纳米压痕过程温度影响的分子动力学研究

建立了基于AFM的单晶铜薄膜纳米压痕过程的三维分子动力学模型,采用Morse势函数计算试件原子与压头原子之间,试件原子之间的相互作用关系.研究了不同温度的纳米压痕过翟中试件变形区域大小、系统能量变化.结果显示单晶铜薄膜的纳米压痕的力学机理是非晶态产生的变形.温度对纳米压痕过程有显著的影响.压痕过程中试件材料变形区域面积随着温度的增高而增加.不同温度下的系统势能-步长曲线的变化趋势基本相同,但是系统势能值随着温度的增加而减小.     

温度对单晶铝裂纹扩展影响的分子动力学模拟

使用三维分子动力学方法模拟了单晶铝预制初始裂纹扩展过程,研究了裂纹扩展机理,及温度对裂纹扩展过程的影响。采用Morse势计算原子之间的相互作用关系。研究结果表明,裂纹尖端由于原子晶格发生重组发射位错,导致裂纹尖端出现畸变,裂纹开始扩展。温度对裂纹扩展过程中裂纹形貌、原子晶格变形程度、系统势能有显著影响。     

单晶铜纳米黏着接触与分离过程的接触力分析

在考虑黏附力和单晶铜弹塑性变形基础上,基于EAM和Morse势函数和Verlet算法动态模拟了金刚石压头与单晶铜纳米黏着接触与分离过程。研究表明:压头尚未接触基体时,压头与基体之间作用力主要表现为引力,基体最上层原子易与压头原子发生"突跳"黏着接触现象;继续下移时,接触力随压头位移增大而呈增加趋势,且基体被压正下方不断发生位错原子堆积现象;压头与基体分离中,接触力与压头位移曲线呈锯齿状减小趋势,并且分离过程位移对应于黏着下压接触位移发生明显的黏着滞后现象;分离后,部分原子被黏附于压头底表面,基体已发生明显的塑性变形。     

具有优势机器和恶化工件的流水作业排序问题

针对流水作业排序问题,建立了具有优势机器和恶化工件并且有无空闲限制的排序模型.在该排序模型中,机器加工工件时,工件的相邻加工工序之间不允许出现空闲,工件的加工时间是其开工时间的严格增加线性函数.其中讨论的优势机器有2种情况:机器形成增减增优势关系和机器形成减增减优势关系.考虑了多台机器的流水作业排序问题,其中,目标函数分别为极小化最大完工时间和极小化总完工时间,对于这两类问题分别给出了求解最优排序的多项式算法和它们的计算复杂性,并通过证明证实了算法的有效性.     

基于小波互信息的辐射源脉冲分类

针对电子支援系统中实时识别截获的雷达信号类型,提出了一种基于小波互信息准则的辐射源脉冲分类方法。该方法首先对辐射源脉冲信号进行小波变换,获得不同尺度、不同时移下时频面的小波特征集,然后利用Parzen窗密度估计方法对小波特征集的小波系数估计出其概率密度函数,从而计算出已知脉冲类和所有脉冲实现之间的互信息,用单个脉冲即可实现不同辐射源的脉冲分类。计算机仿真结果表明了方法的有效性。     

纳米切削分子动力学仿真的研究进展

介绍了分子动力学的基本原理以及用于纳米加工的原子间相互作用势，从脆、塑性材料切削机理、刀具几何形状、刀具的磨损以及宏、微观切削机理之间关系等方面综述了目前国内外应用分子动力学研究纳米加工机理的现状，并指出目前研究存在的问题及改进措施，提出今后尚需进一步研究的问题。     

基于局部模型的多更新率切削仿真力觉渲染算法

提出了一种牙科手术虚拟现实模拟训练系统的力觉计算方法。为了保证切削仿真的逼真度、力觉计算的快速性和交互稳定性,提出了基于局部模型的多更新率体系架构的计算方案。仿真系统分解为三个不同计算频率的线程,即切削仿真、力觉伺服和图形显示线程。提出虚拟工具和切削工具的概念,实现交互力计算和牙齿三角片网格模型切削变形的协调;基于虚拟工具和牙齿三角片碰撞检测信息构造局部模型,实现力觉设备控制与切削仿真线程的解耦,降低了对切削仿真线程计算频率的要求;利用多线程技术保证图形显示和力觉显示的数据传输和时间同步。针对局部模型更新时的振荡问题,采用改进的恢复时间方法对局部模型进行插值,增强了仿真系统稳定性。基于力觉交互设备Phantom建立试验平台,开发了牙科手术力觉交互仿真软件,通过试验验证了本文算法的有效性。     

考虑恶化和学习效应的单机成组排序问题

讨论了工件加工时间同时具有恶化和学习效应的单机成组排序问题。在这类问题中,同一组中的工件不允许分开加工,各组之间有安装时间,其中安装时间是工件组开始加工时间的简单线性函数,各组内工件的实际加工时间是关于恶化和学习效应的函数。对目标函数为最大完工时间和总完工时间两类问题分别给出了多项式时间最优算法。     

对抗势能的原理及计算方法

势能是一种广泛存在于物理系统中的物理量,在军事对抗系统中也存在类似的物理量,它能够反映对抗双方态势的优劣,并通过作战行动转化为作战效能,称之为对抗势能。借鉴物理学中势能的概念,将对抗势能定义为“现有的攻击机会转化为毁伤的潜力”,在分析攻击机会生成过程的基础上,提出对抗势场和能级等概念用于攻击机会的量化,给出了一对一格斗中对抗势能的计算公式,并将其推广到多对多的情况下,针对两种典型的势能高估情况给出了公式修正方法     

系统复杂与创新的势科学机制及其应对战略

社会系统是一个复杂系统,而系统复杂及系统创新的本质是系统要素之间的"差别"与"联系"的相互作用,营造了强大的信息势而产生了非平衡非线性机制。由于信息即负熵、即有序、即梯度、即势("即"表达剔除现象差别推进到本质联系的极限过程),因而,信息量与信息势是等价的。应对复杂推进创新的有效战略就是产生更多的主体信息量、营造更大的主体信息势。     

基于流固耦合算法的单颗磨粒切削仿真研究

基于欧拉/拉格朗日耦合算法,采用四棱锥模拟磨粒的切刃,进行了单颗磨粒的三维切削仿真.该方法解决了传统有限元法进行切削仿真时易于发生单元畸变的问题.仿真结果表明,磨粒的挤压使工件材料向前方及两侧流动而产生隆起,侧向隆起高度及范围逐渐增大,形成切屑后基本保持不变;磨粒切削刃处的工件材料变形剧烈,产生较大的加工应力,在沟槽侧面及底面留下较大的残余应力并产生较高的温度;磨粒刃尖处的接触应力最大,并沿着棱边向上迅速降低.     

CNC铣齿机床加工曲线齿锥齿轮仿真系统的研究

从空间占位角度对曲线齿锥齿轮加工过程进行了分析，得出了建立CNC铣齿机床加工仿真系统的基本思想。以AutoCAD为开发平台，建立了简化后的刀具和齿轮毛坯实体零件库；同时，将CNC铣齿机床各轴运动转化到刀具和齿轮毛坯的相对位置调整，通过刀具和齿轮毛坯的相减布尔运算实现了仿真切齿过程。最后给出了加工仿真实例和实际加工结果，验证了加工仿真方法的正确性。为设计和制造都很复杂的曲线齿锥齿轮加工提供了一个非常形象的加工仿真工具。     

Parametric adaptive time-frequency representation based on time-sheared Gabor atoms

A localized parametric time-sheared Gabor atom is derived by convolving a linear frequency modulated factor, modulating in frequency and translating in time to a dilated Gaussian function, which is the generalization of Gabor atom and is more delicate for matching most of the signals encountered in practice, especially for those having frequency dispersion characteristics. The time-frequency distribution of this atom concentrates in its time center and frequency center along energy curve, with the curve being oblique to a certain extent along the time axis. A novel parametric adaptive time-frequency distribution based on a set of the derived atoms is then proposed using a adaptive signal subspace decomposition method in frequency domain, which is non-negative time-frequency energy distribution and free of cross-term interference for multicomponent signals. The results of numerical simulation manifest the effectiveness of the approach in time-frequency representation and signal de-noising processing.     

单轴飞轮储能/姿态控制系统的仿真研究

说明了集成化储能与姿态控制系统的工作原理,提出了一种由两反转飞轮系统及气浮转台组成的单轴飞轮储能/姿态控制系统的原理实验装置,对姿态与DC总线电压控制进行了解耦,通过各子系统模型建立了系统的数学模型。通过仿真证明了利用两反转飞轮系统可以实现电能与动能之间的相互转化,并在能量转化的同时实现了气浮转台角度的控制,对于集成化能量与姿态控制系统实验样机的研制具有一定的指导意义。     

面向CAD组件模型的多体系统虚拟原型实现技术研究

针对虚拟样机意义下的机械多体系统性能分析,研究开发了面向CAD集成建模与多体动力学仿真的虚拟原型D3MECHS.对比国产三维CAXA-CAD和SolidWorks-CAD,研究了直接从产品虚拟原型中的零件设计模型和装配模型获取多体系统物理性能属性和多体系统空间拓扑结构的理论和方法,提出工程分析模型EAM和CAD-OpenGL虚拟原型可视化和动态仿真算法,提出并实现完整的面向对象机械虚拟原型仿真框架.通过多体手册算例检验,表明D3MECHS实现方案的可行性.     

基于能量判据的柔性机械臂模型降阶

应用有限元法进行柔性机械臂的建模和分析非常有效，然而随着对柔性机械臂分段数的增加，系统动力学模型阶数急剧增大，需要进行模型简化。建立了基于能量范数的能量判据，将能量判据作为柔性机械臂系统模态截断的一个标准，以能量响应信息的收敛程度或者模态能量贡献作为系统模态截断的判断标准。通过与基于均衡实现的模态截断的比较，显示基于能量判据的模态截断法更适合于考虑刚柔耦合的柔性机械臂系统。对单连杆柔性机械臂有限元模型进行降阶，仿真结果表明提出方法的有效性。     

旋风切管机主轴系统的建模和仿真分析

从切管机主轴系统功能结构出发建立了切管机主轴系统的动力学模型，采用MATLAB／SIMULINK对主轴系统刚性和切削稳定性进行动态数值仿真。实际结构的空载实验和切削性能实验表明，数值仿真具有较高的精度，由此验证了本文所建立的切管机主轴系统的动力学模型是正确的。     

基于多核集群的RTI并行优化技术

随着基于高层体系结构HLA(High Level Architecture)仿真应用的不断深入,系统仿真规模不断扩大,仿真模型越来越复杂,仿真节点之间的交互更加频繁,使得仿真系统对通信资源与计算资源的需求不断提高。多核集群能够提供数据并行处理和高效通信的性能潜力,因此通过在多核集群上进行仿真加速正成为提高HLA仿真运行效率的重要途径。然而传统的仿真运行支撑平台RTI(Run Time Infrastructure)主要面向分布式网络环境,一般不支持并行通信和消息并行处理,从而难以发挥多核集群的高效通信和并行计算的性能优势。因此,为了提高多核集群下大规模HLA仿真的运行效率,提出了基于多通道的并行通信结构和基于消息分类的多线程处理技术,并已经应用于正在开发的并行shmRTI中,与国际同类商业软件pRTI1516进行的对比测试结果表明,性能可提升30%以上。