离散位错动力学算法及其在材料塑性行为模拟中的应用

晶体材料的塑性变形由位错的运动演化而引起.离散位错动力学(discrete dislocation dynamics, DDD)通过直接模拟大量位错的演化而研究材料的塑性变形,因此能够揭示材料微结构-位错微结构-塑性力学行为之间内在的物理关联,并能够自然而然地捕捉塑性变形微米/亚微米特征尺度下本征的尺度效应.它所能模拟的尺度介于微观分子动力学模拟和宏观有限元模拟之间,在多尺度算法中起到承上启下的作用.本文首先系统地发展、完善和丰富了离散位错动力学-有限元(finite element method, FEM)叠加算法、DDD-FEM直接耦合算法(discrete-continuous method, DCM)以及离散位错动力学-扩展有限元(extended finite element method, XFEM)耦合算法等框架体系.在此基础上,利用这些方法对单晶镍基高温合金的塑性变形机理、晶体材料的断裂和损伤变形行为以及塑性行为的微尺度和微结构效应3个方面开展了系统的研究.所得模拟结果指导了基于微结构和位错机制的单晶镍基高温合金晶体塑性本构模型的建立,丰富和加深了人们对材料强化、循环塑性、断裂、损伤、尺度效应和微结构效应的认识.此外,离散位错动力学可进一步应用于诸如高温、高压、高应变率、化学腐蚀环境、高辐照等极端条件下晶体材料塑性行为的研究,是材料力学行为多尺度模拟研究中的重要一环.     

结构化设计在道路桥梁设计中的应用探究

随着我国社会经济的快速发展,道路桥梁工程的整体设计有了明显的进步。为了使道路桥梁设计更加的精细化和高效化,必须运用结构化设计理念。本文分析了结构化设计在道路桥梁设计中的实际应用,有效保证了道路桥梁设计的整体优化水平。     

循环应力对储气库岩石微观结构及力学性质影响数值模拟

针对储气库循环注采过程中循环应力对储气库岩石产生疲劳损伤的问题。利用颗粒离散元法建立岩心真三轴数值模型,根据岩心室内试验标定数值模型参数,然后对数值模型进行多周期等幅值轴向循环应力加载,研究循环应力对储气库岩石微观结构及力学性质的影响。结果表明:循环应力加载过程中,模型内生成的无黏结接触数量和微裂缝数量逐渐增多,而生成位置受原始裂缝控制明显,模型孔隙度逐渐减小,且模型内无黏结接触数量、微裂缝数量和孔隙度的变化速率均呈递减趋势;相同应力水平下模型侧向应变和轴向应变均增大,但侧向应变占主导地位;模型弹性模量逐渐降低,而模型泊松比和损伤量逐渐增加,且模型弹性模量、泊松比和损伤量的变化速率均呈递减趋势。     

基于CSI离散指纹的轨迹跟踪方法

针对从Wi-Fi设备中获取的接收信号强度(RSSI)在定位过程中误差较大的问题，设计了一种基于信道状 态信息(CSI) 离散指纹的轨迹跟踪方法．首先经过汉佩尔滤波，巴特沃斯低通滤波去除了CSI异常值和噪声的影响， 然后利用线性回归算法去除相位的频移误差，继而采用协方差矩阵特征值法进行特征提取，最后通过基于CSI子 载波权重的主成分分析法进行了无源定位和轨迹跟踪．实验结果表明: 离散指纹点定位的平均正确率在 90%以上， 所设计的算法能有效实现对室内人员的定位和轨迹跟踪．     

一个较精确加强型的半离散Hilbert型不等式

应用权函数的方法及Hermite Hadamard不等式, 建立一个较精确且加强型的半离散非齐次核Hilbert型不等式, 并给出该不等式具有最佳常数因子联系参数的一组等价性质及一些特殊参数不等式.      

对称离散事件系统状态树结构模型的控制函数不变性研究

针对对称离散事件系统中使用监督控制理论计算得到的自动机形式的监督控制器状态数较多且无法清晰反映控制逻辑等问题,提出了基于状态树结构的抽象控制函数计算方法。该方法通过充分利用系统的对称性,对避免缓冲区出现上溢或者下溢的性能指标,采用事件重标记映射提取各组中处于加工完成状态的组件数目,从而省去了各组件复杂的运行细节;然后利用状态树结构计算得到基于抽象状态信息的控制函数;最后,结合各组组件并行工作与串行工作的实例,分析所得控制函数的不变性,即在缓冲区容量固定的前提下,控制函数所需的状态信息与组件总数量无关。实验结果表明:在实际应用中借助控制函数的不变性可在结构相同的组件增减时免于重复计算控制函数;各组中重标记为同一事件的各可控事件可由同一控制函数进行使能,有效减少了控制函数的个数;相比于自动机形式的监督控制器,控制函数状态数更少且能更清晰地描述控制逻辑。     

以变形控制为原则的陡坡路段桥梁桩基础设计方法研究

基于变形控制原则的桥梁设计方法,可以在保证桥梁荷载的基础上,合理减少桥梁的桩基数量,为桥梁施工节约相应成本。本文以陡坡地段的桥梁桩基设计为例,利用离散微积方程,构建桩基础设计模型,并对其进行仿真分析。结果显示,提出的桥梁桩基础设计方法,可以大幅度提高桩基设计的准确率,将其最大误差控制在10%以内。同时,通过对桩基础压力的细化分析,可以提高桥梁桩基础设计的准确性。     

基于数字图像的大空隙沥青混凝土离散元模型

为了从细观角度深入分析大空隙沥青混凝土性能,利用CT扫描获取PAC-13大空隙沥青混凝土内部图像,将三维重构的切片图像和CT横向扫描图进行阈值分割,通过体视学理论选取与真实级配最相近的图像作为集料、空隙结构提取对象,建立了像素边长为0.5 mm的离散元模型,并进行单轴压缩虚拟测试.结果表明:三维重构切片图的级配误差比横向扫描图级配误差小了约20%,重构的切片图级配更具代表性;该模型实现的虚拟单轴压缩试验强度值与室内单轴压缩试验强度值相差小于3%,该模型具有很好的可靠性,这种数字图像建模的方法为研究大空隙沥青混凝土内部细观结构提供了参考.     

北京市碳排放强度预测研究——基于离散二阶差分方法分析

碳排放强度的降低是当前我国低碳行业研究的重点.在系统总结国内外碳排放研究现状的基础上,分析碳排放的影响因素,随后详细论述本文所运用的碳排放预测方法——离散二阶差分方程预测模型(DDEPM).随后应用DDEPM方法,针对1990—2013年北京碳排放强度的相关数据进行预测分析,并且利用两种模式对北京2020年碳排放强度进行对比预测分析,通过所得数据,为北京市节能减排提供数据支持与参考.     

广域六角格兵棋地图构建方法与机动推演应用

兵棋推演是预演战争、模拟作战的科学方法，全球化趋势对兵棋推演的推演范围和灵活程度提出了更高要求。采用六边形全球离散格网系统建立广域多尺度兵棋地图，并在推演案例中检验了其作用。首先，提出栅格及矢量数据六角格量化方法；其次，建立环境要素与作战要素联合作用的部队机动时间效能模型，设计了最优路径规划算法；最后，构建兵棋地图，并以部队海陆两栖机动推演为例加以验证。实验结果表明，六边形全球离散格网系统兼具数据建模和分析计算功能，既可被用于构建海陆广域多尺度兵棋地图，又可作为作战推演的统一计算框架，弥补了传统兵棋地图空间范围受限、尺度变换不灵活的缺陷，具有较好的应用前景。