周期性梯度折射率多层膜的软X射线反射率

由于界面互扩散的存在,实际的超薄多层膜很难具有清晰的界面结构.假设超薄多层膜为具有周期性梯度折射率的多层膜结构,用直线模型和余弦模型模拟了周期性梯度折射率多层膜的软X射线反射率.结果证明,折射率余弦渐变的多层膜虽然不具有清晰的界面,但它同样具有很高的反射率.

三维梯度功能材料层间力学模型与应力分析

本文对非均质耐热梯度功能材料 (FGM)层间的结构与性能进行了研究。通过对陶瓷 -金属 FGM的宏、细观结构分析 ,建立了其层间三维力学模型 ,导出了应力分析方程。本方法的确定不仅可以指导 FGM的成分、组织和结构设计 ,而且还可以加速 FGM实用化的进程 ,通过典型的算例数值分析 。

结合修正后的全球生态系统动态调查冠层高度的森林地上生物量模型优化——以福建省为例

森林地上生物量(Above Ground Biomass,AGB)是衡量森林生态系统碳存储、能量流动和生物多样性的关键指标,对于气候变化研究和森林资源管理至关重要。福建省地处多云多雨的亚热带,地形和森林类型复杂,森林地上生物量估算难度大。为提升森林地上生物量估算效果,将最新星载激光雷达数据全球生态系统动态调查(GEDI)、Landsat以及Sentinel系列卫星等多源遥感数据进行集成和综合利用,通过Landsat影像计算的林龄对GEDI_V27冠层高度产品进行优化,结合优化后的MGEDI_V27冠层高度产品,建立传统遥感特征结合冠层高度的极端梯度提升模型(XGBoost)生物量反演模型,实现了福建省森林地上生物量的有效估算与制图。研究结果表明:(1)通过林龄优化后的GEDI冠层高度精度评价结果为R^(2)=0.67,RMSE=2.24m;(2)通过递归特征消除算法对三种森林类型进行特征优选,得到10个遥感特征,其中,三种森林类型最重要的遥感特征均为森林冠层高度,并且对比评价了在包含传统遥感特征因子的情况下有无冠层高度对于模型精度的影响,结果表明,在冠层高度因子参加特征构建时,森林AGB回归分析的精度明显提高,证实了冠层高度在生物量估算中具有显著的重要性;(3)研究得到的福建省森林AGB范围为0.001—363.331Mg/hm^(2),整体精度评价结果为R^(2)=0.75,RMSE=17.34Mg/hm^(2),2020年全省AGB总量为8.22亿Mg,平均值为101.24Mg/hm^(2)。通过优化GEDI中的森林冠层高度,并且结合传统遥感特征,可以实现对福建省森林地上生物量的精确估算和监测,研究成果有助于区域森林碳汇的评估。

基于层合板模型的梯度压电涂层Reissner-Sagoci问题研究

为了研究具有任意变化材料特性的功能梯度压电涂层在刚性圆柱压头作用下的Reissner-Sagoci问题,建立层合板模型对涂层表面的接触行为进行分析.利用Hankle积分变换技术和传递矩阵方法,将功能梯度压电涂层的扭转接触问题转化为包含柯西奇异核的积分方程.借助高斯-雅可比数值积分方法,将该奇异积分方程转换为线性方程组,通过求解线性方程组,计算得到材料参数按照任意形式变化的梯度压电涂层表面处的应力、位移以及电位移.研究结果表明,梯度压电涂层材料参数的梯度变化对功能梯度压电材料的Reissner-Sagoci问题求解有显著影响.研究结果为通过设计功能梯度压电材料参数而改善压电元件的力学性能、抑制接触损伤和破坏的方案提供依据.

基于材料特征的功能梯度材料CAD模型分层算法

为了利用快速成形技术制造功能梯度材料零件,在分析以往基于设计的功能梯度材料零件计算机辅助设计模型的基础上,提出一种基于制造的功能梯度材料零件计算机辅助设计模型。采用PIC格式存储层片轮廓,存储层片材料分布向量的数据结构为四叉树和线性表,材料分布向量精度可调且存储空间可以优化。基于该模型,提出一种新的材料分布向量计算方法,实例证明该方法计算材料分布向量简单。采用不符合要求的采样点占总采样点百分比λ作为判定依据,比以往判定依据更灵活。基于此判据提出一种基于材料特征的层厚计算方法,实例证明该算法正确、有效。

应用梯度连接层的层合电工钢梁螺栓结合部简化模型研究

表征电工钢片间螺栓结合部连接参数是进行铁心结构动力学分析的关键,针对现有变压器铁心动力学模型参数识别误差大的问题,提出了考虑螺栓结合面压强分布不均匀的梯度连接层模型。通过理论计算获得了螺栓结合部的压强分布,推导了梯度连接层弹性参数与螺栓结合部接触压强的关系式。在获得层合电工钢梁试件等效材料参数的基础上,对由螺栓连接的两根相同层合电工钢梁,建立了梯度连接层模型模拟层合电工钢梁之间的螺栓结合部。经模态对比修正了梯度连接层的弹性参数,修正后螺栓连接层合电工钢梁试验模态与计算模态的前8阶振型一致,对应固有频率的误差在1%以内,证明了梯度连接层模型的准确性。在变压器铁心中应用修正后的梯度连接层模型,能够提高建模精度。

功能梯度界面层模型断裂问题研究进展

对功能梯度界面层模型的由来以及模型断裂问题的研究现状和方法进行了综述,介绍了采用何种函数形式以表征界面层内材料力学属性,并且对该模型的应用前景和发展趋势进行了展望。

基于层合板模型求解功能梯度压电材料涂层的二维接触问题

压电材料具有良好的机电耦合效应,被广泛应用在传感器、执行器等智能结构中.由于功能梯度压电材料可以克服压电材料易发生断裂且难以输出较大的电位移等缺点,因而受到研究者的广泛关注.本文应用层合板模型模拟材料参数可以任意变化的功能梯度压电材料涂层,研究了梯度压电涂层在圆柱形压头作用下的二维无摩擦接触问题.利用Fourier积分变换和传递矩阵技术,本文将功能梯度压电材料涂层的二维无摩擦接触问题转化为奇异积分方程组,并利用数值方法对其进行求解.数值结果表明,功能梯度压电材料的梯度指数变化对接触力学行为产生重要的影响.其研究结果对于利用功能梯度压电涂层抑制接触损伤和变形具有重要指导意义.

金属多孔材料梯度层最佳厚度的研究

用离心沉积工艺在粗孔基体材料上制备孔径梯度变化的膜层(简称梯度层),研究复合材料的过滤性能与梯度层的粉末粒度、厚度之间的关系。结果表明,为获得复合材料的最佳过滤性能,梯度层的粉末粒度必须小于基体的中流量平均孔径。随着梯度层厚度的增加,复合材料的透过性能下降,过滤精度提高。为了得到二者的最佳配合,存在着梯度层的最佳匹配厚度,这一厚度与梯度层粉末粒度呈线性关系,且基体的中流量平均孔径值是该直线的截距。

基于改进混合模式内聚力模型的无砟轨道层间损伤分析

为准确预测无砟轨道层间界面损伤行为,以内聚力模型表征界面本构关系,提出更符合Ⅰ型、Ⅱ型断裂模式特征的混合模式内聚力模型基本假定,推导混合模式内聚力模型关键参数表达式,通过反演文献试验验证改进混合模式内聚力模型的正确性。基于改进混合模式内聚力模型,以内聚力单元表征层间界面,分析温度梯度荷载作用下纵连前无砟轨道板与砂浆层层间界面损伤特性。结果表明:改进混合模式内聚力模型能真实反映界面Ⅰ型、Ⅱ型断裂模式特征。在温度梯度荷载作用下,轨道板与砂浆层层间界面损伤萌生于板角位置,主要沿着界面横向扩展,界面出现失效区域的临界荷载为66℃/m。高温季节施工时间对轨道板与砂浆层层间界面损伤发展影响很大,建议在17:00—次日00:00进行砂浆层灌注施工并尽快完成纵连作业。

考虑沥青层模量梯度的路面结构剪应力分析

在高温、低温、老化等极端情况下,沥青层的模量有很大的变化,且沿深度范围的模量变化幅度或趋势都有所不同,从而产生了沥青层的模量梯度场。采用三维有限元计算模型及双圆均布荷载,考虑不同情况下沥青层及基层的模量变化,对3种路面结构进行分析。结果表明,沥青层模量梯度对沥青路面结构表面剪应力有显著的影响。在进行沥青路面损坏的力学分析中,有必要考虑其影响。

基于多层码本模型的遗弃行李检测算法

提出一种在公共场所智能检测遗弃行李的新算法框架。首先使用多层码本模型检测场景中的稳定前景区域作为可疑区域,之后结合梯度方向直方图特征设计一种消除光照影响的机制,最后使用同样基于梯度方向直方图的快速行人检测算法消除行人的影响。实验结果表明,该方法计算复杂度低,在一些标准数据库上能有效检测遗弃行李,并对复杂场景有较好的鲁棒性。提出的算法框架可以应用到公共场所的监控系统中。

超低渗浅层砂岩油藏储层非线性渗流模型

以鄂尔多斯盆地渭北地区延长组浅层超低渗砂岩油藏为研究对象,基于储层岩石的应力-应变关系及应力敏感性实验研究认为,流体在渗流过程中,启动压力梯度是动态变化的。利用介质变形、应力敏感性及动态启动压力梯度等参数,采用实验方法、线性回归方法和对比法,根据非达西渗流方程,建立了超低渗浅层砂岩油藏渗流模型。结果表明:超低渗浅层砂岩油藏应力敏感模型与正常埋深储层的应力敏感性模型相似;相对于考虑静态启动压力梯度的超低渗砂岩油藏渗流模型,考虑动态启动压力梯度的超低渗砂岩油藏渗流模型,在同一泄油半径内日产油量小,并且随着泄油半径的增加,日产油量减小幅度越来越大,生产井"压降漏斗"变小、变缓。此结果与油田生产实际相吻合。

冲击载荷作用下船用软芯功能梯度夹层板动态响应分析

本文提出一种用于求解软芯功能梯度夹层板的多坐标系多层精细动态模型,采用李维解和龙格-库塔法求解整体控制方程。计算结果表明,该模型能够精确计算冲击载荷作用下软芯功能梯度夹层板的动态响应,同时能够精确捕捉功能梯度软芯材的微小变形。通过与有限元计算结果对比验证所提模型的精度。通过数值计算,分析软芯功能梯度夹层结构的面/芯厚度比、弹性模量幂指数、爆炸载荷对功能梯度软芯夹层板动态响应的影响,可为新型软芯功能梯度结构设计和应用提供理论基础和指导。

多层常梯度声速剖面的测深误差改正方法

声速剖面(SVP)是多波束测深重要参数。为提高观测数据质量,在复杂水域地带往往通过声速剖面加密观测法或数据内插法,但始终会产生不同程度的折射误差。本文通过分析声速对测深系统的影响和构建常梯度等效声速模型进行了推导,提出了常梯度声速剖面改正模型,较好地解决了声速代替误差或声速剖面不准确带来的影响。试验结果表明,该模型后处理解析的地形边缘数据具有更好的一致性,定量成果优于传统声速剖面改正算法。

求解一类线性二层目标混合模型的算法

基于线性分式规划的性质,讨论了一类线性二层目标混合最优化模型.将混合最优化模型转化成有约束的单层分式规划问题,利用既约梯度和最小改变量来求线性分式规划的所有顶点.通过算例对算法进行了检验,说明了算法的有效性.

基于内聚力模型数值算法的无砟道床变形与损伤分析

针对高速铁路无砟道床层间黏结数值模拟问题,推导混合断裂模式双线性内聚力模型,提出有限元分析框架下的双线性内聚力模型(CZM)数值算法,通过与有限元软件计算结果对比,验证算法的正确性。基于所提出算法,以内聚力单元模拟层间界面,建立CRTSⅢ型板式无砟道床有限元模型,分析温度梯度荷载作用下结构变形与层间损伤规律。结果表明:所提出CZM数值算法与有限元软件计算结果一致,可以反映内聚力单元在受拉、受剪、受拉剪模式下的力学与损伤特性;在-50~100℃/m温度梯度范围内,正温度梯度荷载作用下轨道板垂向位移可达0509 mm,负温度梯度荷载作用下则可达0409 mm;轨道板与自密实混凝土层层间损伤受正温度梯度影响大,层间损伤萌生于板角并向板中发展,温度梯度为972℃/m时层间黏结局部失效。

多层功能梯度立井井壁有限元仿真

本文采用层合模型的思想将功能梯度立井井壁划分为多层同轴圆筒,并借助ABAQUS有限元软件进行数值模拟,分析了各层间弹性模量差值的改变对于多层功能梯度井壁力学特性的影响,由此得出当圆筒内部应力分布最均匀时的最适层间弹性模量差值,并探究了功能梯度立井井壁在不同分层数情况下最合适层间弹性模量差值的变化情况及产生的原因。结果表明:不同层数下的功能梯度井壁均对应一个最合适的层间弹性模量差值,使得功能梯度立井井壁内部Mises应力达到相对均匀,即有效缓解了井壁内侧的应力集中现象,同时井壁内侧的最大应力达到最小,并且最合适层间弹性模量差值随着层数增加而减小,此研究对于确定功能梯度井壁在实际工程应用中的划分层数和各层的混凝土标号的选取具有重要意义。

不均等层厚划分的功能梯度圆筒的有限元分析

基于功能梯度圆筒层合模型的思想,将功能梯度立井井壁划分为N层同轴圆筒,从而建立了5种不同层厚划分工况的有限元分析模型进行数值模拟。对在弹性模量沿径向线性变化(内小外大)的N层井壁中,4种不均等层厚划分与普通均等层厚划分相比井壁内部Mises应力和位移的差别进行了分析,并通过改变划分层数N来进一步探究层数的变化对上述由不同划分层厚方式引起的差别的影响,最后验证了弹性模量沿径向线性变化情况下所得结论在沿径向方向弹性模量按照其他的函数变化形式中的适用性与普遍性,以上结论解决了选取最佳层厚划分形式功能梯度井壁的问题,达到了指导功能梯度井壁在实际工程中运用的效果。

泡沫混凝土弹塑性损伤模型在组合式防护结构中的应用

为了将新型泡沫混凝土动态弹塑性损伤模型应用到防护结构中,首先开展组合式防护结构预制孔装药爆炸试验;随后利用新泡沫混凝土材料模型对试验进行数值模拟验证,并将新模型的模拟结果与LS-DYNA中Soil and Foam模型的模拟结果进行对比;最后,基于验证的数值模型,开展以梯度泡沫混凝土作为分配层的组合式防护结构预制孔装药爆炸的数值模拟,探讨梯度泡沫混凝土层界面层数和排列方式对组合式防护结构抗爆性能的影响。结果表明,新泡沫混凝土材料模型的模拟结果与试验结果吻合良好,与Soil and Foam模型相比,新模型在应力波传播和损伤破坏方面预测更好,泡沫混凝土层界面层数和排列方式对作用在主体结构上的应力以及分配层的损伤破坏情况有一定的影响。