激光选区烧结马氏体时效钢多孔框架的微结构缺陷及力学性能影响分析

针对SLS快速成型产生的结构内部缺陷问题,利用检测与统计手段建立基于试验数据的仿真预测。对同一多孔结构的CAD模型,提出了设置两种打印方向进行多次成型制备,通过CT分层扫描技术,对3D打印结构进行微结构检测,可以发现微结构中存在缺口、翘曲、孔洞为主的缺陷,其几何方向与打印方向具有一致性。利用三维图像重建模型技术,统计微结构缺陷的几何参数概率分布,研究SLS打印工艺参数对缺陷几何参数统计规律的影响,发现样品放置方向设置为45°时容易引起结构发生翘曲,设置为0°时孔洞容易形成。基于统计建立具有随机缺陷的数值仿真模型,分析随机缺陷引起力学宏观刚度和渗透率、微观应力的性能误差,结果表明随机缺陷使结构刚度变小,使得最大微观应力变动非常大。通过压缩试验验证了宏观刚度数值模拟结果。本研究中关于SLS几何缺陷的统计数据也适用于其他多孔结构的分析和数值计算,对研究SLS打印工艺引起微结构缺陷,及评估对力学性能影响具有重要价值。     

Y型分叉冠状动脉血管中血液流动对血栓形成的影响

为研究Y型分叉血管中血液流动对血栓形成的影响,根据黏性流体稳定流动的Navier-Stokes方程,建立了冠状动脉分叉血管中血液流动的数学模型,并采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)的方法,数值模拟了不同Y型分叉冠状动脉血管中血液流动情况,并考虑了分叉角度、血液黏度、入口血流初始速度对血流速度场、壁面剪应力、壁面压强的影响.结果表明:分叉角度越小成栓可能性越大,存在最易成栓的血流速度,但血液黏度对血柱形成的影响不大.     

折纸超结构准静态压缩力学性能分析与优化设计

为了改进折纸超结构的构型设计,基于Miura折纸原理设计了一种超结构.利用数值仿真分析方法研究了面外准静态压缩力学性能,探讨了折纸超结构的边长比、单元角度、展开角度以及厚度对其压缩过程的变形及能量吸收的影响规律.引入主次影响分析方法,比较了几何参数对力学性能指标的重要影响程度.基于响应面方法,建立了以初始峰值力最小和比吸能最大为目标、以几何尺寸为约束、以折纸超结构重要影响几何参数为设计变量的优化模型,并采用非支配排序遗传算法对优化模型进行了求解,获得了Pareto前沿最优解.研究结果对于提高折纸超结构的力学性能及构型设计具有一定的理论指导意义.     

安庆地区5个高产蓝莓品种花青素稳定性研究

目的 考察安庆地区5个高产蓝莓品种（奥尼尔、灿烂、海岸、巴尔德温、密斯蒂）花青素加工稳定性。方法 以花青素保存率为评价指标,分别研究了环境因素（pH、光照、温度）和添加物（金属离子、氧化剂、还原剂、蔗糖、食盐、柠檬酸、山梨酸钾）对5个品种蓝莓花青素稳定性的影响。结果 5个品种蓝莓花青素对pH、光照和高温比较敏感;Zn2+、蔗糖、柠檬酸、山梨酸钾能增强花青素稳定性;花青素与Cu2+、Ca2+共存超过5天,降解速度加快;Fe3+、H2O2、Na?SO?和浓度高于5%的食盐能破坏花青素的稳定性。结论 奥尼尔蓝莓花青素稳定性最弱,巴尔德温中花青素稳定性最强。研究结果能为蓝莓及花青素产品生产提供参考。     

追究根基的结构拓扑优化方法

结合作者在结构拓扑优化方面的研究工作,围绕了ICM(独立、连续、映射)方法涉及的基本概念上的突破,叙述了将本质上为0-1离散变量的拓扑优化问题转化为连续变量优化问题的具体做法,其中介绍了若干要点:以阶跃函数把离散问题化为连续问题即完成关键的等价性转换是第一步;定义磨光函数逼近阶跃函数的可操作的近似是第二步;引入作为磨光函数反函数的过滤函数实现映射性建模是第三步;采用某些光滑算法求解连续变量模型则是第四步。通过连续体结构的典型数值算例说明了将结构拓扑优化的模型转化为独立层次的拓扑优化过程。该方法对于纯数学的0-1离散变量优化的求解也适用,方法与数值都表明了这一点。     

层合复合材料簧片单元弯曲力学性能

为提高空间可展铰链的运行稳定性和可靠性,减轻结构质量,研究了碳纤维增强层合复合材料簧片单元的弯曲性能.以衡量簧片驱动能力的应变能、稳态弯矩以及簧片自锁能力的屈曲临界弯矩为力学性能指标.分析了可折叠自展开的簧片单元在弯曲折叠过程中,复合材料铺层角度、铺层厚度和簧片截面半径对各性能指标的影响.研究结果表明:随着复合材料铺层角度的增加,簧片驱动能力增强,但其自锁能力基本不变;随着复合材料铺层厚度和截面半径的增加,簧片的驱动能力和自锁能力均增强;随着材料铺层角度、截面半径的增加,簧片的横截面出现截面变形现象且伴随微小回弹.研究结果对于空间簧片式铰链驱动性能的改进具有一定的参考价值.     

基于独立连续变量和复合指数函数的位移约束平面连续体结构拓扑优化

为了进一步研究连续体结构拓扑优化模型的合理性和可行性,基于独立、连续、映射( independent continuous mapping,ICM)方法,在满足结构位移约束的条件下,通过引入复合指数形式过滤函数对位移约束下质量最小化( minimum weight with a displacement constraint,MWDC)模型进行了改进,建立了基于独立连续变量和复合指数函数的位移约束平面连续体结构拓扑优化模型,并进行了优化求解。同时,利用M语言,基于Matlab软件平台,开发了相应的拓扑优化计算程序,并针对4种典型平面连续体结构进行了数值验证,分别比较分析了体积约束下的柔顺度最小化( minimum compliance with a volume constraint,MCVC)模型、MWDC模型以及改进的MWDC模型所得到的最优拓扑结构。数值结果表明：采用复合指数形式过滤函数改进的MWDC优化模型迭代次数更少,优化求解计算效率更高。     

基于ICM方法的层合板结构流固耦合频率约束拓扑优化

该文基于独立、连续、映射(independent continuous mapping, ICM)的拓扑优化方法,针对层合板结构频率约束下流固耦合的拓扑优化问题进行了建模与求解。利用格林公式与瑞利商,进行了优化模型频率约束的显式化,并基于泰勒线性近似的方法推导了设计灵敏公式,同时采用对偶序列二次规划求解了该模型。另外,通过引入修正的Heaviside函数对拓扑变量进行了离散化处理。利用PCL(Patran Command Language)二次开发平台对现有MSC.Patran软件进行二次开发,并通过MSC.Nastran软件求解器,实现了优化算法。数值算例证明了该文程序与算法的有效性与可行性。     

过滤函数对应力约束连续体结构拓扑优化的影响分析

为了研究不同过滤函数对应力约束下连续体结构拓扑优化问题的影响,基于ICM(独立、连续、映射)方法,探究了过滤函数的意义及引入过程,并着重研究了单元质量、刚度和许用应力等3种幂函数形式的过滤函数在优化模型的建立与求解中的作用.通过数值试验,分析讨论了以上3种过滤函数对最优拓扑结构的影响.数值结果表明:在优化模型中,选择合理的过滤函数可以获得高效而理想的拓扑构型.     

迷宫密封机理在静压支撑系统中的应用

本文应用Flow3D软件,按照迷宫密封的机理,设置静压支撑中油腔的封油边形式,分析其对静压支撑系统承载能力的影响。得到具有规则形状凹槽的封油边能够提供大的出油液阻,进而可以提高油腔承载能力的结论,且凹槽数量越多,承载能力越大。计算结果对于大尺寸、高速运转的静压支撑系统的设计及油膜工作性能的研究有指导意义。