Von Mises屈服准则雅可比矩阵的显式表达及收敛性分析

增量塑性理论中,雅可比矩阵是描述材料应力增量-应变增量关系的矩阵,是有限元程序编译的重点。现有商用有限元软件常采用隐式表达形式编译,因变量与自变量之间的函数关系体现不直观。本文基于弹塑性力学理论,推导了Von Mises屈服准则雅可比矩阵的显式表达。采用Fortran计算机语言编写了UMAT子程序与ABAQUS软件联立求解。通过实例与隐式表达的计算对比,显式表达的计算精度与隐式表达一致,计算收敛性较好。由弹塑性雅可比矩阵的一般形式推导出的Von Mises屈服准则的显式表达雅可比矩阵,力学概念清晰,也便于程序编译。

基于概率球面判别分析的说话人识别信道补偿算法

在说话人识别任务中,概率线性判别分析(PLDA)模型是目前常用的分类后端,但由于高斯PLDA模型分布假设不能准确拟合真实说话人特征分布,导致基于高斯分布假设长度归一化的信道补偿方法会破坏说话人特征类内分布的独立性,使得高斯PLDA不能充分利用上游任务提取特征所包含的说话人信息,从而影响识别结果。针对这一问题,提出基于概率球面判别分析的信道补偿算法(CC-PSDA),通过引入冯·米塞斯-费希尔(VMF)分布假设的概率球面判别分析模型(PSDA)和特征变换方法代替高斯分布假设的概率线性判别分析方法,以避免信道补偿对说话人特征类内分布独立性的影响。首先,为了使说话人特征符合VMF分布先验假设拟合后端分类模型,在特征级利用非线性转换对说话人特征进行分布变换。之后,利用基于VMF分布假设的PLDA模型不会破坏说话人特征的类内分布结构的特点,将变换后的说话人特征定义到特定维度的超球面,最大化特征类间距离。所提算法通过期望最大化(EM)算法进行求解,最终完成分类任务。实验结果表明,改进算法在三个测试集上的识别等错误率相较于对比模型PSDA、高斯PLDA均最低。由此可见,所提模型可以有效区分说话人特征,提高识别性能。

基于ANSYS Workbench的O形橡胶密封圈有限元分析

为了研究O形橡胶密封圈(以下简称O形圈)的压缩率与接触压强的关系,首先通过ANSYS Workbench有限元分析软件对装置结构进行必要的模型简化,其次进行关键的边界条件设置及载荷的施加等操作,最后完成非线性静态有限元分析。采用后处理分析技术,得到该装置结构的变形量及von Mises应力分布图。结合实际工况,分析螺栓预紧力、O形圈压缩率及接触压强之间的关系,保证介质(含压气体或液体)密封的接触压强满足工况需求,确保介质密封的有效性和可靠性。

随机声载荷作用下的复杂薄壁结构Von Mises应力概率分布研究

随机声载荷作用下的某些复杂薄壁结构的振动疲劳属于多轴疲劳,Von Mises应力准则是多轴疲劳损伤分析的一条有效途径。通过对有限带宽高斯白噪声载荷作用下结构Von Mises应力概率分布研究,分析提出Von Mises应力服从双参数Weibull分布或Lognormal分布,并且给出了估算这两种概率分布参数的方法,进而得到了Von Mises,应力峰值概率密度函数,从而为结构的疲劳损伤寿命估算提供依据。在工程应用中采用耦合的有限元和边界元方法计算了某型航空发动机燃烧室火焰筒薄壁结构在随机声载荷作用下的振动应力响应功率谱密度,着重分析了Von Mises应力响应的概率分布特征,并对分析结果采用Kolmogorov-Smirnov(K-S)检验进行了比较验证。

考虑三向应力效应的最大Mises应力复合断裂判据

通过对脆性断裂过程中开裂扩展机理的分析,提出了径向平面最大Mises应力(RPMS)概念。在平面应变条件下考虑泊松比的影响,对不同应力复合比的I-II复合型载荷作用下裂尖处应力分布进行了分析,以此为基础,考虑裂尖处三向应力状态对断裂过程的影响,将径向平面上的最大Mises应力作为裂纹开裂扩展的控制因素。据此,针对复合型载荷模式,提出了裂尖复合脆性断裂判据及裂纹开裂方向表达式。将计算结果与现有试验或其他理论进行了对比分析,以此验证了该径向平面上最大Mises应力断裂判据的合理性。

随机振动载荷作用下结构Von Mises应力过程的研究

随机振动载荷作用下结构的多轴疲劳分析非常复杂 ,利用VonMises应力准则将多轴应力响应转换为单轴应力是一条简单而有效的途径 ,其关键问题是VonMises应力概率密度函数的确定。本文提出了VonMises应力过程近似服从Weibull分布的假设 ,同时给出了确定Weibull参数的方法 。

基于Levy-Mises本构关系及D-P屈服准则的轴对称圆巷理想弹塑性解

如何判断巷道开挖后在无支护反力条件下的围岩弹塑性变形及围岩应力重新分布的力学行为一直是人们研究的重点问题。卡斯特纳方程(Kastner equation)的求解存在以下不足和缺陷:(1)对支护反力的力学处理存在缺陷,不具有工程实际意义;(2)塑性区应力求解,没有使用到假设的理想弹塑性材料的塑性本构关系;(3)塑性区应力求解,没有考虑沿巷道轴向方向的应力的影响。基于增量型本构关系即Levy-Mises关系及D-P屈服准则,对轴对称圆巷进行了理想弹塑性条件的求解。公式计算结果与卡斯特纳方程计算结果和数值模拟计算结果分别进行了对比分析。由于该求解弥补了卡斯特纳方程求解中忽略的3个问题,因此,其结果更具有理论意义和实践价值。

平面应变条件下的M-C准则的等效广义Mises变换公式及其应用

基于Mohr-Coulomb准则的等效广义Mises变换理论,推导了平面应变条件下的Mohr-Coulomb准则的等效广义Mises变换公式,该公式能够充分考虑膨胀角的影响,并与Mohr-Coulomb准则精确匹配,能很好的表述岩土体强度特性,可应用于工程实际中。文中对Prandtl经典算例用本文提出的方法进行了有限元分析,结果验证了文中公式的正确性并得出一些有益的结论。

基于Levy-Mises本构关系及Hoek-Brown屈服准则的轴对称圆巷理想弹塑性解

采用增量型本构关系即Levy-Mises本构关系及Hoek-Brown屈服准则,对轴对称圆巷进行理想弹塑性条件下的理论求解。分别采用该求解公式、卡氏求解公式、基于Drucker-Prager屈服准则求解公式以及数值模拟(FLAC3D)试验等,对常规的工程实例进行计算,分析、研究不同求解公式计算结果的异同性。采用Levy-Mises本构关系及广义Hoek-Brown屈服准则,进行理想弹塑性条件下的半解析半数值解求解。

随机振动结构Von Mises应力过程峰值概率密度函数的研究

随机振动载荷作用下结构的多轴疲劳分析非常复杂,利用Von Mises应力准则将多轴应力转换为单轴应力是一条简单而有效的途径。在频域利用Von Mises应力对结构进行多轴疲劳分析的前提是必须获得Von Mises应力过程中应力循环的概率密度函数。本文利用平稳随机过程的穿越分析和极值的概率分析,给出了计算Von Mises应力过程峰值概率密度函数的公式,为进一步进行疲劳损伤及寿命分析打下了基础。

基于SVM的套管最大von Mises应力预测方法

为了预测非均匀地应力条件下不居中套管的最大应力,提高套管安全性,研究了基于支持向量机(SVM)的套管最大von Mises应力预测方法.首先确定了影响套管最大应力的关键因素,包括非均匀地应力、水泥环的弹性模量及泊松比、套管偏心距等8个因素;然后利用ANSYS软件构建了套管应力实验样本;最后建立了ε-SVR模型,实现了套管最大应力的预测.通过自学习,基于径向基核函数的SVM回归方法对于训练样本达到了很好的精度,5个测试样本的平均相对误差仅为1.32%,具有较好的预测精度,满足工程需求,且可以实现非均匀地应力条件下不居中套管最大应力的快速求解.研究结果为现场安全施工提供了理论依据.

基于Von-Mises屈服准则的结构安定性研究

基于静力安定定理提出了一种服从Von-mises屈服准则的静力安定分析方法。该方法将经典的安定理论与有限元方法相结合,通过构造自平衡的残余应力场,并利用有限元程序求解弹性应力场,避免了线性规划方法的维度障碍。将车辆与路面的接触应力简化为三种荷载分布形式:Hertz荷载、均布荷载和梯形荷载,研究了荷载形式和路面材料参数对结构安定行为的影响。研究结果表明,路面摩擦系数和材料屈服应力对结构安定极限的影响较大,摩擦系数越大,安定极限值越小;安定极限随着材料的屈服应力基本呈线性增长。当摩擦系数相对较小时,Hertz荷载下的安定极限值最大,而梯形分布荷载下的安定极限值最小。研究结果可为路面结构的设计提供一定的参考价值。

Mises桁架结构的全局分岔和混沌运动

本文通过计算机仿真，观测和研究了Mises桁架的全局分岔和混沌特性。结果表明，对于调和外激励的某一频率和幅值，存在着周期或非周期的特性。混沌对初始条件和参数具有敏感依赖性。

Mises准则的圆形屈服轨迹及其在板料成形中的应用

按Ｍｉｓｅｓ屈服准则求解板料成形问题， 理论严密， 结果准确。本文提出了一种Ｍｉｓｅｓ准则的圆形屈服轨迹图。利用这种圆形屈服轨迹图求解轴对称板料成形问题， 可使求解过程简化， 使求解结果更加清晰、直观。与传统的椭圆屈服轨迹比较， 有明显的改进。

一个与Mises轨迹覆盖面积相等的线性屈服条件

在π平面上,取Mises屈服轨迹覆盖面积与其相交十二边形覆盖面积相等的方法确定十二边形6个顶点,顶点与内接点连线为新的屈服轨迹,建立该轨迹在HaighWestergaard应力空间上的直线方程,证明了此方程确定的屈服准则为Mises屈服准则的最大程度的线性逼近,其偏差应力矢量模长与Mises准则模长在π平面上平均误差为零;给出了十二边形内接点顶角为159 836°,圆外顶角为140 164°;以及单位体积塑性功率表达式·

静力-随机振动复合工况下Von Mises应力的概率分布及强度评估

针对静力-高斯随机载荷复合作用下的线性结构,考察了结构Von Mises应力过程的概率分布,在此基础上,利用中心卡方分布近似研究了一定累积概率(99.73%)水平下Von Mises应力值的计算,提出了静力-随机振动复合条件下的强度评估方法。基于一个数值算例,比较了该方法与Monte Carlo模拟的结果和计算效率,结果表明,该方法具有较高的准确度和计算效率。最后,对目前常用的两种工程近似方法进行了考察,从数学上证明了工程近似方法总是偏于保守,为现有方法提供了理论依据。

Von-Mises半无限空间结构安定理论研究

进行了Hertz载荷作用下Von-Mises半无限空间的安定性研究。基于静力安定定理,通过寻找最佳残余应力场建立了平面应变条件下严格的安定极限解析方法。避免了以往安定分析方法的大型数学规划的困难,摆脱了计算中的维数障碍。研究结果表明:严格的安定极限值随着材料屈服应力的提高而增大,但随着摩擦系数的增大而减小;临界残余应力场全部位于两个界限以内,并且相交于临界点。当摩擦系数较小时,临界点发生在表面以下,随着摩擦系数逐渐增大到0.3,临界点从下层逐渐上移到表面。研究成果对安定理论应用于高速铁路设计具有参考意义。

基于Von Mises应力的预应力钢结构拓扑优化设计

为预应力钢结构设计获得最优拓扑构型和索力值,以结构拓扑和索力值为设计变量,以Von Mises应力为约束条件,建立了以结构质量最小为目标函数的数学优化模型.在求解方法上,首先以结构储存应变能最小(刚度最大)确定施加在结构上的索力值,然后采用渐进结构优化法删除低Von Mises应力单元实现结构的拓扑优化以减轻结构质量.算例结果与相应体系受力性能相吻合.

一种随机振动Von Mises应力的计算方法研究

针对随机振动中应力的不确定性,采用模态叠加理论推出了线性系统随机振动von Mises应力均方根值和功率谱密度的计算方法;采用该计算方法对一算例结构进行了von Mises应力均方根值和功率谱密度计算,并针对应力计算结果进行了结构随机振动疲劳分析,通过与已有试验结果的对比,验证了方法的有效性。

用加权余量法求圆板在Mises屈服条件下的极限荷载

应用加权余量法求承受均布荷载的简支与固支圆板在Mises屈服条件下的极限荷载。方法简单 。