晶体塑性有限元分析开孔对多晶板材力学性能的影响

基于 ABAQUS 子程序 VUMAT 二次开发平台, 将位错和孪晶的演化过程引入晶体塑性有限元方法(crystal plastic finite element method, CPFEM)中, 实现了多晶塑性材料力学行为的有限元模拟, 并通过试验和模拟结果的对比, 验证了所提出方法和二次开发程序的有效性. 应用含孪晶效应的晶体塑性有限元方法 模拟分析了孔洞对于板材开孔问题的影响, 结果表明: ① 当孔径小于板宽一半时, 强度损失采用线性近似估算值是偏于安全的, 而超过板宽一半时, 不宜采用线性估算值; ② 当孔距较小时, 孔径排布方式对开孔板材的韧性以及极限承载力有重要影响, 排布方式可分弱影响区、强影响区和过渡区 3 种模式. 对于承受单向拉伸荷载的板材, 开孔时应选择沿轴线排布的方式.     

不同NiCo_2O_4晶体形貌对其超电容性能的影响

采用一步溶剂热法制备出尖晶石型NiCo_2O_4样品.该方法一次成型,反应后不需再次煅烧,简单易操作,可实现大批量合成.采用Raman、XRD、FT-IR和SEM对其进行表征,并采用循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)及交流阻抗(EIS)对其电化学性能进行分析,探索反应时间对NiCo_2O_4晶体的形貌和超电容性能的影响.结果表明:在120℃下反应12h时,得到的NiCo_2O_4晶体为微纳米球形结构,其具有良好的电化学性能,且可逆性较好.在0.5A/g时,放电比电容达504.58F/g,经过1000次循环,其放电比电容保持率约为82%.     

分析有限元线性方程组的求解方法

目的试图从几种常用的线性方程组的求解方法找出最优化方法. 方法从存储单元,运算量及收敛速度方面做了一系列比较分析.结果发现迭代法优于直接法,超松弛法优于其他迭代法.结论通过分析比较得出当迭代法收敛时,超松弛方法最优.     

基于结式消去法的并联机构位置解析

目的并联机构位置解析的核心问题是求解一组非线性方程组,为此提出一种消去法使并联机构位置方程降维,以便采用同伦方法求得位置方程全部解。方法从并联机构位置约束方程出发,采取狄克逊结式对位置正解方程进行消元,从而得到机构位置正反解封闭方程;采用同伦方法和利用MATLAB数学软件进行求解。结果利用MATLAB数学软件编制的狄克逊结式消元和同伦算法的数学机械化程序,得到Delta型并联机构位置问题的全部数学解。结论结式消去法为并联机构位置解析提供了十分有效的通用方法,而且可用于解决其他更为复杂的体系。     

基于动态纹理和粒子系统的喷泉模拟

喷泉效果可以大大增强虚拟现实系统的沉浸感.粒子系统是实现喷泉效果的有效方法,但该方法由于需要大量三角形单元的绘制,会降低虚拟现实系统的实时性.这里采用矢量控制法来建立粒子系统喷泉模型,然后渲染成一定幅数的连续图像,将这些图像作为贴图,同时采用billboard技术和动态纹理技术实现纹理喷泉的绘制,既保证了系统的真实感,又提高了系统的实时性.     

含有多种最低利益保证的变额年金定价

我国人口老龄化速度加快,具有抗通胀、养老和投资功能的变额年金产品引起了人们的关注.对同时含有多种最低利益保证的变额年金定价进行研究.首先在跳扩散模型下,提出了柳树法定价变额年金的数值方法.同时考虑了返回初值型、Roll-up型和Ratchet型的最低利益保证.本文方法可以很容易推广到其他的随机过程,并且柳树构建过程和定价过程相互独立,在不同的风险资产价格过程下定价,无需额外的工作量,具有较高的通用性.相比于现有的方法,降低了计算维度,减少了计算时间.最后通过数值试验,与蒙特卡洛法进行对比,说明了本文方法的准确性、高效性.     

三维三相单井数值模拟计算的程序设计

随着微型计算机的计算速度和存储量等性能的提高 ,采用计算机进行小型油藏数值模拟计算成为可能。本文建立了一个柱坐标系下的三维三相单井数值模拟模型 ,并编制了三维三相单井数值模拟计算程序     

急倾斜薄矿脉崩落法开采及崩落散体的承载机理

以金厂沟梁金矿为工程依托,利用崩落矿岩散体的承载机理,提出了急倾斜薄矿脉破碎矿体崩落法开采方案.运用数值计算手段,研究崩落矿岩散体的承载机制,分析分段高度对崩落矿岩散体承载效果的影响.计算结果表明:与空场法开采相比,崩落法开采有效改善了采场围岩的稳定性,围岩塑性区体积减小了58.4%.随着分段高度的增大,崩落矿岩散体对围岩的支撑作用相应减弱,但影响较小.研究结果表明,采用崩落法回采急倾斜薄矿脉破碎矿体是合理的、可行的,同时也为该类矿体的回采提供了新的思路.     

数值流形位移法在岩体裂缝扩展中的应用

基于三角形网格,对裂缝扩展过程中流形单元变化情况进行了深入研究,从几何网格的角度对数值流形方法的连续与非连续统一处理方式进行解读.采用一阶覆盖函数,推导出数值流形算法的权函数表达式,建立局部位移函数.通过数值流形计算程序,得出裂缝尖端位移,并计算尖端应力强度因子.通过经典的中心裂纹板模型,对数值流形位移法求得的尖端应力强度因子进行验证,算例的数值解和解析解吻合度较高,证明数值流形法计算裂缝扩展的准确性,为裂纹扩展过程中尖端应力强度因子的求解提供了新的数值解法.     

夏热冬冷地区绿色建筑外墙节能特性的LBM模拟及效益分析

针对夏热冬冷地区绿色建筑中外墙的典型保温方式和常见保温材料,采用多松弛时间格子玻尔兹曼方法建立瞬态共轭传热数值模型,分析间歇耗能条件下墙体的瞬态热传导过程,进而得出不同类型保温外墙的节能特性。在此基础上,发展保温墙体增量综合效益的计算方法,分析绿色建筑外墙的增量成本及其增量效益,进而建立外墙增量综合效益评价模型,获取保温外墙最优设计方案。研究数据表明,采取内保温方式的外墙在该地区具有最佳的节能特性,尽管采用不同保温方式和保温材料的外墙均具有一定的节能特性,然而,在其全生命周期内,使用外保温方式以及增量成本较高的保温材料的墙体的增量综合效益出现负值,因此,不适宜在工程实践中应用。此外,研究结果显示,尽管增加保温层厚度可以在一定程度上强化外墙的保温性能,然而,增加保温层厚度会产生额外的增量成本,因此,绿色建筑项目实践中应综合考虑墙体节能特性及其增量成本进而选取适宜的保温层厚度,从而实现其全生命周期内增量综合效益的最大化。