基于非均匀变分节块法的pin-by-pin计算加速算法研究

计算效率是制约pin-by-pin计算工程应用的主要因素之一。本文利用三维扩散的非均匀变分节块法的非均匀节块的描述能力,在不改变原问题栅元均匀化材料分布的前提下,将传统pin-by-pin计算中使用的均匀材料细网剖分方式替代为非均匀材料粗网剖分方式(粗网加速方法),既能保证pin-by-pin的计算分辨率,又能显著降低红-黑迭代所需的浮点数操作数目,减小内迭代的计算代价。针对外迭代,运用广义矩阵分离加速(GPM)算法和粗网有限差分(CMFD)算法提高源迭代的收敛速度,降低计算时间。数值结果表明,提出的加速算法能在保证计算精度的前提下,有效提高pin-by-pin计算的效率。

基于AHP-模糊模型的液压支架试验台中梁销轴节点优化研究

大吨位液压支架试验台加载试验中梁销轴节点端部孔壁区域峰值载荷过大,为改善销轴变形导致应力作用范围非连续性的状况,基于赫兹接触理论建立试验台销轴节点变形后峰值接触应力的数学理论模型,利用ANSYS软件对销轴节点模型仿真分析并与理论模型进行比对。结果表明:模拟结果与理论数据具有良好的一致性。结合实际工程现场应用,确定了降低销轴节点孔壁接触区域应力峰值的5个主要指标,即:轴孔缝隙、轴套管厚度、节点板厚、倒角长度、倒角角度,运用Minitab软件对3个评价指标:应力、切应力和应变建立主效应云图;根据模糊数学理论建立3个评价指标的隶属度函数,利用层次分析法(AHP)确定评价指标的权重向量,结合模糊综合评价和最大隶属度原则得到5个主要指标的最优解参数组合,并对该参数组合进行模拟。结果表明:优化后的销轴节点立柱峰值应力降比58.77%,耳板节点峰值应力降比12%。最优解参数组合在50 MN液压支架试验台的设计研发中得到了现场应用,验证了该优化参数的合理性,有效提升液压支架试验台加载试验时中梁销轴的使用寿命。进而证明:通过对销轴节点增设斜坡倒角,设置合理的初始间隙以及板材厚度,能够很大程度上减少销轴节点峰值载荷,并改善应力作用范围长度,为重型设备插拔定位销轴组件设计的实际工程应用提供了参考。

招商银行总部大厦核心筒偏置超高层结构设计与关键技术研究

招商银行总部大厦是一栋387m高的超高层建筑,采用框架-偏心筒-环带桁架-伸臂桁架结构体系,核心筒偏置于建筑北侧,设5个伸臂桁架加强层。采用合理设计核心筒剪力墙厚度、增设环带桁架等措施,减小了核心筒偏置对结构的不利影响。在伸臂桁架中通过设置屈曲约束支撑(BRB),提高了整体结构的抗震性能。利用屋顶水箱设置调谐液体阻尼器(TLD),减轻了结构风振效应。大跨楼盖跨中增设钢次梁,减小了楼盖人致振动加速度。同时展开了结构整体稳定性、墙体受拉应力控制、长期荷载下的水平位移控制等多项研究,确保了该核心筒偏置的超高层结构的安全,所采取的设计方法和措施可供同类工程参考。

某型航空发动机销钉式叶片固有振动频率的有限元计算

为利用有限元方法计算某型航空发动机低压压气机销钉式转子叶片的固有振动频率,以柔度矩阵法的计算结果为参考,通过约束销钉-销孔接触面上部分节点的自由度,将非线性的接触问题转化成线性问题,满足了有限元法的使用条件。最后,建立了约束自由度的节点面积与销钉-销孔接触面积之间的关系,为利用有限元方法解决类似问题打下了基础。

复杂网络牵制控制优化选点算法及节点组重要性排序

本文研究复杂网络动力学模型的无向网络牵制控制的优化选点及节点组重要性排序问题.根据牵制控制的同步准则,网络的牵制控制同步取决于网络的Laplacian删后矩阵的最小特征值.因此,通过合理选择受控节点集得到一个较大的Laplacian删后矩阵最小特征值,是牵制控制优化选点问题的核心所在.基于Laplacian删后矩阵最小特征值的图谱性质,本文提出了多个受控节点选取的递归迭代算法,该算法适用于任意类型的网络.通过BA无标度网络、NW小世界网络及一些实际网络中的仿真实验表明:该算法在控制节点数较少时,能有效找到最优受控节点集.最后讨论了在复杂网络牵制控制背景下节点组重要性排序问题,提出节点组的重要性排序与受控节点的数目有关.

承插型盘扣式钢管支架盘扣节点扭矩转角模型适用性研究

承插型盘扣式钢管支架盘扣节点半刚性明显,是架体力学性能的重要影响因素之一.因此对架体进行精确数值分析时,需要合理选取盘扣节点扭矩转角数学模型.在盘扣节点抗扭试验的基础上,采用数理统计方法获取盘扣节点扭矩转角的二参数对数模型和三线性模型.通过架体荷载试验和有限元数值计算,对比分析盘扣节点单线性模型、三线性模型和二参数对数模型的适用性.三种盘扣节点模型参数选取合理时,架体有限元数值计算结果均可满足实际工程对稳定承载力的精度要求,其中盘扣节点采用二参数对数模型时,架体极限稳定承载力有限元数值计算值与试验值吻合性最好.由于立杆荷载分配不均、上下立杆连接半刚性、构件间隙和过盈装配等因素,架体侧移和盘扣节点扭矩的有限元数值计算值与试验值相差明显,结合试验数据规律,采用系数修正法对有限元数值计算结果进行了修正.

承插型盘扣式钢管支架盘扣节点抗扭刚度影响因素

承插型盘扣式钢管支架盘扣节点属于半刚性连接,其抗扭刚度是架体结构稳定承载力的重要影响因素。为保证承插型盘扣式钢管支架设计安全可靠和经济合理,对架体盘扣节点抗扭刚度影响因素进行研究,揭示各影响因素对盘扣节点抗扭刚度的作用机理,提出合理的抗扭刚度值。在盘扣节点抗扭试验的基础上,分析得盘扣节点扭矩-转角关系曲线和抗扭刚度影响因素,建立盘扣节点实体有限元模型对影响因素进行数值分析,提出合理的盘扣节点抗扭刚度建议值,并通过架体压载试验和有限元数值分析的结果对比,验证节点抗扭刚度建议值的合理性。研究结果表明:插销与连接盘的接触面积和材料应变硬化模量对盘扣节点抗扭刚度影响较大;盘扣节点扭矩与转角关系曲线非线性特性明显,抗扭刚度分3个阶段进行选取较为合理,各阶段盘扣节点抗扭刚度值宜取50~60、20~25、0~5 kN·m/rad。

计及系统延迟的直流微电网经济运行控制策略

系统延迟对微电网经济运行控制策略的有效实施影响巨大,针对该问题,提出一种计及系统延迟的直流微电网经济运行控制策略。该控制策略降低了系统对底层拓扑的依赖,实现微电网即插即用功能,并使系统能够在任意通信拓扑下高效实现经济运行控制;其次,通过分析控制延迟与通信延迟对系统的影响机理,提出系统延迟补偿策略,提高系统在高延迟下的稳定运行能力。仿真分析表明:所提控制策略能够降低系统延迟对直流微电网经济运行稳定性与即插即用功能的影响,能够有效提高系统对延迟的抵抗能力。

复杂网络牵制控制概述

本文回顾了十多年来复杂网络牵制控制的研究进展,对复杂网络现有的牵制控制算法进行了归纳分类,然后基于网络拓扑及节点动力学特性讨论了网络牵制控制的一些必要或充分条件.针对牵制控制下的复杂网络,重点论述了牵制节点的选取策略,综合分析了牵制节点个数、耦合强度、牵制控制增益及节点动力学等因素对复杂网络牵制控制的影响,讨论了具有合作竞争关系符号网络牵制控制的进展,并简要介绍了复杂网络牵制控制的一些应用前景.最后,就复杂网络牵制控制将来的研究方向提了一些建议及展望.

Hierarchical distributed control for decentralized battery energy storage system based on consensus algorithm with pinning node

A decentralized battery energy storage system(DBESS)is used for stabilizing power fluctuation in DC microgrids.Different state of charge(SoC)among various battery energy storage units(BESU)during operation will reduce batteries’service life.A hierarchical distributed control method is proposed in this paper for SoC balancing and power control according to dispatching center requirement in DBESS.A consensus algorithm with pinning node is employed to allocate power among BESUs in the secondary control whereas in the primary control,the local controller of BESU adjusts output power according to the reference power from secondary control.Part of BESUs are selected to be pinning node for accepting command from dispatching center while other BESUs as following nodes which exchange output power and SoC information with the adjacent nodes through communication network.After calculating reference power of each BESU by adopting consensus algorithm,the power sharing in DBESS is achieved according to their respective SoC of BESUs.Meanwhile,the total output power of DBESS follows the varying requirements of dispatching center.The stability of DBESS is also improved because of having no center controller.The feasibility of the proposed control strategy is validated by simulation results.

基于度中心性牵制点选择的无人机蜂拥控制

为了研究无人机蜂拥控制中的蜂群稳定编队问题,提出了将多智能体牵制算法用于无人机蜂拥控制的构想。首先,对无人机蜂群进行了建模,并分析了牵制策略下无人机蜂拥运动特性;然后,提出了基于度中心性排序的子网多点牵制算法;最后,对该算法进行了仿真和对比,验证了无人机蜂群模型在无人机蜂拥控制应用中的合理性。仿真试验结果表明,当网络规模一定时,子网牵制节点越多其收敛速度越快,而当无人机数目达到一定程度时,随着牵制节点增多,其收敛速度提高不明显。

两端销轴型屈曲约束支撑连接节点分析与安装技术研究

两端销轴连接型屈曲约束支撑是一种新型的结构减震构件,其设计方法和安装工艺有特殊性,给出了设计及安装方法。其次,为考虑加工和安装对节点板造成的初始缺陷,通过有限元软件进行非线性分析验证了其极限承载力。最后,提出了更加合理的安装工艺以保证其安装精度,从而保证了屈曲约束支撑在地震下的耗能能力。

虚拟化网络奇异节点反馈牵制控制仿真

虚拟化网络分析有利于解决复杂系统的控制问题,但是现有虚拟化网络研究主要针对非奇异网络,无法有效应用于包含奇异节点的网络处理。为解决上述问题,基于节点间的多重关联关系构造了奇异网络模型,分析领导节点以及网络偏差模型。基于模型分析设计了牵制控制算法,利用节点状态以及彼此存在的关联关系,通过牵制节点的改变来实现对全部节点的整体控制。根据偏差系统推导出反馈控制器,利用Laplacian矩阵确定牵制节点,并利用克罗内克积与线性微分计算得到合理的反馈增益系数,从而确保反馈牵制控制效果。通过算例仿真,方法能够针对节点的奇异性准确构造虚拟化网络模型,并根据网络关联性与密度的具体情况对牵制控制强度进行调整,实现系统的快速有效同步控制,显著降低了系统控制的偏差,提高了系统控制的鲁棒性和平稳性。

一种基于能量指数的复杂网络牵制控制策略

针对复杂大系统控制中,现有牵制控制策略仅依据拓扑结构而存在的不足和控制器设计中控制参数选择简单(视为常数)的问题,引入了能量指数的概念,提出一种新的牵制控制策略—–能量指数法.该方法同时考虑节点对于网络的贡献力和节点的网络特性,给出了引入能量指数后的网络动态模型描述,并将节点能量指数用于自适应控制器设计,得到了控制律设计新方法.与现有方法比较,所提方法可使系统收敛更快,更容易实现同步,从而表明基于能量指数的牵制策略和自适应控制器设计方法均是有效的,在电力、交通以及传染病防治等各种复杂网络中都具有实际应用价值.

支模架节点半刚性性能对比研究

为了对比各种形式模板支撑架梁柱节点半刚性强弱,本文抽取直角扣件、碗扣式、盘扣式、轮扣式直角节点等工程中常用的模板支撑架形式的梁柱连接进行节点扭转刚度试验,得到并绘制相应的M-θ关系曲线,为各种形式支撑架设计计算提供参考.再搭设这4种不同节点形式钢管支撑架进行单榀试验,根据试验所得位移与SAP 2 000模拟所得的位移计算得到半刚性横向刚度修正系数,进行直观对比.结果表明节点刚度由强到弱依次为:65N·m初始拧紧力矩扣件式节点、碗扣式节点、盘扣式节点、40N·m初始拧紧力矩扣件式节点、轮扣式节点.

大跨重载装配式钢桥主桁销接节点设计

针对销轴尺寸较大时大跨度装配式钢桥主桁销接节点的节点板厚度由销孔孔壁承压应力控制的问题,提出一种在桁架弦杆间设置阴阳接头的大承载力销接节点设计方案。对该销接节点的传力机理和受力特性进行了数值模拟研究,并采用现行规范的计算方法对该节点设计的合理性进行了分析验证。结果表明,在弦杆间设置阴阳互插接头后,弦杆内力由节点板和阴阳互插接头共同承担,节点板销孔孔壁承压应力大幅降低,节点板厚度由销孔孔壁承压应力控制的问题得到有效解决;此类销接节点销孔的孔壁承压面积可近似取半个销孔的圆弧长度进行计算;此类销接节点的销子受力以剪切为主,销子应采用抗剪强度较高的材料制造。

钢管混凝土柱与钢筋混凝土基础节点抗冲切性能试验研究

对埋入钢筋混凝土基础梁式钢管混凝土柱脚节点进行抗冲切性能试验研究,设计了8个试件,研究无加强措施,以及带栓钉、带抗剪环与带外加强环板的三种埋入基础梁式钢管混凝土柱脚节点在竖向荷载作用下的受力性能及其破坏形式,并与不采取抗冲切措施的节点进行比较,研究三种措施的抗冲切效果,分析节点核心区域中栓钉、抗剪环与加强环板对柱脚节点承载能力及破坏形式的影响,为钢管混凝土柱脚节点的设计及其工程应用提供参考。

复杂结构二十节点等参元建模法

提出用单一的二十节点等参元模拟平面、梁、板壳和板-梁结构的建模方法.通过调整板-梁接触面耦合节点的数目,分析接触面耦合节点的数目对接触面应力分布和内力的影响.结果表明,二十节点等参元完全具有模拟平面问题、梁和板壳的能力,能提供更多的相关信息;通过调整接触面耦合节点的数目和组成方式,二十节点等参元独立建模法可以模拟板-梁结构中的刚性联接,铰链联接和介于二者之间的弹簧联接的优越性能.这种建模方法不仅大为简化了复杂结构的建模过程,而且使有限元模型建立在更直观和真实的物理基础之上,避免引入传统建模方式所必须引入的联接单元,有利于有限单元法的推广和应用.