基于响应面重构的一种可靠度计算方法

大型复杂结构的可靠度分析中,极限状态方程往往无法显式表达。针对这种情况,文章采用二次多项式函数重构响应面来寻求设计验算点;然后在设计验算点附近,采用BP神经网络重构响应面,拟合极限状态函数;在此基础上,采用基于最优化原理的蒙特卡罗方法求解结构的可靠性指标。与其他单一的响应面重构方法相比,文中方法具有计算简便及精度高的特点;工程计算语言Matlab采用矩阵操作,并提供了包括优化、统计、神经网络在内的大量工具箱,而且语言简单,使得编程效率大大提高,能快速方便地实现可靠度计算程序的编制。     

隧道地表沉降预测的时变参数灰序模型TGM-AR

在趋势项提取法中,针对逐步回归法比较烦琐及灰色模型预测精度低的缺点,结合灰色预报系统的灰色性和时变性,根据变形体的实际变形规律,将时变参数a(t),b(t)及灰色理论应用于时序模型建模中,提出并建立时变参数灰序模型TGM-AR.时变参数灰色模型用于提取趋势项部分,时序模型用于提取随机部分.将模型应用于隧道地表的沉降分析和预测,结果表明模型预报精度高,且趋势项的物理意义明确.     

闪锌矿结构链中的非线性表面局域模

利用数值计算研究了近邻原子质量和作用力常数均不同的一维链中的非线性表面局域模,该模型模拟闪锌矿结构晶体中〈111〉方向一列表面原子的非线性振动.在考虑近邻原子间相互作用势函数中的四次方非线性项后,在相应线性系统频带的禁带中和光学支上面发现了非线性表面局域模(S1模和S2模).在考虑近邻原子间相互作用势函数中的三次方和四次方非线性项时,非线性表面局域模中出现静态"直流"分量,表面局域模振动频率降低.结果还表明在相应线性系统频带的光学支上面和禁带中是否存在非线性表面局域模与三次方、四次方非线性项和最大的可能达到的位移有关.     

单轴晶体平板与各向同性介质平板间的Casimir力

在量子表面模式方法的基础上,计算单轴晶体平板与各向同性介质平板间的Casimir力.在延迟条件下,给出了两平板间Casimir力的解析表达式.此Casimir力的主要部分与两相同半无限大各向同性介质平板间Casimir力相同,附加项与单轴晶体光轴与x轴夹角的三角函数相关.     

单一及复合环境友好型淋洗剂修复铅污染土壤

为了探索一种针对重金属铅(Pb)的高效环境友好型淋洗剂,采用水平实验法探究了乙二胺四亚甲基膦酸(EDTMPA)、聚酰胺酸(PAA)、鼠李糖脂三种淋洗剂对Pb污染土壤的淋洗特征,使用响应面法对EDTMPA和PAA进行了淋洗参数优化.首次将这两种螯合剂EDTMPA,PAA与表面活性剂鼠李糖脂复合淋洗.结果表明,单独淋洗时,EDTMPA的效果最佳,最佳淋洗参数为质量分数2.3%,pH 5.7,淋洗时间167 min,对Pb的去除率为57.6%.鼠李糖脂复合EDTMPA对Pb的最大去除率为70.9%,比EDTMPA单独淋洗提高了12%;鼠李糖脂复合PAA的最大去除率为63.3%,比PAA单独淋洗提高了16%.鼠李糖脂复合EDTMPA是一种高效且环境友好型淋洗剂.     

氧化锆陶瓷微尺度磨削表面质量试验研究

为提高氧化锆陶瓷零件微细加工过程中的加工表面质量,改善氧化锆陶瓷零件的使用寿命,采用0.9 mm磨头直径、500#磨粒的微磨棒对氧化锆陶瓷进行微尺度磨削三因素五水平正交试验.首先通过极差和方差分析,研究了磨削参数影响氧化锆陶瓷表面质量主次因素;其次优化出获得较低表面粗糙度值的工艺参数组合;最后通过单因素试验研究氧化锆陶瓷磨削表面粗糙度随磨削参数的变化规律.结果表明,磨削参数对表面粗糙度影响顺序依次为:磨削深度、进给速度、主轴转速;当主轴转速v_s=40 000 r/min,进给速度v_w=20μm/s,磨削深度a_p=3μm时,表面粗糙度最小;表面粗糙度随主轴转速增大呈先下降后上升的趋势,随进给速度和磨削深度的增大而增大.     

一种时变滑模平面的设计方法

在分析滑模平面设计的基础上,指出了按传统的方法设计的滑模平面的缺陷。为了克服此缺陷,根据矩阵分析理论提出了一种新的具有全局鲁棒性的时变滑模平面的设计方法,并给出了三种具体的滑模平面形式。通过理论分析和计算机仿真可以看出,基于该方法设计出滑模平面的变结构控制系统,能保证系统从任意的初始状态开始就处于设定的滑模平面上,对参数摄动和外部干扰具有很强的鲁棒性。用该方法设计出的时变滑模平面是传统的滑模平面的     

能量存储:基于全新原理的“纳米弹簧”

许多机械装置如钟表、玩具等都采用弹簧来驱动,其能量的存储与释放是通过弹簧内部原子间距的变化来实现的。但是这种原子间距的变化(即弹性变形)所能存储的体能量密度相对很低,如何提高能量的转换效率以及材料存储的能量密度是当前材料科学理论和实验研究共同关注的一个问题。本研究利用金属钨单晶纳米线在加载时独特的孪晶变形行为,提出了一个可以在纳米尺度下高效存储与释放机械能的新原理,并据此设计了相应的纳米装置——纳米弹簧。与块体弹簧不同,本文提出的纳米弹簧通过表面原子的重构来实现能量的存储与释放。进一步的计算还表明,由于金属钨孪晶界面的移动阻力非常小,金属钨纳米弹簧的能量转换效率可以达到98%;同时该纳米弹簧存储的体能量密度可以超过钟表发条的1600倍,并具有30%的应变以及3GPa的驱动应力。     

微型燃机一次表面回热器全程通道三维数值模拟

基于层流假设,对微型燃机一次表面回热器 (PSR)波纹状全程通道的换热特性和压力损失进行了三维数值模拟计算,并将模拟结果与经验公式计算结果进行了比较.数值模拟结果表明,一次表面回热器的换热特性和压力损失值与雷诺数及波纹的结构尺寸有关.换热特性随着雷诺数的增加、通道宽高比的减小而逐渐增强,阻力损失则随着雷诺数、通道宽高比的增加而明显增大.当回热器部分流量工作时,回热度升高.     

求解渗流自由面的有限元混合不动点法

基于有自由面渗流分析的高斯点,建立了求解渗流问题的非光滑非线性方程组模型和求解此类问题的有限元混合不动点算法,此方法属于固定网格法,只需划分一次网格,不需要对数据做任何近似处理,完全利用程序迭代计算渗流自由面.讨论了非光滑方程组解的存在性和该不动点算法的收敛性,通过节点压强插值绘制出渗流自由面.算例结果表明,该方法简单且收敛速度快.对不动点法的收敛性分析为迭代法的收敛提供了理论依据.