二次规划的混合能方法及杆系结构弹塑性分析

基于混合能理论构造了二次规划问题求解的新算法 ,并在杆系弹塑性增量分析中进行了成功的应用 .所提出的算法一改传统的对单一规划变量 (如位移或应力等 )的求解策略 ,将问题演变成混合变量的形式 ,在混合空间下对问题进行算法构造 ,使问题的下一个增量步的求解可以充分利用增量步前的信息 ,由此极大地提高了算法的求解效率 ,对杆系弹塑性问题的数值分析充分地证实了这一点 .

水下双斜板结构辐射问题的水动力系数研究

本文对一种水下双斜板结构的附加质量和阻尼系数进行了研究。研究中采用的边界元方法可以灵活应用于任意厚度,任意倾角的水下双斜板结构。研究发现:横荡方向附加质量和阻尼系数最大,垂荡方向对倾角变化最为敏感,横荡和横摇方向附加质量和阻尼系数最大值所对应的波浪频率相同。

铝酸盐系长余辉发光材料的研究新进展

稀土离子激活的铝酸盐系长余辉发光材料因其余辉时间长、余辉亮度高、性能稳定、不含放射性等优点受到了广泛关注。由于其性能优越,大大拓宽了长余辉材料的应用领域,因此它已经成为储能节能发光材料研究的新中心。近几十年来,无论材料的制备还是应用开发都已经取得了很大的进展。主要综述了铝酸盐系长余辉发光材料的研究历史,特别是近十几年的研究进展,对长余辉发光材料余辉机制、制备方法进行了总结,同时也介绍了国内外长余辉发光材料开发应用现状,对其今后的研究与应用前景进行了展望。

传热与接触两类问题耦合作用的有限元分析

考虑传热接触耦合作用的热力学分析问题大量存在于工程中 ,分析的难点是必须考虑热与可移动接触边界间的耦合作用 .针对这类问题的求解 ,该文给出了接触边界上热交换与温度边界条件 ,并在此基础上建立了两类变分方程 ,一类是热力学变分泛函 ,其考虑了接触区域对结构热传导的影响 ;另一类是二维热弹性接触分析的参数变分原理 ,可以方便地对接触问题进行求解 .文中给出有限元分析的离散公式 ,并进一步给出两类问题耦合分析的迭代算法 ,其中接触分析的惩罚因子是可以消除的 ,数值结果验证了该文的理论与算法 .

安定荷载上限近似解的数值分析方法及其应用

弹塑性结构在变值荷载作用下具有交变塑性和增量破坏两种可能的破坏型式,安定性分析就是要确定荷载变动的最大范围。确定安定荷载上限的机动型安定性定理之关键在于构造运动许可的塑性应变增量场,而在实际问题求解中这一数值实施过程往往是很困难的。为此,nigoK&&放松了经典机动安定定理的某些条件,分别得到了在不发生交变塑性变形意义上的安定准则和在不发生累积塑性变形意义上的安定准则。本文以此为基础分别构造了相应的上限数值求解格式。并将其应用到土工安定性分析中,对海洋平台地基的安定性问题进行了数值分析。

增量破坏型机动安定性分析方法及其应用

根据避免累积塑性变形发生的安定准则,构造了相应的安定性数值求解方法,进而用于确定海洋平台地基的安定荷载上限近似解,为评价地基在复杂变值荷载作用下的承载力提供了依据。

碳纳米管聚合物复合材料的力学性质

用二甲基甲酰胺表面活性剂来超声分散多壁碳纳米管,制备成碳纳米管增强的环氧树脂基聚合物。常温下力学性能测试表明,随着碳纳米管含量的增加,其弹性模量先增后降。在50℃时,对于碳纳米管含量≤1%(质量分数)的复合材料,经历了可逆的粘弹性阶段后进入塑性变形,且温度对复合材料的弹性模量和拉伸强度影响较大;而对于碳纳米管含量>1%的复合材料,其力学性能反而发生退化。

求解带自由面渗流问题移动网格法的改进及其工程应用

采用有限元固定网格和移动网格相结合的方法,求解带自由面的坝体稳定渗流问题。本方法是针对一般坝体的结构,在有限元网格生成之后,又自动生成了网格移动所需的信息,实现了网格在迭代计算中随自由面的变化自动均匀移动;讨论了网格奇异的不同类型,提出了避免单元形状怪异的移动网格方法;在欧拉空间中分区记录坝体不同的渗透性能,在网格移动到新位置后,自动识别网格所在的物性空间,从而确定单元在新位置上的渗流系数。本文将该方法应用到吉林丰满混凝土重力坝防渗加固的实际工程当中,在考虑大坝原有防渗措施的前提下,利用数值分析,研究了防渗芯墙对大坝渗流性能的影响。计算结果表明,加芯墙后坝体自由面位置明显下移,湿水部分大为减少,坝基扬压力没有明显提升,下游出水点位置没有明显下降。计算过程表明,本文方法及措施具有很好的收敛性与稳定性,且收敛性与自由面初始位置的选择无关。

基于参数二次规划与精细积分方法的动力弹塑性问题分析

给出了将参数二次规划方法与精细积分方法相结合进行结构弹塑性动力响应分析的一条新途径。基于参变量变分原理与有限元参数二次规划方法建立了动力弹塑性问题的求解方程，方法对于关联与非关联问题的求解在算法上是完全一致的。对于动力非线性方程求解则进一步采用了被线性问题分析所广泛采用的精细积分方法，推导了方法在动力弹塑性问题求解上的算法列式。所给出的数值算例在验证本文理论与算法的同时，进一步证实了精细积分方法在动力学分析中所具有的各种良好性态。

饱和多孔介质动力应变局部化分析中的内尺度律

对饱和多孔介质动力应变局部化分析中的材料内尺度律问题进行研究，讨论了当软化发生时饱和多孔介质分析的动力学稳定性问题。研究工作表明，由于液体相的作用，饱和多孔材料的动力学特性与单相固体材料有着明显的不同，特别是当应变局部化发生时，在特定的情况下将仍存在可通过材料软化区域的动力波，也就是波动问题仍具有弥散特性。在此基础上，给出多孔材料的内尺度律的判定公式，讨论了内尺度律存在的条件。

饱和多孔介质分析解的唯一性与应变局部化分岔

基于不连续性分岔基本理论导出了静态非渗流状态下弹塑性饱和多孔介质应变局部化发生时的临界硬／软化模量：利用二阶功正定性原理研究了两相问题分析解的唯一性问题，并给出了基于主轴空间下解的显式表达式．研究工作表明，在静态非渗流状态下，弹塑性饱和多孔介质分析的唯一性与应变局部化发生的临界条件除了在量值上与单相介质有着明显的不同外两者之间还有许多一致的特性，这些一致的特性对问题的分析是十分重要的．

新波浪理论在系留船舶二阶波浪力计算中的应用研究

通常在计算波浪与结构物相互作用时都采用规则波假定,例如Airy波和Stokes波,波高一般采用实测有效波高,这种方法认为所有的波浪能量都集中在一个波浪频率上,从而忽视了海洋波浪实际的宽谱特征使得计算出的结构物动态响应不具有代表性。该文阐述了新波浪理论(NewWave Theory)的基本概念,介绍了一种新型的极限入射波浪模型,该模型考虑了天然海浪的随机性、谱性和方向性。新建立的波浪模型不仅可以作为恶劣海域海工结构计算时最不利波浪力设计标准,而且可使系留船舶的全向二阶波浪力计算得到极大的简化,节省大量的时间成本。文中还阐述了新波浪理论模型引入到波浪与结构物相互作用水动力计算的方法和步骤。最后对一种萨哈林(Schiehallion)型FPSO在不同方向入射波作用下的平均漂流力进行了计算和讨论。

非关联流动的安定性理论及在土力学中的应用

将Melan静力型安定定理加以推广,使其适用于非关联流动法则下的土工结构的安定性分析.应用Palmer的方法构造塑性势面,根据其性质,证明了静力型安定定理在非关联流动法则下同样成立.在非关联的Mohr-Coulomb准则下,求解浅黏土层地基极限载荷,得到了比较合理的解答.最后,计算了非关联流动法则下的条形基础地基的安定载荷.

搅拌摩擦焊接过程中搅拌头转速对材料流动的影响

使用有限元方法模拟了不同搅拌头转速下,搅拌摩擦焊接过程中Al 6061-T6材料的三维流动,以及材料流动与搅拌头转速的关系,结果表明,在搅拌摩擦焊接过程中,后退侧的材料流动较前进侧更为剧烈,并且随着搅拌头转速的增加,材料流动也会得到不同程度增强.搅拌头前方的材料在搅拌头的推动作用下向上涌起,被旋推到搅拌头后方并向下运动,该过程的周而复始是促使搅拌摩擦焊接顺利完成的主要原因.等效塑性应变等值线的形状与材料热影响区、热力影响区以及搅拌区的边界形状具有较好的对应关系,随着搅拌头转速的增加,等效塑性应变随之增加.

硫酸亚钛爆轰制备纳米TiO_2粒子

以硫酸亚钛,氨水,硝酸铵和黑索金炸药为主要原料,结合沉淀法和爆轰技术对爆轰合成纳米二氧化钛进行了研究,同时利用X射线粉晶衍射仪(XRD)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等对爆轰灰及经过在空气中500℃,1h处理后的爆轰灰进行测试分析,结果表明：收集的爆轰灰是以金红石和锐钛矿相的二氧化钛为主粒径为(30±10)nm的球形超微粉,同时含有少量的杂质(Ti_7O_(13)和C)．经过500℃,1h的热处理除杂后,制备的二氧化钛纳米粉末仍为金红石和锐钛矿相组成的混晶,金红石相和锐钛矿相的相对含量比为9：1,二氧化钛晶粒有轻微长大现象。

采用自动分组遗传算法的频率约束下桁架拓扑优化

研究了带有频率约束的桁架结构拓扑优化问题。首先比较了同为铰结情况下采用两种不同单元-杆单元和梁单元模拟对频率计算结果的影响,发现杆模型会丢失杆件弯曲振动模态,得到的最大自振频率设计往往含有很细截面的杆件,而实际上具有很低的频率。为克服这一困难,并考虑到实际工程结构的结点具有一定的刚性,建议此类优化问题可以采用刚架模型进行分析。讨论了用基结构的方法求解用梁单元模拟的带有频率约束的桁架结构拓扑优化可能会遗漏奇异最优解的问题。为避免丢失奇异最优解,本文将拓扑优化问题按离散变量的优化问题求解,在截面库中添加零截面杆件,采用自动分组的遗传算法进行优化,该方法还可实现杆件的分组优化。为提高计算效率,文中对该算法做了多方面改进。最后,通过一个算例,验证了改进自动分组遗传算法求解带有频率约束的桁架拓扑优化问题的效果。

爆轰法合成铝酸锶铕长余辉发光材料的研究

金属硝酸盐中加入适量的添加剂均匀混合后，利用黑索金炸药（RDX）爆轰合成铝酸锶铕（SrAl2O4：Eu^2＋、Dy^2＋）长余辉发光材料的实验研究。通过X射线粉晶衍射仪（XRD）和TEM对爆轰灰及高温处理后的爆轰灰进行测试分析。研究表明：合成出的爆轰灰中含有SrAl2O4相，在空气中经过600℃，1h处理后，合成的SrAl2O4与标准卡JCPDS（No．34-0379）基本一致。粒度主要分布在20～60nm之间，平均粒径约为35nm。经紫外灯照射后，爆轰灰及处理的爆轰灰都能发出浅绿色余辉。

爆炸粉末烧结颗粒间摩擦引起的界面温升研究

针对爆炸粉末烧结过程中颗粒间的摩擦效应提出了一种无夹角斜碰撞模型,分析了烧结过程中颗粒间摩擦力随温度的变化规律,借助于LS DYNA有限元程序研究了冲击压力、颗粒大小、材料强度等因素对孔隙闭合时间的影响,给出了颗粒界面温升的表达式。研究结果表明,由摩擦引起的颗粒界面的温升与材料特性、颗粒度、冲击角度、冲击压力等因素有关,随材料的蓄热能力、传热能力和材料强度的增加而减小,并随着材料疏松程度、颗粒直径、冲击压力的增加而增加;在粉末颗粒直径和冲击压力不是太小的情况下,颗粒表面温度将达到材料的熔点。

搅拌头尺寸变化对搅拌摩擦焊接的影响

采用有限元方法模拟了搅拌摩擦焊接过程中材料的流动行为以及残余应力的分布情况,结果显示,材料的切向流动构成搅拌头周围材料流动的主要形式,并且搅拌头周围材料的运动有较为明显的分层现象,随着搅拌头直径的不断增加,这种分层流动的现象变得更加明显。纵向残余应力的最大值产生在热影响区的边界,残余应力呈现典型的双峰特征,搅拌头直径的增加会导致高水平拉伸残余应力的分布区域变大。

基于尺寸效应的爆炸粉末烧结颗粒间摩擦升温计算

针对爆炸粉末烧结过程中颗粒间的摩擦效应建立了无夹角斜碰撞模型,分析了烧结过程中颗粒间摩擦力随颗粒温度的变化规律,借助于LS-DYNA有限元程序对孔隙闭合时间进行了研究,并在此基础上用积分法对颗粒间热力耦合的摩擦力引起的界面温升进行了计算,在计算过程中考虑了颗粒尺度效应的影响,给出了发生“尺度效应”的临界尺寸。计算结果表明:材料的界面温升随着颗粒尺度的增大和冲击压力的变大而变大;当颗粒尺度从微米到纳米量级变化时,只有当颗粒尺度和冲击压力足够大时,颗粒表面温度才能达到材料的熔点。