含有固支边热弹性复合材料层合板的精确解

基于含有固支边的热弹性复合材料层合板,将固支边变为简支边,由热弹性复合材料的基本方程和其包含温度的增维本构关系,利用状态空间法,推导出机—热耦合并含有固支边的热弹性复合材料层合板的非齐次状态方程;通过增维方法,将非齐次状态方程转化为齐次状态方程,并由精细积分法求解。从而得到含有固支边热弹性复合材料层合板静态问题的精确解。齐次状态方程的导出可避免矩阵求逆,提高计算效率和数值计算的稳定性。数值算例验证了方法的正确性。     

含有固支边热弹性复合材料层合板的精确解

基于含有固支边的热弹性复合材料层合板,将固支边变为简支边,由热弹性复合材料的基本方程和其包含温度的增维本构关系,利用状态空间法,推导出机—热耦合并含有固支边的热弹性复合材料层合板的非齐次状态方程;通过增维方法,将非齐次状态方程转化为齐次状态方程,并由精细积分法求解。从而得到含有固支边热弹性复合材料层合板静态问题的精确解。齐次状态方程的导出可避免矩阵求逆,提高计算效率和数值计算的稳定性。数值算例验证了方法的正确性。     

四边简支电磁热弹性层合正交双曲壳的拉式解

基于电磁热弹性的本构方程,进一步以相关文献为依据建立了其增维形式的本构关系,推导了电磁热弹性材料正交双曲壳的齐次状态方程。然后,通过对齐次状态方程进行了拉氏变换,得到了复杂的高次项多项式形式的系数矩阵。考虑到逆变换的方便性和求解效率问题,对拉氏变换后的系数矩阵中复杂的高次项多项式进行了分式分离处理。最后通过数值实例验证了方法的正确性,其求解效率与精细积分法相当。     

热弹性材料齐次状态向量方程和复合材料层合面板的精确解

首先以修正的H-R(Hellinger-Reissner)变分原理,先推导出热弹性材料的非齐次状态方程,再利用热平衡方程和热传导方程变量间的对偶关系,通过增加非齐次状态向量矩阵的维数,将非齐次状态方程转化为可以独立求解的齐次状态向量方程;根据对偶理论,将热传导方程并入材料的本构关系中,得到新的修正的H-R变分原理,从而可直接推导出热弹性材料的齐次状态向量方程.齐次状态向量方程的导出可大大简化热弹性体稳态温度问题的求解,最后以一算例验证文中方法的准确性和可靠性.     

含固支边的压电层合开口圆柱壳的精确解法

通过柱坐标系下压电材料的广义Helinger-Reissner变分原理,推导压电开口圆柱壳的非齐次状态方程,然后假设边界应力函数,建立含固支边压电开口圆柱壳的非齐次状态方程,接着应用增维方法将非齐次状态方程转化为齐次状态方程,最后采用状态转移矩阵技术,得出含固支边的压电层合开口圆柱壳的齐次状态方程.齐次状态方程的求解避免了求解非齐次状态方程过程中的矩阵求逆运算,有利于程序的实现和数值运算稳定性的提高,大大地提高了计算效率.数值算例表明文中方法是有效的.     

热磁电弹性材料层合板的半解析法

以三维弹性体的HR混合变分原理为基础,考虑熵变量,重构热磁电弹性体的本构方程,并应用Hamilton正则方程半解析法,求解热磁电弹性层合板问题,主要原因为熵变量的引入,可以将热磁电弹性非齐次的Hamilton正则方程直接齐次化,齐次的Hamilton正则方程半解析法简化热磁电弹性板问题的分析过程.     

弹性-粘弹性复合结构动力响应的增维精细积分法

引入扩阶状态变量,将弹性-粘弹性复合结构的微分-积分型动力方程转化为一般形式的状态方程。利用复合结构状态方程的增维精细积分解法,将原非齐次状态方程化为齐次状态方程,简化求解过程。通过增维处理,在实施精细积分过程中避免矩阵求逆,并且将与时间有关的非齐次项纳入精细积分的细化过程,对算法的稳定性和程序实现十分有利,可在大型问题中明显提高计算效率,扩展精细积分的应用范围。数值算例说明方法的有效性。     

E-玻璃纤维2D编织层铺增强复合材料的损伤力学本构模型及应用

由拉伸试验获得E-玻璃纤维2D编织层铺增强树脂基复合材料的力学性能,通过弹性力学推导出材料正交各向异性的本构关系,并对本构关系中的刚度矩阵进行数值解析,得到复合材料的弹性本构方程;将结果应用于Hashin强度准则,建立了以连续损伤力学为基础的正交各向异性损伤本构模型。将所建立的弹性及损伤本构关系赋予层合板三维模型,通过ABAQUS/Explicit软件模拟弹丸冲击复合材料层合板的过程,并对模拟结果进行分析。结果表明:当冲击载荷达到材料的临界损伤值(732N)时层合板发生破裂,并在24μs达到最大变形量,此时应力重新分配,且复合材料横截面上的应力在中心处从0向外逐渐增大到509.8MPa;在冲击整个过程中,材料的损伤从中心向四周呈放射状递减。     

对边固支对边自由边界下复合材料层合板的解析解

在状态空间理论体系下,研究四边简支层合板壳精确解的文献比较多,而关于其它边界条件问题的文献却不是很多见。以边界位移函数方法为基础,推导了对边固支对边自由矩形层合板的非齐次状态方程,并给出了求解该方程时满足边界条件的控制方程。将非齐次状态方程增维齐次化后可避免积分时可能出现的数值病态问题。边界位移沿厚度方向非线性分布的假设可以适当减少数值结果收敛要求的薄层数。数值结果可作为其它数值方法或半解析法的标准解。     

液压系统动态建模中刚性问题的研究

在液压系统键合图建模中，采用系统阵增维的方法将非奇次状态空间方程转化为奇次方程，避免了矩阵求逆运算；应用线性精细积分法和非线性迭代修正增广系统阵来求解系统。有效地解决了系统建模中的刚性和数值稳定性问题，避免由于非标准键合图的出现而引起的繁琐的状态方程推导，减小了建模难度。这一方法具有程序容易实现、数值计算的稳定性好、计算精度高和计算速度快的优点。对液压先导溢流阀的计算表明本方法明显优于Runge-Kutta法。     

机械运动方案设计的状态空间方法

提出了机械运动方案设计的状态空间方法,以基本变换单元为基础,建立了运动变换状态方程,提取了输入与输出特征矢量、运动传递函数与特征值,讨论了对偶矢量、状态变换矩阵及状态空间的性质,得到状态空间中运动变换特征矢量的运算规则,实现了把串联机械系统的运动方案设计问题转化为输入输出运动特征矢量在状态空间中的单环路径规划问题,通过状态空间中不同对偶点的连接方式可以获得相应的运动方案设计可行解,为机械运动方案设计提供一种新的有效方法。     

镀锡银钎料扩散过渡区生长建模及数值分析

采用温度梯度法对镀锡银钎料进行热扩散处理,形成了扩散过渡区。借助金相显微镜（OM）、原子力显微镜（AFM）对扩散过渡区的厚度、表界面形貌进行分析研究,发现热扩散处理加快了Sn原子的扩散速度,使得Sn原子在银钎料中的浓度升高,扩散过渡区的厚度增加。以Sn原子在镀锡银钎料扩散过渡区的浓度变化为研究对象,由Fick定律建立了扩散过渡区总厚度的数学模型,借助Arrehenius方程对其参数进行数值分析;利用MATLAB软件和扩散过渡区厚度的试验数据对所建模型进行求解,得到了200℃、220℃镀锡银钎料扩散过渡区Sn原子生长的本构方程。试验结果证实所建本构方程在一定程度上可定量表征镀锡银钎料扩散过渡区Sn原子的生长规律。     

混合复合材料飞轮转子成本优化设计

基于平面应力理论,计算多层过盈装配混合纤维增强复合材料飞轮转子的应力分布;指出多层过盈装配复合材料转子多种可能的失效形式;结合增广Lagrange乘子法、粒子群优化(Particle swarm optimization,PSO)算法和经典梯度算法各自的优点,提出可求解非线性约束问题的且具有全局收敛性和较高计算效率的两阶段增广Lagrange粒子群优化算法(Two-stage augmented Lagrange particle swarm optimization,TS-ALPSO);利用TS-ALPSO优化算法,以多层过盈装配混合复合材料转子的分层半径、层间过盈量和转速为设计变量,研究多层混合复合材料转子的成本优化问题;并分析转子材料价格不变时,材料次序、分层数及过盈量对转子储能性能的影响;揭示出转子单位成本储能最大时,转子分层半径、层间过盈量及转速随转子材料价格变化的规律。     

一种功能梯度材料活塞的材料梯度方程选择

应用复合材料热性能理论,采用有限元分析软件AD INA分析具有不同参数的材料梯度方程的陶瓷纤维梯度增强活塞的温度分布和应力分布。结果表明:陶瓷纤维梯度层可以明显改变活塞温度分布,缓和由于热膨胀系数不匹配,在陶瓷纤维增强层与活塞本体交界处产生的应力。并根据计算结果选出最优的材料梯度方程。     

关联维数分析方法在液压泵多故障诊断中的应用研究

针对液压泵故障信号非线性和非平稳性特征,提出了利用相空间重构技术和分形理论相结合的特征关联维数提取方法。该方法将液压泵不同故障模式下获取的一维振动信号重构到高维相空间,进行信息深层挖掘;通过对相空间特征信号关联维数变化规律的分析,找出对故障反映敏感的关联维数,由此进行故障识别。通过实验验证,该方法提取的关联维数能有效反映液压泵的故障特征,为液压泵多故障诊断方法的研究提供可靠的特征信息,具有良好的应用前景。     

空间相机碳纤维桁架导热增强设计

由于空间相机桁架结构常用的碳纤维复合材料热导率较低,从而导致结构内部易形成较大温度梯度。本文提出通过在碳纤维复合材料表面附着铜网和粘贴铝膜,以实现某空间相机桁架结构的导热增强设计。首先,建立了碳纤维复合材料热导率模型。然后,针对碳纤维复合材料平板表面附着铜网/粘贴铝膜的结构特点,建立了平板的传热模型,并对未经处理的碳纤维复合材料平板以及在其表面分别粘贴0.05mm和0.5mm铝膜、附着等效直径为0.08mm铜网4种不同状态进行了热分析。接着,通过试验测试获得了不同状态平板结构的等效热导率。试验结果表明,表面附着铜网/粘贴铝膜可以使面内等效热导率得到不同程度的改善。其中,在碳纤维复合材料平板表面粘贴0.5mm铝膜效果最好,其可使结构的等效热导率提升至41.3 W/(m·K)。最后,根据试验所得结构等效热导率,对某空间相机碳纤维桁架进行了热设计。桁架结构热分析结果表明,单根桁架杆的轴向温差已由6.8℃减小为0.8℃,桁架结构温度均匀性得到显著改善。     

尺寸公差与形位公差混合优化分配

为解决尺寸公差与形位公差混合优化分配问题,提出了一种公差优化分配方法.根据成本-公差函数和尺寸公差与形位公差的关系,建立了以最小制造总成本为目标的非线性公差混合优化分配模型.该模型的约束包括装配尺寸链的功能要求和加工能力.求解该模型能同时得到优化的尺寸公差和形位公差.最后,分别用公差混合优化分配法和传统方法对一个实例进行公差分配,结果表明所提方法比传统方法更优越.     

PSZ/Mo功能梯度材料的优化设计

在测量不同成分的热压PSZ/Mo功能梯度材料物理性能基础上，利用有限元分析方法，对材料进行了优化设计，确定了最佳成分分布因子、层数和每一层的厚度，对优化设计的PSZ/Mo功能梯度材料在稳态温度场的热应力进行了计算。在此基础上，用热压烧结的方法制备了六层结构的PSZ/Mo功能梯度材料。     

功能梯度材料活塞三维有限元分析

应用复合材料热性能理论,采用有限元分析软件ADINA中的ADINA-T模块和结构分析模块对一种新型活塞———陶瓷纤维梯度增强活塞的温度分布和应力分布进行了计算分析。结果表明,使用陶瓷纤维梯度层可以明显改变活塞温度分布,缓和由于热膨胀系数不匹配在陶瓷纤维增强层与活塞本体交界处产生的应力。     

非线性状态空间方法辨识电液伺服控制系统

针对回归神经网络辨识和建立非线性动态系统模型的问题,研究非线性状态空间描述的回归神经网络数学模型。讨论极小均方误差网络训练收敛准则,通过研究Kalman 滤波估计公式中的随机变量,提出一种参数增广的回归神经网络非线性状态方程,无导数的Kalman滤波器用于增广参数估计,人工白噪声强迫网络学习,更新网络权值,避免了扩展Kalman滤波器计算Jacobian信息和基于递度学习算法收敛慢的问题。在电液伺服系统辨识建模的应用中表明,回归神经网络较好地跟踪了液压油缸压力变化,与扩展Kalman滤波估计学习算法相比,新的算法具有较快的收敛和精度。