑的变刚度微纳测头。利用最小势能原理构建微纳测头约束支撑机构的刚度模型,基于模型获得所需压电驱动力大小。通过有限元仿真得到测头刚度随压电驱动力变化的曲线。对比刚度理论计算值与仿真值,分别得到微纳测头约束支撑机构的轴向刚度及横向刚度的平均相对误差。仿真结果表明,建立的刚度理论模型具有较高的准确性。研究结果为该新型微纳测头的变刚度控制奠定了理论基础。

基于电池老化的并联式HEV能量管理策略

针对电池老化和能耗问题,在优化方法中搭建锂离子电池循环老化和日历老化模型,分析电池老化模型的重要性及对汽车在运行过程中能量消耗的影响,通过电池荷电状态(SOC)和容量变化两个参考轨迹,调整电池的充放电状态。针对并联式混合动力汽车(HEV),基于Pontryagin最小值原理,提出一种以电池退化和能耗最小为目标的自适应等效燃油消耗最小(ECMS)控制策略。基于MATLAB仿真分析可得:考虑电池老化情况的电池容量损失降低了2.33%,总燃油消耗降低了1.25%,有效充放电总容量减少了3.20%,同时可减缓电池老化。

建筑基础中承受轴向压力的双参数弹性地基梁的稳态振动

弹性地基梁是土木工程结构中的基本构件,许多工程结构的计算都可以归结为弹性地基梁的计算。目前能够准确反应结构与地基相互作用的计算弹性地基模型较少,双参数弹性地基模型是其中之一。然而双参数地基模型的衰减参数γ难以准确选用,一直制约着该计算模型在结构动力分析中的推广运用。以Hamilton原理为基础,从系统能量的计算出发,采用变分法推导出双参数地基上承受轴向力的梁的边界条件及控制微分方程。使用Matlab编写程序,采用迭代法计算得出承受轴向力的双参数弹性地基梁稳态振动时的内力幅值、变形幅值,并将计算结果与工程经验值进行比对。结果表明:该算法能够相对准确地求解结构稳态振动的问题,并准确得出衰减参数γ、剪切刚度与基床系数,为双参数弹性地基模型的推广应用扫除了障碍,具有广阔的应用前景。

基于最小熵产生与耗散结构和混沌理论的河床演变分析

阐述了最小熵产生、耗散结构和混沌理论的基本原理和研究方法,并介绍了如何应用这些理论和方法对河床演变过程进行分析。认为:河流只可能处于近平衡态和远离平衡态。河流处于近平衡态时,遵循最小熵产生原理或最小能耗率原理,其演变过程表现为逐渐趋向于与外界条件相适应的相对平衡状态,在相对平衡状态水流的熵产生或能耗率为最小值。当作用在河流上的约束条件发生变化后,河流就会离开原来的相对平衡状态,寻求与新的约束条件相适应的相对平衡状态。在这个调整过程中,熵产生或能耗率并不是单调减少,而是有增有减,直到新的相对平衡状态,水流的熵产生或能耗率一定是与新的约束条件相适应的最小值。河流处于远离平衡态时,其演变过程可以经受突变,导致河型转化发生。河型转化是在外界条件缓慢变化过程中,超过某一临界值而发生的突变,这种突变相当于热力学中的非平衡相变,因而可以用耗散结构和混沌理论解释河型转化。