基于MSC Nastran的离散变量优化算法的实现

实际工程中存在大量的离散变量优化问题,基于MSC Nastran优化框架实现新的离散变量算法,有利于新算法本身的推广应用和解决大规模的实际复杂工程问题.通过修改MSC Nastran输入文件的方法实现离散变量的优化算法——GSFP算法.GSFP是基于广义形函数的离散变量优化算法,它将离散变量优化问题转化成连续变量优化问题,通过惩罚等措施使得最优设计结果最终收敛到离散解,该方法能够解决大规模的实际离散变量优化问题.最后以桁架截面选型优化为应用背景,给出GSFP算法实现的基本原理和方法.     

基于功能共振分析的可燃冰开采装备体系风险评估

为实现可燃冰的商业化开采,评估开采设计方案的风险并制订对应的风险防控措施以保证商业利益最大化是十分重要的。针对处于设计阶段的可燃冰开采装备体系,改良了一种系统风险致因理论——功能共振分析方法 (FRAM),并采用该方法进行系统层面的分析与风险评估。以降压法采出、管道集输与穿梭油轮运送LNG的开采组合方法为例,建立了装备体系功能关系网络,结合评估对象特点改进了原方法中的一般性能条件,确定了完井防砂、水下控制、天然气处理等6个随机状态功能模块,并分析失效在功能网络中的影响情况。对设计阶段可燃冰开采装备体系存在的主要风险因素的评估表明,严格控制防砂装备质量、建立化学药剂质量监控系统、通过教育培训减少人员在外输或其他需重点关注作业中的误操作等最为重要。     

基于微观机理的混凝土干缩变形有限元模拟

混凝土是一种脆性非均质的工程材料,其干缩机理比较复杂,其中毛细孔张力理论得到了学术界的普遍认可,本文以这一理论为基础,采用ANSYS有限元软件建立了混凝土毛细孔计算模型,对混凝土的干缩变形进行了模拟计算.从而近似地找出了混凝土干缩应变与毛细孔内液体表面张力、凹液面主曲率半径之间的关系.     

混凝土减缩剂的试配及其性能分析

通过试验配置一种混凝土减缩剂,由于混凝土减缩剂一般都是表面活性物质,参考一些国内外减缩剂的主要化学组成成分,初步选定以下几种化学物质：叔丁醇、三乙醇胺及聚乙烯醇,然后对这些物质依次进行表面张力测定试验、高强水泥胶砂干缩试验、砂浆强度试验,最后选出可以明显减小砂浆试块干缩量并且对砂浆的强度又影响不大的物质,作为试用混凝土减缩剂。     

典型火炮结构振动分析与前支架设计改进

该文重点讨论了前支架对炮口振动水平的影响以及前支架设计的改进。首先采用有限元法,计算了火炮工作过程中结构的瞬态响应,得到了炮口的振动特性曲线;其次,通过参数分析,明确了对发射精度可能产生影响的火炮结构参数及其对炮口振动的影响。研究表明,前支点的位置及前支架的刚度对炮口振动有显著影响。以炮口最大振幅最小为目标,以支架构件尺寸和前支点位置等为设计参数,获得了合适的前置点位置和前支架构件尺寸,新设计的振动幅值显著降低。     

金属蜂窝材料换热性能分析快速数值算法

由于存在一个易于流动的方向并具有较大的面密度 , 金属蜂窝材料在具有良好的比刚度和比强度的同时也具有良好的散热性能 , 研究强迫对流下的散热性能对其多功能化设计具有重要意义。蜂窝材料强迫对流换热是流2固耦合传热问题 , 由于具有大量微结构 , 直接采用计算流体动力学(CFD)方法进行模拟 , 计算量巨大 , 成为进行优化设计的主要障碍。发展具有广泛适用性的高效快速算法具有重要的理论意义和应用价值。针对金属蜂窝强迫对流换热结构 , 本文中提出了一种快速高效的数值算法 , 计算速度比有限体积法提高3～4个数量级。通过2个具体算例 , 验证了该方法的有效性和广泛适用性。      

周期性复合材料等效传热系数预测的渐进均匀化新算法及其实现

渐进均匀化方法具有严格的数学基础,预测周期性复合材料的等效热传导系数具有较高的计算精度。本文提出了基于渐进均匀化方法预测周期性复合材料等效热传导系数的新算法。相比原有的算法具有两个优点：它的实现与代表体元方法一样简单,新的算法以现有的有限元商业软件为黑箱,通过简单的几个分析步骤,即可以获得复合材料的等效热传导系数;可以利用商业软件提供的多种单元类型去离散同一个单胞,在处理复杂几何单胞结构时,可以节约大量的计算费用。通过几个典型的算例,验证了方法的有效性。该工作对于推广渐进均匀化方法在预测复合材料等效热传导系数的广泛应用具有积极作用。     

混凝土微观结构与其抗冻融能力的关系研究

按一定强度制作四组混凝土试件,一组不掺粉煤灰和引气剂,一组单掺粉煤灰,一组单掺引气剂,另一组双掺粉煤灰和引气剂,然后测定各组试件的抗冻融性能指标和内部孔结构。试验结果表明,双掺粉煤灰和适量引气剂,可以改善混凝土内部的孔结构,使孔径在50 nm以下的孔所占比例明显提高,100~200 nm范围内的有害孔大大减少,从而使混凝土的抗冻融能力显著增强。     

含流道微桁架夹层面板隔热性能评估方法

本文详细探讨了含流道的微桁架夹层面板内部复杂的传热机制,并基于简化假设,提出了一种评估该结构隔热性能的解析模型,建立了该类新型一体化主动冷却热防护结构的隔热性能快速评估方法。通过与Fluent软件详细的数值模拟结果对比,验证了评估方法的有效性。该研究为新结构的实际应用提供了理论基础。     

储罐罐底排板拼板软件及最佳中幅板尺寸的确定

利用VBA对AutoCAD的二次开发,编制了圆柱形大型储罐的罐底排板与拼板程序.程序不但给出排板及拼板图形,还可提供中幅板利用率、焊缝长度及切割长度,为合理中幅板尺寸的选择提供依据.利用该程序,确定了5000m3储罐罐底中幅板最佳尺寸.