功能梯度材料零件快速原型制造中的自适应切片算法

综合考虑几何信息和材料分布信息两个影响因素,以相邻两层面面积的变化率、材料变化梯度及材料分辨率为计算层片厚度的依据,对功能梯度材料零件快速原型制造中的自适应切片算法进行了研究。切片后零件中的材料信息通过材料成分方程和材料分辨率离散存储。最后给出了分层实例。     

功能梯度圆柱曲板在超音速流中的非线性动力学分析

研究了在外部激励作用下,功能梯度圆柱面曲板在超音速流中的非线性动力学行为。假设材料属性与温度有关,功能梯度曲板的组分材料沿厚度方向呈梯度变化,并按照体积分数的幂律分布,运用一阶活塞理论得到了超音速空气动力载荷;以von-Karman型的非线性应变位移几何关系为基础,通过Hamilton原理推出了曲板的非线性运动控制方程;运用伽辽金法离散化控制方程,得到一个包含二次非线性项和三次非线性项的二自由度非线性系统;利用数值计算,分析了面外内载荷对系统非线性动力学的影响。     

细观结构参数对功能梯度压电板的力场和挠度场的影响

假定功能梯度压电材料的物性参数沿着厚度方向,按照幂函数、e指数函数及正弦函数3种不同的梯度模型分布,从三维电弹性耦合的基本方程出发,采用层合模型并利用状态变量法对功能梯度压电板的应力场和挠度进行分析.分别考虑作用机械荷载和电荷载,并且在此基础上分析了不同的材料组份和几何尺寸对功能梯度压电材料的板得力场和挠度场的影响,并对数值结果进行了对比分析研究.为功能梯度压电结构设计及材料优化提供一定参考依据.     

基于虚拟梯度材料的螺栓结合面建模方法

为准确分析螺栓连接件的动态性能,提出了一种基于虚拟梯度材料的螺栓结合面建模方法。将螺栓连接结合部等效为一种局部的虚拟梯度材料,虚拟梯度材料与被连接件皆为固定连接。通过有限元方法获得了螺栓连接结合面的接触压强分布情况,在此基础上,应用胡克定律,推导了虚拟梯度材料的弹性常量与径向位置之间的关系。采用分层法建立了基于虚拟梯度材料的螺栓结合面有限元分析模型,分别获取了固结、传统虚拟材料与虚拟梯度材料结合面表征下试件的理论模态,并开展模态实验,从振型和固有频率两方面进行了对比分析,验证了本文虚拟梯度材料建模方法的有效性。结果表明:虚拟梯度材料模型的模态与实验模态的前6阶振型一致,前6阶固有频率的相对误差数值都在10%以内,建模精度高。     

三维轴对称功能梯度材料瞬态热传导问题的自然单元法

为了更有效地求解三维轴对称功能梯度材料瞬态热传导问题,对无网格自然单元法应用于此类问题进行了研究,并发展了相应的计算方法。基于几何形状和边界条件的轴对称性,三维的轴对称问题可降为二维平面问题。为了简化本质边界条件的施加,轴对称面上的温度场采用自然邻近插值进行离散。功能梯度材料特性的变化由高斯点的材料参数进行模拟。时间域上,采用传统的两点差分法进行离散求解,进而得到瞬态温度场的响应。数值算例结果表明,提出的方法是行之有效的,理论及方法不仅拓展了自然单元法的应用范围,而且对三维轴对称瞬态热传导分析具有普遍意义。     

任意梯度分布功能梯度板条平面裂纹分析

提出一种可以分析任意梯度功能梯度材料的分层模型,并采用该模型研究功能梯度板条平面裂纹问题.采用Fourier变换和传递矩阵法将该混合边值问题化为奇异积分方程组,通过数值求解获得应力强度因子.考察了分层模型的有效性,还讨论了材料梯度变化形式、结构几何尺寸和材料梯度参数对裂纹应力强度因子的影响,发现结构几何尺寸、材料梯度变化形式、以及材料梯度参数均对应力强度因子有显著影响.     

三维各向异性功能梯度材料的有限体积法

为了研究三维各向异性功能梯度材料的线弹性问题,发展一种弹性结构的有限体积方法,该方法采用四面体网格,对不规则形状问题的适用性强．空间上采用交错非结构有限体积法进行离散,位移、速度、加速度定义在节点上,应力、材料属性定义在单元中心上且在单元内均匀分布,时间上采用欧拉格式进行离散．数值结果表明, 本方法计算结果与其他数值方法结果吻合良好,计算速度快且内存消耗少,可以有效模拟三维各向异性功能梯度材料的弹性问题．     

带压电层功能梯度悬臂板非线性动力学分析

分析了在热环境条件下受横向栽荷作用的、带压电功能梯度材料悬臂板的非线性动力学问题。基于vonKarman理论和Reddy一阶剪切变形理论,推导出了带压电功能梯度悬臂板的动力学方程。利用Galerkin法对偏微分方程进行离散,对离散后的方程进行数值模拟,分析中考虑了组分材料热物参数对温度变化的依赖性,讨论了材料组分指数、控制电压对系统非线性动力学行为的影响,结果表明正电压减小了板的振幅,负电压增大了板的振幅,而随着材料体积分数指数的增大,板的振幅也在变大。     

梯度功能材料热应力缓和优化设计

在研究梯度功能材料热应力缓和优化问题时,提出了一个分析梯度功能材料中间层体积组分规律的关系式,并运用这个关系式,结合优化理论,对热应力缓和梯度功能材料进行了计算,并得出一些对梯度功能材料设计有价值的结论。     

梯度功能材料热应力缓和优化设计

在研究梯度功能材料效应力缓和优化问题时,提出了一个分析梯度功能材料中间层体积组分规律的关系式．并运用这个关系式．结合优化理论,对效应力缓和梯度功能材料进行了计算,并得出一些对梯度功能材料设计有价值的结论。     

基于布尔运算的VRML模型创建技术研究

在分析VRML造型功能和几何元素求交特点的基础上,利用计算机图形学中的几何造型理论,将布尔运算的思想引入VRML造型过程,提出了利用拓扑信息遍历三维几何元素、结合几何信息实现三维状态下点归并进而构建新形体的思想,实现了基于VRML环境下的几何形体集合运算,提高了VRML造型的效率.     

基于几何构造模型的植物根系生长三维建模

根据几何构造模型能够准确表达植物根系形态结构的特点,提出了一种植物根系三维建模方法．该方法首先建立植物根系的拓扑结构和几何结构,再通过“渲染”处理植物根系的三维几何结构．结合这种方法,在Visual C^＋＋环境下开发了相应的植物根系三维建模软件．给出的具体例子说明了该方法在植物根系三维建模中的可行性和有效性．     

复杂适应系统理论在战争系统建模中的应用现状研究

采用传统的建模思想与方法已经不能适应像战争系统这类充满“活”的个体的复杂系统,需要引入新的建模仿真方法.而复杂适应系统（complex adaptive system, CAS）理论是战争系统建模仿真的重要理论之一,有望成为战争系统建模与仿真的突破口.首先简单地介绍了CAS理论的基本概念和特点,以及基于CAS理论建模与仿真的一般思路和方法;其次,重点讲述了基于CAS理论的建模仿真在作战模拟领域的应用及最新的研究成果;最后,提出了基于CAS理论的建模仿真建议.     

大跨度钢管混凝土拱桥非线性稳定性分析

介绍了同时考虑材料非线性和几何非线性的钢管混凝土拱桥稳定性分析方法,并采用该方法对南浦大桥的稳定性进行了分析.结果表明:几何非线性对该桥稳定性影响较小,而材料非线性对该桥稳定性影响较大.提出在分析钢管混凝土拱桥的稳定性时,可不考虑几何非线性的影响,但材料非线性的影响不容忽略的结论.     

无筋砌体材料本构模型述评

对于砌体的研究,虽然在材料强度、构件承载力及结构整体分析等层次上已作过许多工作,但其微观机理、本构模型等基础理论方面的研究相对滞后,一直未建立能描述非线性全过程分析和适于复杂应力状态下有限元分析的本构模型,从而在一定程度限制了对砌体的认识．回顾砌体本构建模的发展动态,基于灰缝是否与块体分开考虑,砌体建模可分为分离式模型和整体式模型两类;着重于建模方法及适用范围,指出分离式模型是认识砌体材料本构特征的首要、合理方法,而灰缝与块体问的联结问题是关键等观点．     

一类变形双重介质渗流模型解的存在性分析

以Warren-Root模型为基础,引入分形参数和压缩系数,考虑了压力对具有分形特征的渗透率和孔隙度的影响,验证了变形双重介质分形油藏非线性渗流数学模型.利用离散泛函分析方法,引入不动点原理,就该模型一般形式的差分方程探讨了其解的存在性.研究认为:分形几何理论及方法在正确认识复杂非均质油藏及应力敏感地层油气藏方面具有独到优势.     

大跨度钢管混凝土拱桥非线性稳定性分析

介绍了同时考虑材料非线性和几何非线性的钢管混凝土拱桥稳定性分析方法，并采用该方法对南浦大桥的稳定性进行了分析．结果表明：几何非线性对该桥稳定性影响较小，而材料非线性对该桥稳定性影响较大．提出在分析钢管混凝土拱桥的稳定性时，可不考虑几何非线性的影响，但材料非线性的影响不容忽略的结论．     

过程参数优化的建模

针对化工厂参数优化问题，提出了一种多项式逼近(即多项式回归)、人工神经网络逼近等其他建模方法——插值建模.这种方法依据大量的原始数据，使用插值法得到一个初步的离散系统模型，然后对上述模型进行滤波，最终得到可用于优化的数值模型.并以一维自变量和二维自变量建模方法为例，阐述了插值建模的算法，给出了仿真结果，初步证明了这种方法的可行性和有效性，从而拓宽了参数优化建模的思路.但是这种方法建模需要大量的计算，所以现阶段仅用于离线优化问题.     

Design and development of SiC/(W,Ti)C gradient ceramic nozzle

The idea of functionally gradient material (FGM) theory was used to design ceramic nozzle based on the erosion wear behaviors of the ceramic nozzles and the outstanding properties of FGM. The purpose is to reduce the tensile stress at the entry region of the nozzle during sand blasting processes. The design theory and methods of gradient ceramic nozzle were proposed. The physical, micromechanical, and composition distribution models of gradient ceramic nozzle were established. The optimum composition distribution of the gradient ceramic nozzle material was determined from the solution of the multi-objective optimization calculation by constructing the models of the composition distribution versus the structural integrity of the compact in fabricating process. Results showed that compressive residual stresses appeared at the entry area of the gradient ceramic nozzle. The optimized component distribution exponent p is 0.5. An SiC/(W,Ti)C gradient ceramic nozzle material was synthesized by hot-pressing according to the design result. Results showed that the surface Vickers hardness of the FGM-1 gradient ceramic nozzle materials was greatly improved in comparison with that of the other layers. Supported by the Specialized Research Fund for Doctoral Program of Higher Education (Grant No. 20030422105), the Natural Science Foundation of Shandong Province (Grant Nos. Y2004F08, Z2003F01) and the Program for New Century Excellent Talents in University (Grant No. NCET-04-0622)     

非线性0-1规划问题的连续化及其遗传算法解法

为了求解非线性0-1离散规划问题,通过非线性等式的"离散性约束"将其转化为[0,1]区间上等价的连续变量非线性规划.对于目标函数非线性、约束线性的0-1规划问题,可以使用乘子法来解决含"离散性约束"的非线性优化问题.对于目标函数和约束函数均为非线性的问题,可以采用约束松驰法将离散性约束松弛为不等式约束.两种方法处理后均使用遗传算法程序GENOCOP求解.乘子法求解得到的结果比较准确,约束松弛法属于近似方法,可以求解带非线性不等式约束的问题.用本文的方法对多个非线性0-1规划同题的算例进行了计算,并将计算结果同枚举法的计算结果比较,结果表明该方法准确、有效.