基于多物理场耦合的混凝土湿热变形数值模拟

为研究混凝土湿热耦合变形,基于混凝土微观组成结构特点,根据多物理场耦合作用和多孔介质湿热传输原理,建立了混凝土湿-热-力多物理场模型.并利用COMSOL数值仿真软件和提出的混凝土湿膨胀系数,在人机交互环境下,实现湿-热-力耦合数值求解.首先以Hundt试验为算例,验证了耦合模型和求解方法的可行性,然后利用该方法对某隧道混凝土湿热耦合变形进行了模拟计算.将多物理场耦合数值模拟结果与解析-有限元结合解法计算结果和现场光纤光栅监测结果对比表明,基于多物理场耦合的混凝土湿热耦合变形数值模拟更接近监测结果,更能反映实际物理过程且具备更好的通用性.     

增压器金属密封件结构性能分析

根据增压器金属密封件的结构特点 ,采用ANSYS有限元软件 ,把金属密封件和柱塞离散为轴对称二维平面单元 ,进行了应力场和热力场的耦合分析 .由应变、位移分析结果可得出金属密封件的内径加工公差和锥度 .分析所得结论可对金属密封件的设计、可靠性评估及机械加工等提供一些参考依据 .     

卫星太阳电池阵模态参数计算的半解析方法

基于传递函数方法的基本理论 ,针对某型号卫星太阳电池阵的特殊结构形式 ,通过将太阳电池阵基板划分为条形单元 ,将基板间连接铰链副简化为均匀梁单元 ,并利用条形单元与梁单元公共结点间位移连续与力平衡条件 ,建立了卫星太阳电池阵动力学特性分析的半解析计算模型。计算得到了某型号卫星太阳电池阵单块基板和多块组合基板的模态参数值 ,并将其结果与有限元结果进行了比较     

卫星太阳电池阵模态参数计算的半解析方法

基于传递函数方法的基本理论，针对某型号卫星太阳电池阵的特殊结构形式，通过将太阳电池阵基板划分为条形单元，将基板间连接铰链副简化为均匀梁单元，并利用条形单元与梁单元公共结点间位移连续与力平衡条件，建立了卫星太阳电池陈动力学特性分析的半解析计算模型。计算得到了某型号卫星太阳电池阵单块基板和多块组合基板的模态参数值，并将其结果与有限元结果进行了比较。     

轴承感应加热拆卸过程的电磁热弹耦合建模与仿真

该文分析了基于电磁感应加热技术的大型轴承拆卸过程,并结合工程实际,建立了涉及电磁场、温度场和应力应变场的轴承多物理场耦合模型。为了提出一种高精度的轴承电磁热弹耦合模型,根据各个物理场之间的耦合关系确定了序贯耦合方法,并基于数值仿真技术求得了大型轴承涡流场数值解;采用分离变量法和特征值法求得了温度场解析解;采用位移解法求得了热应力应变解析解。与数值仿真和实验结果对比,该文验证了轴承电磁热弹耦合半解析模型的可行性和有效性。     

凹凸边界形状热弹性问题的自适应无网格法

为了解决具有凹凸边界形状的平面非定常拟静态热力耦合问题,采用无网格伽辽金算法(EFG)进行求解,使用移动最小二乘法构造形函数及拉格朗日乘子法处理本质边界条件(第一类边界条件),通过引入Voronoi邻接准则和后验误差式,对后续结果进行自适应优化;构建了一种新的适用于非定常拟静态热力耦合问题的EFG法自适应计算模型。为了验证计算模型的可行性,分别计算在二维混合边界条件下光滑与凹凸边界形状平面的温度场以及位移场的分布,并与有限单元法的计算结果进行对比,表征了有限单元法和无网格法计算结果的差异,验证了非定常拟静态热力耦合问题的EFG法计算模型的有效性和精确性。     

流-固-电多物理场耦合模型的红细胞流变学研究

红细胞(red blood cell, RBC)受到流体应力发生机械形变的研究越发成熟,但在结合电场、声场、光场或热力场等多物理场的研究依旧不足.通过COMSOL有限元软件建立了流-固-电(流场、固体场和电场)的3场物理耦合模型,对球形和正常RBC 2种不同形状的RBC分别进行迁移模拟研究.与流-固耦合模型相比,发现电场形成的电渗流使细胞运动迁移时,球形细胞受到的von Mises应力高于正常细胞.电渗流效应形成180μm/s的流速导致RBC变为卷曲“C”形姿态,因形状差异,球形和正常RBC在遇到针尖障碍物时的旋转方向不同.针对本文提出的多物理场耦合模型,两种细胞运动轨迹的差异显示了电渗流对不同形状细胞实施空间分离的可行性.     

基于曲边平面谱单元的弹性波传播分析

针对现有的谱单元多将单元几何边界考虑为直线或平面,对具有复杂曲线或曲面形状的结构几何离散近似误差较大,从而影响了弹性波传播分析精度的问题,推导了一种亚参数曲边平面谱单元,对单元几何形状采用二次插值,对位移场函数可采用高于二阶的任意阶插值,并讨论了一般高次曲边/曲面谱单元的推导方法. 以矩形平面结构中的波传播分析为例,对比了曲边谱单元、直边谱单元及常规有限元的数值模拟结果,验证了单元的有效性. 以具有曲线边界的圆环结构中的波传播分析为例,对比了采用曲边和直边谱单元数值模拟结果的差异. 结果表明,采用直边单元近似曲边结构,由于几何误差较大,弹性波传播分析结果误差较大;曲边单元能够获得更好的模拟精度.      

基于渐进均匀化的力-电-热耦合光滑有限元法研究

针对基于微观结构的力-电-热多物理场耦合压电复合材料的力学特性分析问题,基于压电复合材料的基本方程和力-电-热多物理场耦合效应,结合渐进均匀化方法预测的压电复合材料有效性能参数,提出基于渐进均匀化的力-电-热耦合光滑有限元法;推导力-电-热耦合光滑有限元的动力学控制方程,并运用Wilson-θ法对压电复合材料结构动力学问题进行求解,研究温度变化对结构固有频率和动力学响应的影响,并将其结果与有限元法的求解结果进行对比,验证该方法的正确性和有效性。研究结果表明：本文方法所得结果与有限元法所得结果较一致,且具有较好的收敛性和较高的精度;该方法对分析压电复合材料元器件的多物理场耦合力学特性具有广阔的应用前景。     

基于四边形面积坐标的平面单元解析试函数法

在四边形面积坐标QAC-II的基础上,建立了弹性力学平面问题的面积坐标解析试函数方法.该方法使面积坐标理论和解析试函数法这2个并行发展的有限元方法的研究工具得以有机结合,克服了直角坐标解析试函数法整体坐标系带来的单元方向性问题.在此基础上构造了具有显式刚度阵的平面四节点单元AATF4和五节点单元AATF5, 这2个单元分别包含8项和10项试探函数,不需要增加内参位移场即可以精确模拟纯弯场,并克服了MacNeal梁的梯形闭锁问题.这2个单元的综合性能表明,面积坐标解析试函数是一个构造单元的有效工具.     

变压器直流扰动多物理参数变化特性

针对变压器直流扰动多物理参数变化问题,研究了不同直流扰动状态下多物理参数变化特性.构建变压器直流扰动状态下多物理场模型,分析绕组/铁芯振动机理与箱体涡流损耗原理.通过变压器多物理场顺序耦合算法循环迭代求解电磁参数,将电磁参数作为机械、涡流场输入参数,进一步求解振动加速度及损耗参数.通过多物理场顺序耦合算法,仿真分析变压...     

利用三维细胞自动机模拟地震活动性

在由弹簧—滑块—阻尼器组成的平面网络非线性动力学模型研究的基础之上,对细胞自动机模型的演化规则进行了修改,并将其由二维拓广到三维。设计了100×100×40 网格的三维大型地震细胞自动机模型, 生成了 13540 个“地震”事件。结果表明, 三维空间“地震”事件的时空分布与天然地震有许多类似的特征,满足震级与频度的G－R关系,且有分形分布规律。由此可见,三维地震细胞自动机比二维模型更符合实际。     

基于元胞自动机的可修复网络系统可靠性评估模型

为了实时有效评估可修复网络系统的可靠性,克服枚举法的状态空间爆炸问题和马尔科夫过程分析只针对一种系统结构的缺陷,提出了一种基于元胞自 动机的网络系统可靠性评估模型?该模型从节点的内在失效概率和网络结构角度,建立元胞自动机的邻域和状态转移函数,提出可修复网络系统演化模型;在离散演化周期内,利用元胞自动机的传播特性算法定期检测系统的瞬时可靠性,累积得到可修复网络系统的近似稳态可靠性?该模型结合解析法和模拟法优点,得到与时间相关的可修复系统稳态可靠性?该算法分别与状态枚举法?蒙特卡罗法进行仿真对比,仿真结果表明,该方法可准确描述可修复网络系统的稳态可靠性,该方法也适用于其他大规模可修复系统可靠性评估?     

盘式制动器热-机耦合渐变可靠性灵敏度分析

为了解决盘式制动器由于摩擦温度过高而导致可靠性降低的问题,以某种汽车的通风盘式制动器为例,进行了热-机耦合渐变可靠性灵敏度分析.利用Workbench的“Coupled Field Transient”模块进行热-机耦合分析,得到了在紧急制动工况下制动器瞬态温度场分布,然后通过与实验结果对比分析,确定有限元模型的准确性.根据制动器最高温度不能超过许用温度的关系推测,利用自适应Kriging代理模型理论建立制动器热-机耦合可靠性功能函数模型.采用自适应Kriging-Monte Carlo 模拟 (adaptive Kriging-Monte Carlo simulation, AK-MCS)方法进行热-机耦合渐变可靠性灵敏度分析,确定设计参数对可靠性的影响程度,并用Monte Carlo法进行结果的验证.结果表明:制动盘单侧厚度对可靠性的影响最为明显,制动盘的导热系数、比热容和散热加强筋厚度次之,制动盘密度影响最小.     

基于仿真的选区激光熔化工艺结构变形补偿设计优化

针对选区激光熔化工艺中残余应力造成的变形缺陷问题，介绍了一种基于有限元仿真的选区激光熔化工艺的结构变形补偿设计优化方法.以螺旋桨结构成型为例，首先建立了宏观尺度上基于有限元方法的热-力耦合仿真模型，然后分析了成型零件中的残余应力与变形分布规律，并提出了利用变形场反馈调整零件设计的几何结构的方法，通过多次反馈迭代，实现了成型后零件变形几何与期望几何之间的形状误差逐步减小.数值试验结果表明:经过变形场反馈调整4次，成型后的螺旋桨结构相较于期望几何结构的最大形状误差下降了94%；同时也发现，设计迭代过程中，零件成型后的残余应力与实际变形基本不变.      

基于细胞自动机规则198的单向散列函数

 基于周期边界一维三邻居细胞自动机规则的非线性特性, 结合细胞自动机与传统单向散列函数的优点, 提出一种基于细胞自动机动态参数的单向散列函数设计方法. 在以MD5算法为核心的迭代结构下, 将上一步迭代的输出寄存器值经过规则198演化一次后作为本步迭代的迭代参数, 从而实现了明文消息变化的二次扩散, 并最终输出128比特散列值. 实验结果表明, 该算法对明文的变化极其敏感, 具有强而稳定的混乱和扩散性质及较优的软硬件实现速度, 实用性较强.     

固体推进剂药柱热-机耦合分析及应用

基于有限元分析的基本原理,建立了热-机耦合问题分析的有限元基本方程,并对固体火箭发动机药柱在固化冷却过程进行了数值仿真.算例表明,热-机耦合分析方法能较好地仿真固体火箭发动机药柱的温度场和应力应变场,对药柱的结构完整性分析提供了一种分析方法.     

元胞自动机在区域电能质量评估的应用

为了解决区域电能质量评估模型忽略电能评价指标之间相互影响而带来评价结果不准确的问题,提出了元胞自动机区域电能质量评估模型;并定义了评估模型中元胞、元胞空间、规则和邻居等的构成方法。利用元胞自动机"自下而上"的研究思路和自组织特性,并考虑元胞的状态和损伤概率及元胞间的相互影响,动态模拟电能评价指标间的相互作用,得出区域电能质量排序。通过实例比较计算,该评价模型计算简便、适用性强、评价结果综合了各评价指标之间的关系,更为客观准确,为电能质量综合评价决策提供一条新的方法与思路。     

Interaction of Units and Research Methods of Control Performances of Distributed Manufacturing Information System

In order to analyze the function demand of the distributed manufacturing information system as well as its control demand, and eliminate information ambiguity among system units to integrate semantics, the abstract Agent model and computational structure of each unit was presented based on flexible coupling automata. The autonomy of each unit was investigated in this foundation. The system unit was described using the Web Ontology Language （OWL） ontology. And the system semantics was also integrated. On these basics the communication among the system units was analyzed with an example of interaction between a machine and a warehouse. The control performances of information system units were investigated using Boolean matrix as a substitute for traditional process in RW theory, which reduced the computational complexity. This work established the foundation for the demand analysis, design and development of the distributed manufacture information system.     

地理元胞自动机研究综述

从地理元胞自动机的应用范围、地理元胞自动机转换规则的获取、地理元胞自动机空间划分、元胞自动机与GIS的集成等方面回顾了地理元胞自动机模型的研究,对地理元胞自动机模型研究的发展趋势进行了分析,认为地理元胞自动机模型研究在以下几个方面需要进一步深入：（1）应用范围应进一步扩大;（2）在确定地理元胞自动机的转换规则时应综合考虑自然因素和社会经济因素;（3）应加强地理元胞自动机与多智能体系统的集成研究;（4）应加强对地理元胞自动机的尺度划分及尺度效应的研究;（5）应进一步深化地理元胞自动机与GIS的集成研究。