弹性约束半空间内浅埋圆孔对SH波的散射

利用复变函数法和多极坐标移动技术求解讨论弹性约束边界半空间内浅埋圆孔对稳态入射平面SH(shearing horizontal,反平面剪切)波的散射问题.为了克服直接构造波函数场的困难,采用一个半径很大的圆孔边界来拟合半空间的直边界,因而原来问题即转化为无限大空间内大圆孔和小圆孔对入射平面SH波的散射问题.文中具体讨论小圆孔边界处的动应力集中系数随无量纲波数、入射波入射角的变化情况,算例结果表明文中处理方法是合理的.     

与波函数相关的几个积分的理论解

利用傅里叶级数展开技术、平面波驻波展开式和Graf加法公式分析求解稳态P(primary wave)波、SV(shearing vertical)波和SH(shearing horizontal)波散射问题中大量出现的与平面波和散射波函数有关的复杂积分,这些积分理论解避免了数值积分中常出现的收敛速度慢、计算量大、计算精度低的现象,可为编制高效率、高可靠性的弹性波散射计算软件提供理论依据和结果。     

激光粒度测试中的独立模式反演算法研究

在测量微粒系统的散射光强角分布中计算微粒系统的粒径分布,属于典型的反演问题.反演算法一直是激光粒度仪的关键和难点.介绍了基于米氏散射理论的粒度测试,对其求解方法进行了详细分析.针对独立模式算法不需要预先指定粒径分布函数的形式就可获得真实粒度分布,提出了一种改进的独立模式粒度反演算法,并对算法的性能进行了理论分析和实验论...     

直角平面内圆形弹性夹杂对稳态入射平面SH波的模糊散射

用多极坐标移动技术、格拉夫(Graf)加法公式和扩张原理研究含模糊波数直角平面内圆形弹性夹杂对稳态入射平面SH(shearing horizontal)波的模糊散射问题。首先利用直角平面两直角边界应力自由条件写出介质内的自由波场和散射波场;其次,利用圆形弹性夹杂边界处的应力和位移连续条件、傅里叶级数展开和Graf加法公式得到确定散射波函数中未知系数的无穷线性代数方程组。为了利用模糊波数的模糊信息,将模糊波数理解为模糊参数,将其支集等距划分,利用扩张原理通过确定性方法间接得到划分节点处的模糊波场值及其隶属度。实际计算表明,该算法收敛速度快,计算精度高,数值结果稳定,且能克服求解模糊波响应隶属度信息的困难。     

无限长带形域内圆孔的反平面响应

无限大带形区域内含圆孔的弹性波散射问题,由于涉及到两条直边界,在理论研究上一直是没有解决的问题,而只能借助于数值求解的办法。利用复变函数法、虚源法和Graf加法公式给出了该问题的散射波解析解,它能够预先满足两条边界上的应力自由条件,利用圆孔边界处的应力边界条件和傅立叶级数展开来确定散射波函数中的未知系数,从而确定出带形区域内的波场,最后通过一个算例计算了圆孔边界处的环向动应力集中系数,说明了文中结论和算法的正确性。     

Tikhonov正则化与多重网格技术相结合的动态光散射反演

针对单尺度反演方法中存在的精度偏低问题,结合Tikhonov正则化与瀑布型多重网格技术,提出了一种多尺度Tikhonov正则化(ML-TIK)动态光散射反演方法.该方法利用多重网格技术将原反演问题分解到多尺度的网格空间,按着网格从粗到细的顺序,采用单尺度Tikhonov正则化(TIK)对每个子反演问题进行求解,获取颗粒的粒度分布.分别采用TIK和ML-TIK法对噪声水平为0、0.005、0.01的200～650 nm模拟双峰分布颗粒数据进行了反演.结果表明:ML-TIK法的反演结果与理论分布吻合,平滑性更好;相对于TIK法,ML-TIK法最多可减少粒径峰值误差8.19％,粒径反演误差0.448 2;而TIK法在噪声水平为0.005、0.01时,反演结果双峰特征不明显.因此,ML-TIK方法的反演精度更高、抗干扰能力更强.最后,用60 nm与200nm实测数据的反演结果验证了该结论.     

螺旋弹簧的波动传递特性分析

建立了螺旋弹簧的波动方程,提出求解螺旋弹簧传递特性的新方法,并推导出弹性波在螺旋弹簧中的传递速度,对沿弹簧传播的位移、速度、应力、应变和作用力的传递特性进行了探讨。分析了螺旋弹簧弹性单波的求解方法及波动干涉问题。     

基于小波变换的冲击载荷定位研究

在动载荷识别过程中引入小波变换研究了弹性波在固体内传播的散射特性，提出了利用实测响应的小波变换确定冲击载荷位置的方法。系统实测响应的小波变换峰值对应于散射波的到达时刻，入射波比反射波贡献明显而其最大峰值则对应着入射波的到达时刻，从而可以取得载荷激励与多个响应测量之间的时滞，进而通过散射波群速度与时滞间的关系确定动态载荷的作用位置。计算结果表明，该算法有效地将冲击载荷的定位研究化为一非线性优化问题，避免非线性方程求解上的困难。     

热力耦合反问题研究

引入Bregman距离函数及其加权函数,应用正则化技术,建立一种非定常热力耦合反问题的数值求解模式.利用测量信息和计算信息的残差构造最小二乘函数,将反演识别问题转化为一个优化问题进行求解.时域上采用时域精细算法进行离散,空间上采用八节点等参元技术进行离散,分别建立便于敏度分析的热力耦合正演和反演数值模型.该模型不仅考虑了非均质和参数分布的影响,而且也便于正演和反演问题的敏度分析,可对热导率和热边界条件等宗量进行有效的单一和组合识别.给出相关的数值算例,对信息测量误差以及不同函数形式的计算结果作了探讨.数值结果表明,所建模型能够对非定常热力耦合反问题进行有效的求解,对各宗量进行有效的识别,并具有较高的计算精度、较好的稳定性和一定的抗噪性.     

基于密集阵列的参数化Lamb波检测技术研究

Lamb波具有衰减慢、模态多、对结构几何特性和材料属性变化敏感等特点,在大型板壳结构的远距离、大范围快速检测技术研究领域得到了众多的关注。传统Lamb波成像算法将多组散射信号时间相关参数映射到结构每一个离散空间网格上实现缺陷信息的可视化。该类算法的执行效率低,且无法直接提供缺陷位置参数信息。将缺陷成像问题转换为散射信号源点求解问题进行分析,提出一种基于十字形密集阵列的参数化Lamb波检测技术。首先基于时飞原理建立散射信号源点求解函数模型;并提出一种融合烟火算法和统计分析技术的信号源点求解函数模型分析算法,实现缺陷空间位置的参数化分析。最后通过有限元模型和试验验证了所提出的检测技术对不同角度裂纹缺陷检测的有效性,并分析了模型参数设置对检测效果的影响。     

半空间内圆孔对稳态入射平面SH波的散射

利用复变函数方法、多极坐标移动技术和Graf加法公式讨论半空间内圆孔对稳态入射平面SH( shearing horizontal)波的散射问题.首先写出介质内的自由波场和散射波场,它们能够预先满足半空间边界自由应力条件;其次,利用Graf(格喇夫)加法公式,将虚源波函数进行数学变换,使之与圆孔产生的波函数共同表示为同一个无穷正交函数级数的形式;最后利用圆孔边界处的应力自由条件,得出确定散射波函数中未知系数的无穷线性代数方程组,该方法避免了散射波函数傅里叶级数展开中积分的数值计算,因而显著地提高收敛速度和计算精度.算例结果表明方法的可行性.     

二维半空间声学伽辽金多极边界元法

为提高求解半空间声学问题的计算效率,将半空间格林公式引入到边界积分方程中,使用伽辽金多极边界元法求解了二维半空间声学问题。在求解半空间问题时,推导了伽辽金多极算法中矩阵向量乘积的实现过程;在求解系统线性方程组时,使用近似求逆方法对系统系数矩阵进行了预处理。数值计算结果表明：二维半空间点声源声辐射算例有效地验证了半空间伽辽金多极边界元法计算精度;与全空间镜像方法计算时间对比结果表明,半空间方法具有更高的计算效率;在求解经过近似求逆预处理的系统方程时,迭代步数显著减少了,加速了迭代求解器的收敛。最后,使用半空间的伽辽金多极边界元法求解了T形声屏障声散射问题。     

一种基于LS-SVM与PID复合的逆控制系统

针对逆系统中非线性逆模型辨识困难的问题,研究了基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的逆模型辨识及控制,并用微粒子群算法(PSO)优化LS-SVM的参数和核函数参数。提出了一种由LS-SVM的逆模型与PID结合的复合控制系统,由LS-SVM辨识非线性系统的逆模型作为前馈控制器,形成直接逆控制。同时,由PID控制器构成反馈控制,克服直接逆控制鲁棒性不强的缺陷。仿真研究结果表明LS-SVM的逆模型辨识能力强,该复合控制系统具有比基于最近邻聚类的RBF神经网络逆控制系统更优的动态跟踪性能,更好的抗干扰能力和鲁棒性。     

具有冗余度的三分支空间机器人逆运动学分析

为了给运动学优化、动力学优化与容错控制提供理论基础,利用旋量理论对具有冗余度的三分支空间机器人进行了逆运动学分析,并建立了统一的逆运动学模型。对于各分支具有球腕的三分支空间机器人,基于腕关节的封闭解,给出了简化的逆运动学模型。最后以每个分支有5个旋转关节的三分支空间机器人为例进行了计算机仿真,仿真结果证实了所提逆运动学模型的正确性。     

基于组合优化算法的6R机器人逆运动学求解

针对逆运动学求解存在的多解、精度低及通用性差等问题,提出了一种适用于各类6R工业机器人求逆解的组合优化算法。根据经典D-H法建立了机器人运动学模型,以最小化位姿误差为目标,结合运动平稳性原则构造了逆解问题的目标函数,以线性加权和法设计了适应度函数。通过混沌映射初始化种群、收敛因子非线性更新、自适应惯性权重位置调整及引入模拟退火策略等4种措施得到了一种改进的鲸鱼优化算法,并用于逆运动学求解。组合算法将鲸鱼算法求解的结果作为初始值,再利用Newton-Raphson数值法迭代出满足精度要求的运动学逆解。仿真试验结果表明：改进后的鲸鱼算法求解性能得到了较大提高,相比于直接利用鲸鱼算法进行逆运动学求解,组合优化算法具有求解速度快、稳定性好、精度高的特点,证明了该算法求逆的可行性与有效性。     

在FANUC系统的加工中心上加工圆形型腔的手工编程方法

FANUC系统的加工中心与SIEMENS的不同,它不具备型腔加工功能,在这样的系统上加工型腔时,要靠编程者自己来完成,文中介绍了加工圆形腔型的加工工艺、非圆曲线的加工、通用圆形型腔的编程方法等.     

Optimization of sheet metal forming processes by the use of space mapping based metamodeling method

In this study, an adaptive space mapping technique based on response of objective was suggested for solving practical engineering problems. Response surface methodology was engaged in approximation of objective and constraint functions based on coarser model. The fine simulation model is not only used for correction of the coarser simulation model and validation of final solution but also for applied construction of space mapping expression. Finally, genetic algorithm (GA) was used to optimize updated metamodel according to coarse model. The proposed method combines the space mapping technology based on response of coarse model and modification of design of experiment. It guarantees that metamodel based coarser model is stepwise updated in the right searching direction. For demonstrating practicability of developed method, it was applied for optimization of geometric parameters of addendum surface, blank holder force and drawbead restraining force in sheet forming problems. It was confirmed that the corresponding problem can be optimized successfully in remarkably short computing time by proposed optimization method.     

求解连续Minimax问题的粒子群优化方法

Minimax问题是一类十分重要同时也是比较困难的优化问题。提出了一种基于粒子群优化的连续minimax问题求解 方法。方法的基本思想是维持两个在不同搜索空间中不对称共同进化的群体并采用粒子群优化算法获得原minimax问题的 一个解。仿真结果显示此方法可以有效求解对称和非对称连续minimax问题。     

冗余机器人喷涂系统改进人工鱼群逆运动学求解算法

针对一种带有冗余自由度的船舶分段机器人喷涂系统逆运动学问题,使用改进Denavit-Hartenberg(DH)参数法建立了机器人系统的运动学模型。以位姿误差最小及关节行程最短为目标,构建了冗余机器人逆运动学问题优化模型,提出一种改进人工鱼群算法( IAFSA)对模型进行求解。IAFSA引入基于正态分布的视野范围及移动步长动态调整策略来改善解的精度并缩短计算时间,提高算法综合性能。与人工鱼群算法和混合改进人工鱼群算法进行了对比实验,实验结果表明IAFSA搜索能力强、收敛速度快、计算时间较短,逆解良好的精度和误差稳定性在SolidWorks Motion仿真中得到验证,体现了IAFSA算法在冗余机器人逆运动学求解问题中的有效性。     

某机载雷达静压腔应力仿真与多目标优化

某机载雷达正常工作时,应力仿真结果显示其静压腔焊缝位置的最大应力为133.62 MPa,不满足强度要求,需要对其结构进行优化。综合比较构造拱形结构和局部加强这两种常见优化方案,选择在静压腔前后两面各增加一条加强筋。借助ANSYS WorkBench求解加强筋的最优宽度和厚度时,依据各位置强度要求之间的关系,建立一个直接描述优化效果的输出参数,用于定义优化模型,开展多目标优化。优化后,静压腔焊缝位置的最大应力为82.821 MPa,其余位置的最大应力为59.921 MPa,均满足强度要求。结构的不同位置通常具有不同的指标要求,文中据此建立输出参数进而求解优化模型的处理方法在此类问题中具有借鉴意义。