基于三维地质模型的地下洞室参数化设计与方案优选

水电工程地下洞室区域所处的地质构造往往比较复杂，二维设计方法有一定的局限性．引入非均匀有理B样条（NURBS）技术，并结合地质交互解译、TIN算法和地质趋势面分析理论方法构建三维地质模型．基于三维地质模型，提出地下洞室三维参数化设计的概念和方法，对设计成果进行分析，并应用改进的层次分析法，构建地下洞室设计方案的优选模型．通过在某水电工程设计中的应用验证了该方法的可行性．     

铸铁平板像素检测法中的图像均匀化方法

在铸铁平板像素检测法中，针对图像的不均匀特点，建立了铸铁平板图像的数学模型，并在此基础上提出了以二维插值为基础的铸铁平板图像均匀化方法．结果表明，该方法的均匀化效果良好，均匀化后的平板图像可直接用Otsu方法对其讲行分割．分割效果满足应用要求．     

基于水平扫描线算法的STL模型三维网格化

借鉴快速成形技术中的分层切片思想,针对立体光刻（STL）表面模型,提出一种高效、稳定的三维网格自动生成算法．首先,将STL模型沿Z向剖切成叠层的二维切片环;然后,采用水平扫描线算法离散各层二维环区域,生成均匀、连通的矩形网格;最后,将各层中所含的小矩形沿Z向拉伸至各自上一层高度,从而将表面模型重构为立方单元组成的三维网格．实际算例显示：基于该算法的三维网格自动生成程序可以在保证网格高精度的前提下,有效地提高计算效率,并降低空间复杂度．     

复合材料蜂窝夹芯板低速冲击损伤研究

通过三维动力学有限元建立了复合材料蜂窝夹芯板在低速冲击作用下的渐进损伤分析模型。该模型中将蜂窝夹芯等效为均匀的正交各项异性材料。采用基于应变的Hashin三维失效准则和Yeh分层失效准则对面板损伤进行判断。使用部分刚度折减对损伤材料性能进行退化。利用用户子程序将损伤判据和刚度折减方案引入到ABAQUS软件中。模拟了复合材料蜂窝夹芯板低速冲击损伤渐进过程,并与试验结果进行验证。证明了该方法的合理性,最后讨论了各种参数对冲击响应和冲击损伤的影响。     

微孔结构对多孔材料细观力学特性的影响

在三维孔隙材料如泡沫材料中，胞孔的形状及大小并非完全均匀，因此借助二维均匀化方法来讨论胞孔形状及大小对多孔材料性能的影响。在线弹性范围内，根据均匀化理论，基于虚位移原理，结合有限元方法推导出二维周期性结构的均匀化的有限元格式。取具有不同孔洞形状的正方形胞元作为周期性结构的代表胞元，将三维孔隙材料简化为截面上具有规则孔洞的二维结构，来计算不同微孔形状及大小下的等效弹性常数；比较分析了微孔结构对多孔材料等效弹性常数的影响。计算结果分析表明，多孔材料的等效弹性参数不仅取决于微孔结构的数量，而且对微孔结构的形状也有一定程度的敏感，同时对基体材料的泊松比的变化敏感与否也与微孔结构有关。     

复合材料层合板双面贴补结构渐进损伤分析

提出了一种分析和预测在拉伸载荷作用下复合材料层合板双面贴补结构的极限承载能力的方法,建立了分析复合材料双面贴补结构渐进损伤的三维有限元模型.胶层用各向同性模型描述,提出了基于3个方向剪切应变描述的二次剪切失效判据来预测胶层的损伤起始,定义了与材料应力应变相关的刚度折减函数来模拟损伤后胶层刚度的连续退化.层合板用正交各向异性三维模型描述,采用基于应变描述的三维Hashin准则和Ye分层准则来预测其损伤起始,引入损伤变量来考虑层合板的损伤扩展.计算结果与试验数据吻合较好,说明该方法和模型可以有效地预测复合材料双面贴补结构的拉伸极限强度.     

多面体类零件三维模型自动生成的研究

在对零件二维工程图特征进行分析的基础上，提出了一个不同于前人的重构方法——层构法．从二维环出发，逐步得到零件各个截面的轮廓，最终形成零件的三维实体模型．该方法思想独特、效果良好，具有效率高、速度快的优点．算法以多面体为研究对象，实现的结果令人满意     

三维弹性静力问题的无网格局部Petrov-Galerkin法

将二维平面问题的无网格局部Petrov-Galerkin法拓展到三维的相应理论中，编制了该法相应的三维Fortran程序.分析了均匀受拉立方体和悬臂梁两个经典算例，将所得结果与有限元法和解析解对比.结果表明了无网格局部Petrov-Galerkin法在解决三维弹性静力问题时的可行性和有效性，相对于有限元方法在位移解和应力解上也具有更好的精度.     

损伤的预应力钢筋砼连续箱梁整体刚度模型

为解决损伤的预应力钢筋砼连续箱梁抗弯刚度的不连续性和突变性在解析计算中难处理的问题,基于傅里叶级数和二维杆系梁理论,建立了二维平面内多处损伤的预应力钢筋砼连续箱梁整体刚度模型,并针对连续箱梁常见的各类病害进行了抗弯刚度和内力计算.结果表明:整体刚度模型的计算结果与MIDAS软件计算结果一致,说明整体刚度模型能真实地揭示实际损伤的预应力钢筋砼连续箱梁的抗弯刚度重分布规律;同时,将带有离散性与突变性的抗弯刚度进行整体计算,解决了二维平面内连续箱梁力学解析计算时,在损伤位置抗弯刚度突变所带来的困难,对采用解析方法研究连续箱梁的损伤识别具有一定的意义.     

单向复合材料损伤刚度的双重均匀化方法

研究了单向复合材料的细观损伤刚度问题。假设单向复合材料具有周期性的细观结构，通过渐近展开方法建立与两尺度坐标主量相关的控制方程。细观损伤用两个损伤变量来描述：裂纹线密度和面密度。通过所提出的双重均匀化方法来探讨它们对复合材料刚度的影响，上述问题结合数值分析，得到复合材料损伤刚度随损伤变量的变化关系。     

复合材料层合板表面椭圆形分层非线性屈曲分析

基于修正型Ｈａｈｎ－Ｔｓａｉ非线性本构模型，利用Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｒｉｔｚ法，研究了复合材料层合板表面椭圆形分层非线性屈曲性态．采用阻尼因子法有效地克服了非线性迭代过程中屈曲应变的振荡现象．数值结果表明：某些层合板椭圆形分层非线性临界应变与线性临界应变有明显差别．     

单轴载荷作用下对称正交铺设层合板的脱层屈曲研究

用里兹法确定在单轴载荷条件下具有单一脱层的对称正交铺设层合板脱层屈曲的临界屈曲载荷。脱层区域假定为椭圆形状,同时研究脱层部分的厚度、半轴比和子层角对于临界屈曲载荷的影响,分析预见的临界载荷与已有结果基本吻合。     

基于Hashin失效准则的复合材料螺栓连接损伤破坏研究

本文介绍了复合材料螺栓连接二维模型的损伤破坏分析方法,Hashin失效准则和刚度降方法,考虑接触关系,剪切非线性和材料刚度降低,针对Hashin失效准则编制相应的损伤程序,然后采用有限元软件ABAQUS对复合材料层合板螺栓连接件强度进行数值计算。研究结果表明,利用损伤子程序可以较好的预测层合板的破坏载荷以及损伤初始发生的铺层及其扩展方向,损伤的发生和扩展只与铺层角有关,而与铺层顺序、铺层的厚度无关,剪切非线性分析更加合理,考虑非线性影响时,失效准则中包括剪切应力项,损伤产生较早。     

复合材料层板损伤失效分析

基于连续损伤理论,利用多标量损伤模型,考虑单层板失效前由微裂纹损伤所造成的刚度下降,将Hoffman准则作为复合材料单层板在复杂应力状态下的极限损伤条件,应用该准则对含圆孔复合材料层合板在单向拉伸载荷下的损伤破坏过程进行了数值分析,并与常规(无损伤)失效准则的结果进行了比较.计算表明:损伤引起单层刚度下降,使应力重新分布,加速应力向未损伤层和周围单元转移,从而使应力集中得到缓解,层板的单层破坏载荷明显提高,从而提高层板的极限载荷,提高程度受铺层方式的影响.可见,由损伤引起的刚度下降应在层板失效分析中加以考虑.     

对称层板二维的分层屈曲研究

本文在分层屈曲的位移表达式中,考虑了反映拉剪耦合与弯扭耦合效应的高阶项.文中还讨论了层板两端在均匀位移拉伸作用下发生分层屈曲的机理,并分析了分层屈曲应变与母层板和子层板的参数之间的关系.     

撞击物对复合材料层合板冲击损伤特性的影响

针对一种采用预浸料成型工艺制备的复合材料层合板,开展不同撞击物作用下复合材料层合板低能量冲击损伤特性研究. 通过对比相同冲击能量（60 J）下,钢球、铝球和聚合物球撞击复合材料层合板的落锤/气炮冲击试验结果和冲击后含损伤结构的压缩试验结果,研究了不同撞击因素对复合材料低能量冲击损伤面积和剩余压缩强度的影响. 结果表明,相同冲击能量下,同种材质撞击物（不同质量）以不同速度冲击复合材料层合板的损伤特性相似;而不同材质撞击物（不同弹性模量和泊松比）得到的结果差异显著. 结合赫兹接触理论,初步解释了撞击物弹性性能影响接触刚度和冲击损伤程度的规律.      

基于拓扑优化的复合材料汽车座椅骨架设计

为满足汽车座椅轻量化和安全性的需求,综合采用轻量化材料和结构拓扑优化设计技术,提出了一种碳纤维复合材料乘用车座椅设计方法.新型座椅骨架由碳纤维层合板外壳和短切碳纤维加强筋两部分组成.首先,为提高座椅结构刚度和稳定性,利用结构拓扑优化技术在碳纤维层合板外壳区域内布置合理的加强筋,然后,通过优化碳纤维层合板外壳,提高结构整体刚度,降低骨架质量.结果表明,与参考钢制骨架相比,新型座椅骨架不仅整体刚度得到大幅提升,而且质量减少了30.72%,有显著的轻量化效果.     

分子裂缝齐次弹性问题的多尺度混合有限元

首先介绍复相材料分子裂纹的弹力学方程组和相应的均匀化的弹性问题,然后运用多尺度混合有限元方法来逼近均匀化的弹性问题,最后给出了多尺度混合有限元逼近解的存在唯一性和相应的误差估计.