加筋路径驱动的板壳自适应等几何屈曲分析

加筋薄壁结构常被用于航空航天结构的轻量化设计.随着结构尺寸和几何特征的增加,需要更加精细的网格来满足分析精度的要求.传统的等几何方法采用NURBS张量积形式的拓扑结构,使得在分析过程中难以实现局部细化,而全局细化则会增加不必要的自由度.为了提升加筋板壳结构的数值分析精度和效率,提出一种基于RPHT (rational polynomial splines over hierarchical T-meshes)样条的加筋板壳自适应等几何屈曲分析方法.样条网格可以沿着加筋路径进行自适应的局部细化,有效提升低自由度下加筋板壳结构等几何屈曲分析的精度.首先,蒙皮和筋条分别采用RPHT样条曲面和NURBS样条曲线进行建模,几何建模与数值仿真采用统一的几何语言,实现建模与分析的一体化.其次,采用几何投影算法和样条插值算法实现筋条与蒙皮之间的高效高精度强耦合,并建立基于加筋路径驱动自适应网格细化方法.最后,曲线加筋板和网格加筋壳两个算例验证本方法的高效性和鲁棒性,通过与基于NURBS的等几何分析进行对比,本方法能够明显降低分析模型的总自由度.

变刚度曲筋结构表征和等几何分析与智能设计研究

随着新一代航天装备的快速发展,传统常刚度设计已难以满足薄壁部段承载重型化、结构大型化的设计需求,而变刚度曲筋结构具有更大的设计空间和承载潜力,有望成为未来飞行器轻量化的关键技术。通过从变刚度曲筋结构表征、等几何分析与优化等3个层次对现有方法面临的挑战进行综述,对显式与隐式表征、全壳/梁壳等几何数值分析模型、梯度类/演化类/智能优化方法等研究进展进行重点介绍,并展望了变刚度曲筋结构设计的发展趋势及未来可能的应用场景。

面向变刚度复合材料筒壳高效屈曲分析的变保真度迁移学习模型

相较于传统直线铺层设计的复合材料筒壳结构,变刚度复合材料筒壳结构通过曲线纤维路径铺层,可以极大地增加复合材料的设计空间,进而获得更优的抗屈曲能力。为了准确描述曲线纤维路径,需要针对变刚度复合材料筒壳建立精细有限元模型,因此对屈曲分析和优化效率带来了较大的挑战。本论文以变刚度复合材料筒壳结构的线性屈曲及后屈曲承载力快速预测为目标,提出了一种变保真度迁移学习模型的构建方法。首先,针对变刚度复合材料筒壳结构建立合适的高保真度、低保真度模型;然后,基于大量低保真度样本数据作为源域样本集建立并训练深度神经网络,得到预训练模型;最后,以少量高保真度样本数据作为目标域样本集对最后一层神经网络参数进行微调,训练得到变保真度迁移学习模型。变刚度复合材料筒壳线性屈曲和后屈曲算例结果表明,在达到相同的预测精度水平时,变保真度迁移学习模型比直接采用高保真度样本数据构建的代理模型分别节约了47.7%和62.3%的计算成本,验证了提出方法的高效率优势。同时,与基于桥函数构建的变保真度代理模型和Co-Kriging进行比较,所提出方法在不同高保真度、低保真度样本数据组合下均具有更优精度,验证了提出方法的高精度优势。

基于损伤累积模型的公路隧道渗漏水病害诊断与预测

结合云南某公路隧道多种类型的检测数据,研究渗漏水病害与各影响因素的量化关系;基于生存分析方法,建立预测渗漏水病害随各影响因素与时间发展的Weibull损伤累积模型;讨论该模型参数的物理意义合理性,并验证模型预测结果的准确性。研究发现,该隧道渗漏水病害影响因素的重要性大小依次为:衬砌背后空洞、围岩等级、施工缝、时间;此外,根据模型预测,该隧道的渗漏水将随时间持续发展,因此建议及时采取止水等维护措施。本研究为诊断隧道病害主要影响因素和预测隧道病害未来发展提供了一种新方法。