基于儿童经验的连续性发展探析幼小衔接路径

幼小衔接是一个长期的、循序渐进的过程。幼小衔接工作的关键是遵循儿童身心发展规律,围绕儿童核心经验展开。当前幼小衔接工作中各方主体衔接方式表浅,工作实效低;幼儿教师衔接素养欠佳以及家长在衔接过程中关注视角的断层均影响了幼小衔接工作的效率和质量。立足儿童经验的连续性发展,从小班开始着手长程幼小衔接,需要做好以下工作:一是强化多主体协同机制,做好幼小双向衔接;二是加强教师衔接素养,关注儿童连续性经验获得;三是完善家园共育机制,注重“协商”意识。

基于滚动接触的单模块多自由度柔性连续体机械臂设计

为实现连续体机械臂的多模态运动,解决现有机械臂只能实现单一弯曲或旋转的问题,设计了一种基于滚动接触的单模块多自由度柔性连续体机械臂。将滚动接触模块作为连续体机械臂弯曲模块的骨架结构,并在弯曲模块内安装旋转模块,以形成具备独立弯曲和旋转运动的多自由度机械臂。采用分段常曲率法建立连续体机械臂的运动学模型,对其刚度性能、弯曲性能和旋转性能进行了分析。制备了连续体机械臂样机,并开展机械臂拧松瓶盖、开启风扇以及在三维空间内避开障碍物抓取目标物体等实验。实验结果表明,利用连续体机械臂的弯曲与旋转组合运动可完成复杂空间环境下的不同任务,体现了复合运动模式的优势。所设计的连续体机械臂具备多模态运动,可为多自由度连续体机械臂的设计提供新思路,拓展了连续体机械臂的应用场景。

军队院校“非线性连续介质力学”课程体系改革和建设

通过对目前“非线性连续介质力学”课程在军队院校研究生教学过程中存在问题的总结,结合作者与教学团队多年来的教学实践,以学员学习为中心、以提升学员能力素质为主线、以培养满足军队专业岗位需求的复合型人才为目标,提出了进行课程体系改革和建设的总体思路。以航空宇航科学与技术学科的博士研究生教学为例,从课程内容优化、课程设计和课程考核体系三个方面,阐述了多模式融合教学法的具体实践举措。

整体式柔性机构的多目标可靠性拓扑优化设计

在用多目标连续体拓扑优化方法设计整体式柔性机构时,将材料弹性模量和外载荷视为随机变量,因而作为目标函数的机构应变能和交互势能亦为随机变量.采用一次二阶矩可靠性理论中的Hasofer-Lind和Rackwitz-Fiessler方法,推导了应变能与交互势能双模式串联时的系统失效概率的迭代计算公式,建立了一个整体式柔性机构多目标可靠性拓扑优化设计对偶数学模型,采用序列凸规划理论中的对偶算法进行优化求解.以反向器柔性机构设计作为仿真算例,结果表明,随着可靠性约束指标的增大,拓扑优化设计结果趋向保守.

高温下混凝土水力、热及变形耦合数学模型

针对受高温载荷的混凝土提出了一个水力-热-变形耦合的数学模型,模型中采用了3种不同的连续介质:水蒸汽与干燥空气的混合气体相,液态水以及固态混凝土骨架。在连续介质的Navier-Stokes方程基础上,推导了各相介质的质量守恒方程、动量守恒方程以及混合物整体的能量守恒方程。为了简化问题,引入了若干假设,给出了基于文献资料数据拟合的某些变量的用基本未知量表达的经验公式,建立了基于物理定律的各类运动学变量与其热力学共轭力的本构关系,并给出了系统偏微分方程。

连续体结构的静动态多目标拓扑优化方法研究

为实现以静态多工况下刚度和动态特征值为目标函数的拓扑优化结构设计,提出一种连续体结构的静动态多目标拓扑优化模型。以平均柔度最小化和平均特征值最大化为目标,采用标准化方法定义多目标拓扑优化的目标函数,根据决定函数大小来选择最优的妥协解,并且对目标函数进行归一化,消除不同性质目标函数在数量级上的差异。拓扑优化采用固体各向同性材料插值方法,将移动近似算法用于多目标拓扑优化问题的求解,并且用过滤求解技术避免拓扑优化中数值不稳定性现象。数值算例结果表明,文中提出的方法在连续体的静动态多目标拓扑优化设计中是正确的和有效的。

基于KNN方法的多载荷作用下连续体结构拓扑优化设计

将多载荷作用下的连续体结构拓扑优化设计看作为一种对单元样本的模式识别,然后利用模式识别的K邻近(KNN)方法实现连续体结构的拓扑优化设计。具体过程是以设计区域全体单元为样本空间,利用单元在各载荷作用下的应力分量作为单元样本的特征向量,并以欧氏距离作为识别标准将单元分为两类,最终通过逐步删除低应力贡献度的结构单元来达到结构优化。最后还给出了基于KNN方法的多载荷作用下连续体结构拓扑优化设计示例,结果表明此设计方法是完全正确且可行的。

降膜结晶分离过程热、质及动量传递的数值模拟(Ⅱ)模拟计算

采用液固二相分区域统一模型 ,以二元有机熔体 (萘 -硫茚 )为例 ,对实验管式降膜结晶器的动量、热量和质量传递过程进行了数值模拟 ,获得了液相区和固相区随时间的变化和枝晶状液固两相区内固相含量的变化及全场温度分布以及主组分萘分布及流场速度分布随时间的变化 .由积分得到的结晶层厚度及萘纯度与相应的实验数据进行了比较 ,所得结果在未引入任何经验常数的条件下与实验结果符合较好 .

计算材料科学中桥域多尺度方法的若干进展

材料科学中存在固有的多尺度特性,桥域多尺度方法是在宏观尺度(如连续介质力学)中引入不同的细微观尺度的计算区域,乃至纳米尺度的分子动力学、量子力学计算区域,将不同尺度的研究方法通过一定的数学模型耦合在一起。该方法既能节约计算成本,又能保证所研究问题的物理特性。本文对多尺度方法的基本概念、跨尺度桥域多尺度方法的发展、基本原理、耦合方法和离散方程进行了讨论,给出了几个应用算例,并在最后进行了总结,展望了今后的可能发展方向。

离散颗粒集合体-Cosserat连续体模型的连接尺度方法

基于针对分子动力学-Cauchy连续体模型提出的连接尺度方法(BSM)[1,2],发展了耦合细尺度上基于离散颗粒集合体模型的离散单元法(DEM)和粗尺度上基于Cosserat连续体模型的有限元法(FEM)的BSM。仅在有限局部区域内采用DEM以从细观层次模拟非连续破坏现象,而在全域则采用花费计算时间和存储空间较少的FEM。通过连接尺度位移(包括平移和转动)分解,和基于作用于Cosserat连续体有限元节点和颗粒集合体颗粒形心的离散系统虚功原理,得到了具有解耦特征的粗细尺度耦合系统运动方程。讨论和提出了在准静态载荷条件下粗细尺度域的界面条件,以及动态载荷条件下可以有效消除粗细尺度域界面上虚假反射波的非反射界面条件(NRBC)。本文二维数值算例结果说明了所提出的颗粒材料BSM的可应用性和优越性,及所实施界面条件对模拟颗粒材料动力学响应的有效性。

岩体渗流场与应力场耦合分析的多重裂隙网络模型

将岩体中的各种裂隙和孔隙按规模和渗透性分为四级处理 ,即一级真实裂隙网络、二级随机裂隙网络、三级等效连续介质体系、四级连续介质体系。各级裂隙 (孔隙 )都形成各自的裂隙网络 ,以水量平衡原理建立各级裂隙网络之间的联系 ,并考虑各级裂隙渗流与应力不同的相互作用关系 ,建立起岩体渗流场与应力场耦合分析的多重裂隙网络模型 。

径向非均质土中平面应变模型的精度及适用性研究

对径向非均质土体中复刚度传递的多圈层平面应变模型和多弹簧串联的多圈层平面应变模型的精确程度及其适用性进行研究,根据精确的三维连续介质模型得到的结果,与上述两种简化模型进行效验对比。首先对桩土接触面上的复剪切刚度的实部和虚部进行对比,然后分别在多种工况条件下,对采用上述两种平面应变模型时桩顶动力响应进行比较分析。结果表明,复刚度传递的多圈层平面应变模型在绝大多数情况下具有足够高精度,而采用多弹簧串联的多圈层平面应变模型的结果误差较大,这为径向非均质土体中平面应变理论的应用提供了重要的理论依据。

基于应力和刚度的连续体渐进结构优化

近年来,渐进结构优化已发展成工程优化的一种重要方法。目前,渐进结构优化研究多集中在对单约束条件下优化方法的研究,对多约束条件下优化研究较少。为了更好地模拟实际工况,本文在充分分析了有限元理论和材料的弹性力学关系的基础上,找出约束之间的本质联系,提出了基于应力、刚度双重约束渐进结构优化方法。通过经典算例进行验证,优化结果表明了该方法的可行性与有效性。同时,该方法也为其它多约束结构优化提供了一定的参考。

构造变形流变场分配多尺度数值模拟研究

流变场分配(flow field partitioning)现象在自然界高应变岩石中十分常见。传统的基于固体连续变形机制理论的变形分析中,流变场分配问题往往被忽略,致使应变带中流变场如何分配一直都缺乏深入认识。Eshelby阐述了嵌入均匀介质中的椭球体内流变场的数学方法,为探讨流变场的分配奠定了理论基础。本文从固体连续变形机制入手,重点介绍基于Eshelby理论的多尺度数值模拟思路和方法,探讨流变场分配问题。模拟结果表明:嵌入基质中的椭球体内分布的流变场主要取决于椭球体与基质间的相对流变强度,椭球体的相对流变强度越低,其变形越接近于简单剪切,且有限应变积累越快。模拟还揭示,不同流变强度的椭球体内模拟拉伸线理和面理产状的总体格局反映基质流变场特征。由此得到以下结论:(1)在流变场分配现象显著的区域,局部小尺度上应变、涡度测量分析结果无法直接揭示区域流变场运动学边界条件,对这些区域的构造变形分析必须是多尺度的;(2)基于Eshelby理论的以实质变形组构为约束的多尺度数值模拟分析,能更为合理地揭示高应变岩石中流变场的分配。

Biot-Cosserat连续体-离散颗粒集合体模型的非饱和土连接尺度方法

耦合了非饱和多孔多相介质有限元模型和颗粒介质离散元(DEM)模型,提出了以宏、细观尺度分别耦合Biot-Cosserat连续体模型和离散颗粒集合体模型的连接尺度方法来分析非饱和含液颗粒材料的力学渗流耦合问题。根据被动空气压力假定和对空间离散孔隙水质量守恒方程的约化,从非饱和土有限元控制方程的基本未知量中消去了孔隙水压力,而将其取作有限元积分点上定义取值的内状态变量,进而建立了节点未知量仅包含固相线位移和转角的非饱和Cosserat多孔连续体约化有限元数值模型。基于连接尺度方法(BSM)宏、细观尺度数值过程的解耦计算的特点,对宏、细观两尺度数值模型的时域积分分别采用隐式Newmark方法和显式中心差分法,且取不同时间步长以提高计算效率。与全域采用DEM的精细分析方法相比,本文BSM在保证计算精度的前提下可大幅节省计算时间。在不考虑湿化效应的边坡稳定算例中,在得到类似计算精度条件下它比全域采用DEM节省计算时间高达86.65%。二维边坡稳定算例结果验证了本文连接尺度方法的有效性,以及在揭示含液颗粒结构细观破坏机理上的优点。数值算例结果显示,边坡承载能力因降雨大幅下降约50%,这表明本文发展的计及伴随湿化过程的颗粒材料结构中饱和度及吸力分布演变及其对结构破坏失效影响的非饱和颗粒材料多尺度计算模型是很有必要的。

岩体水-岩耦合作用研究简述

系统阐述了水-岩耦合作用机理、理论研究及工程应用。水与岩体之间发生物理、化学和力学作用,使得岩体孔隙发生骤变,从而改变水的流态。介绍了水-岩耦合模型的建模方法即机理分析法、混合分析法和系统辨识方法。对裂隙岩体渗流计算的几个典型模型进行了较详细的分析和比较,等效连续介质模型可应用成熟的孔隙型介质渗流分析方法,但不能反映裂隙的特殊导水性,并且还需满足一定条件;裂隙网络介质模型能较真实的反映裂隙实际渗流状态,但裂隙几何参数难以获得;多重介质渗流模型综合了等效连续介质和裂隙网络介质模型的优点,具有广阔的研究前景。简要介绍了水化学-应力耦合研究现状。对耦合模型数值计算方法即迭代耦合法和直接耦合法进行了分析。最后就水-岩耦合研究存在的一些问题及今后的发展方向提出自己的看法。

考虑分级加载的连续非线性Chaboche-Paris全寿命模型

结构疲劳全寿命可分为裂纹萌生和裂纹扩展两个阶段,裂纹萌生寿命和裂纹扩展寿命的预测通常分开进行,很少有理论能将两者合二为一。结合CHABOCHE提出的非线性损伤理论,对Paris公式进行修正,将其扩展至全寿命阶段;建立损伤累积与裂纹长度关系模型,分析分级加载对损伤累积的影响。计算结果表明,提出的Chaboche-Paris全寿命模型对无初始裂纹结构的寿命预测结果与其S-N疲劳试验数据结果一致,对具有宏观可见裂纹结构的寿命预测结果与Paris公式计算结果一致,验证提出的全寿命模型在全寿命预测和裂纹扩展寿命预测两个阶段的可用性和正确性;分级加载时,Chaboche-Paris模型可以体现出加载顺序对疲劳损伤累积的影响,当外载为低-高加载时,循环比之和大于1,当外载为高-低加载时,循环比之和小于1,与试验结果吻合。

微观力学中的平均场理论

在连续介质微观力学中,有两类基于微结构信息确定非均匀介质有效性能的基本理论:基于物理的平均场理论和数学的渐近均匀化理论.综述了平均场理论的研究概况和近期进展;探讨了多尺度力学和宏观-微观关系;简介了弹性、热弹性和热粘弹性有效性能的推导思路;阐述了均匀化理论研究的重要意义及其在设计、计算和优化中的应用前景.

多肢剪力墙自振频率传递矩阵法简化计算

基于连续体系模型与传递矩阵法的结合,提出了一种简化方法来计算多肢剪力墙的动力特性。整个结构体系等效模拟为一个夹层结构梁;建立了相应的基本微分方程;通过求解微分方程得到了楼层间变形函数;利用边界条件及层间变形函数导出了层间传递矩阵;据此计算出了体系的振型与自振频率。算例分析表明本文方法计算结果与文献给出的解是比较吻合的。

神话-仪式-制度-展演:戏曲生态的多元连续统

在现实世界,万物循环往复的运演构成了戏曲的发生机制。将形成于特定时空,功能上有连带关系,并随着时空流转于神话世界和现实世界的戏曲生态环境纳入多元连续统的理念中来研究,与戏曲发生学相关的,以重生、再生文化母题为中心的神话连续统、制度连续统、仪式连续统和展演连续统及四者功能互动构成的整体多元连续统的面貌会更加清晰。