考虑不完整边界条件的新型混合试验方法

在混合试验中,当子结构边界自由度较多时,其边界条件往往难以完全实现,而边界条件的缺失势必改变原结构的受力状态,影响结构性能评估的准确性。为此,提出基于模型更新的在线数值模拟方法,称之为考虑不完整边界条件的新型混合试验方法。该方法建立具有相同本构关系的两套数值模型,分别用于整体结构数值计算和物理子结构本构模型参数识别。由于结构反应由整体结构数值模型求得,边界条件自然得到满足;而且数值模型的本构参数不断根据物理试件的试验结果在线修正,提高了数值计算的准确性。以物理试件的恢复力为追踪目标,采用基于梯度的优化方法在线估计并更新材料本构模型参数;以Matlab和Open Sees为计算平台完成了边界条件不完整的钢筋混凝土框架结构虚拟混合试验。结果表明,该方法几乎消除了边界条件不足带来的不利影响,提高了混合试验的模拟精度。     

湍流模型在大钢锭中间包内流场数值模拟中的适应性研究

以多炉连浇大钢锭中间包为研究对象,采用标准k-ε模型和Realizable k-ε模型对大钢锭中间包内钢液流动状况进行了数值模拟,并将数值模拟结果与物理模拟结果相比较,以验证模拟结果的准确性。研究结果表明,对于深熔池、大通钢量的大钢锭中间包,采用Realizable k-ε模型的模拟结果与物理模拟结果更为接近,且对安装控流装置的中间包内流场模拟效果更好。     

钢材高温材性模型对火灾下钢框架结构倒塌模拟的影响研究

“9·11”事件发生后,火灾下钢结构倒塌研究得到了世界各国学者的广泛关注。钢材的物理、力学性能在高温下会显著降低,从而钢结构极易发生倒塌。因此,该文基于平面钢框架在单柱受火条件下的倒塌试验,应用大型商业有限元软件ABAQUS的显式动力分析模块,并采用梁单元对试验进行数值模拟,重点研究了钢材高温材性模型对火灾下钢框架结构倒塌模拟的影响,提出了适用于火灾下钢框架结构倒塌模拟的钢材高温应力-应变本构模型和热膨胀系数模型的建议。该文列举了常用的三种高温应力-应变本构模型,同时考虑应变率效应的影响,通过模拟结果与试验结果的差异对比,分析了各个模型应用于火灾下钢框架结构倒塌模拟的有效性。理想高温应力-应变本构模型,会导致临界温度与失效模式模拟不准确,应用存在一定局限性;EC3高温应力-应变本构模型可较为准确地模拟准静态失效模式,但对于动力失效模式的模拟存在一定局限性;因此,对于准静态失效模式倒塌模拟,建议采用EC3或改进的EC3高温应力-应变本构模型;对于动力失效模式的倒塌模拟,建议采用改进的EC3高温应力-应变本构模型,并采用应变率效应增大系数（DIF）的方法以考虑应变率效应的影响。此外,通过四种钢材热膨胀系数模型的对比,进一步研究了钢材“相位变换”现象对火灾下钢框架结构倒塌模拟的影响。结果表明,虽然欧洲规范EC3给出了精细的热膨胀系数模型,但采用GB 51249取值的计算结果与试验符合更好,建议采用中国规范GB 51249的相关规定。     

Bammann-Chiesa-Johnson粘塑性本构模型的参数识别方法与验证

Bammann-Chiesa-Johnson(BCJ)粘塑性本构模型对材料力学响应的再现和预测能力强烈依赖于其模型参数的确定,而模型参数的确定往往是通过反分析方法来进行。由于BCJ粘塑性模型包含了应变、应变率和温度耦合效应以及加载路径和温度历史,其常数多达18个,所以寻找最佳的模型参数识别值十分繁琐。针对BCJ本构模型参数复杂、识别困难的问题,本文基于参数的物理意义,在准静态、蠕变及动态加载试验基础上,通过模型参数解耦分离、粒子群智能优化的方法分6步对18个材料常数进行识别,并用识别结果对1060纯铝动态加载试验力学响应进行模拟,模拟结果与试验结果符合良好。通过定量化误差分析,证明了BCJ粘塑性模型对实验数据的预测具有较高精度,该模型参数识别方法科学可行。     

稳态雷暴冲击风风速剖面模型研究

雷暴冲击风是非台风地区形成极值风荷载的主要原因。采用静止型冲击射流装置和大涡模拟分别对雷暴冲击风风场进行了物理试验和数值模拟,考察了径向风速和竖向风速的分布特征。将大涡模拟结果和试验结果与现有实测数据和理论模型进行了对比,验证了试验和数值模拟结果的可靠性。针对现有的径向风速模型并不适用于所有径向位置处径向风速的问题,结合物理实验和大涡模拟的结果,提出了沿径向变化的径向风速剖面模型。同时,根据风场竖向风速的特点将其沿径向位置分为三个区域,给出了三个区域竖向风速剖面模型。     

混凝土材料的粘塑性损伤统一本构模型

发展了只适用于金属类材料的粘塑性统一本构理论,借助经典塑性理论的基本法则,建立了无屈服面和无破坏面的混凝土材料的粘塑性损伤统一本构模型。放弃了传统统一本构模型的静水压不影响非弹性变形和无非弹性体积膨胀的基本假设;发展了间断的经典塑性乘子,使其为连续函数,并提出了相应的构造方法,拓展定义了其物理意义。数值模拟显示,此本构模型能够模拟混凝土材料的率相关性质、在压缩载荷作用下的体积膨胀现象和由损伤引起的应力软化和刚度退化现象。     

适于变工况模拟的螺杆式冷水机组模型

为了模拟空调系统在部分负荷下的运行状况,提出了一种适于变工况下模拟的螺杆式冷水机组模型。根据基本的物理、流动和传热理论建立了由满液式蒸发器、壳管式冷凝器和压缩机子模型组成的水冷螺杆式冷水机组模型,然后利用FORTRAN语言进行编程并植入TRNSYS软件进行了模拟。结果表明,当冷负荷在100%-50%之间变化时,模拟COP值与实测COP值的相对误差在5%以内。这说明,本模型适于冷水机组在冷冻水流量、冷却水流量、冷负荷变化三参数变化下的模拟。     

圆柱壳体冲击平板靶的实验与数值研究

利用一级气炮进行了高导无氧铜(OFHC)圆柱壳冲击平板靶实验,对圆柱壳进行回收观测。采用Johnson-Cook(J-C)和Zerilli-Armstrong(Z-A)两种本构模型对实验进行了数值模拟,数值模拟与实验观测的壳体变形比较表明:采用J-C本构模型计算的结果与试验更接近。本构模型的影响是明显的,采用J-C本构模型和Z-A本构模型数值模拟的圆柱壳中的应变、速度以及吸能的历史有较大差异。     

复合材料用机织物非正交本构模型的半球形冲压成型验证

为了描述复合材料用机织物在大变形下由于经纱和纬纱之间角度变化所引起的非线性各向异性材料行为, 前期工作中建立了一个非正交本构模型。利用半球形冲头对复合材料用平纹机织物进行冲压模拟, 并将非正交本构模型和正交本构模型的模拟结果与实验结果进行对比, 对非正交本构模型进行验证, 以充分说明该模型的有效性和正确性。结果表明: 采用非正交本构模型模拟的复合材料用平纹机织物变形后的边界轮廓与实验结果基本一致, 并且剪切角都在实验结果的误差范围内; 而采用正交本构模型, 复合材料用机织物变形后的边界轮廓和剪切角与实验结果相差较大。研究表明, 与正交本构模型相比非正交本构模型能更好地描述复合材料用机织物在大变形下的材料属性。      

水平井水压致裂裂缝非平面扩展模型研究

水平井筒附近应力场分布复杂,往往造成水力裂缝转向,但目前对于水平井筒附近水力裂缝空间转向规律的认识还不够深入。为了研究水平井筒附近水力裂缝的三维延伸规律,基于最大拉伸应力准则和拉格朗日极值法建立了水平井筒附近水力裂缝空间转向模型,用于分析三向地应力和井筒内压作用下水平井筒水力裂缝的起裂位置和扩展形状。根据此模型,编制了数值计算程序。针对所建立的理论模型,在真三轴水力压裂模拟装置上采用岩石试样进行了物理模拟,模型计算结果与物理模拟结果基本一致。通过模拟计算和物理试验,得到了井筒附近水力压裂裂缝空间转向的基本规律。研究结果表明,水平井井筒附近水力裂缝的空间转向确实存在,裂缝转向前的距离随井筒方位角增加而增加,但增加幅度大致在3倍井筒直径的范围内。     

基于ANSYS的滚筒模态分析

在ANSYS环境下建立了三点悬浮式橡皮滚筒的三维实体有限元模型,采用了模块Block Lanczos特征值求解法提取了橡皮滚筒的模态,并验证了胶印机的最大工作转速的可靠性.该方法对改进印刷机,提高印品质量,具有较重要的实际意义.     

Semiparametric Models for Accelerated Destructive Degradation Test Data Analysis

Accelerated destructive degradation tests (ADDT) are widely used in industry to evaluate materials’ long-term properties. Even though there has been tremendous statistical research in nonparametric methods, the current industrial practice is still to use application-specific parametric models to describe ADDT data. The challenge of using a nonparametric approach comes from the need to retain the physical meaning of degradation mechanisms and also perform extrapolation for predictions at the use condition. Motivated by this challenge, we propose a semiparametric model to describe ADDT data. We use monotonic B-splines to model the degradation path, which not only provides flexible models with few assumptions, but also retains the physical meaning of degradation mechanisms (e.g., the degradation path is monotonic). Parametric models, such as the Arrhenius model, are used for modeling the relationship between the degradation and the accelerating variable, allowing for extrapolation to the use condition. We develop an efficient procedure to estimate model parameters. We also use simulations to validate the developed procedures and demonstrate the robustness of the semiparametric model under model misspecification. Finally, the proposed method is illustrated by multiple industrial applications. This article has online supplementary materials.     

数字文字设计中的象征性分析

数字作为一种特殊的文字,已成为视觉设计中一个重要的表现元素.通过对数字文字设计中的寓意、造型、色彩等3个方面进行分析,就其设计中的象征性表现做了一个简要的论述.     

三维可视化技术在岩土工程中的应用研究

由于三维可视化技术是将空间数据信息转换成三维图形,对大量数据处理具有高效性和直观性,该技术在岩土工程领域中已经得到了广泛的应用。主要介绍可视化技术在岩体的三维建模、三维数值模拟分析及岩体结构的三维网络模拟研究中应用。从而证明了可视化技术在岩土工程中的应用研究中具有十分重要的意义。     

时态地理信息系统研究

时态地理信息系统的研究是现代空间信息系统的前景．它有重要的理论和实践的意义。这篇论文根据科学发展和社会需求，分析了时空数据模型当前研究的问题和进展，说明了时态地理信息系统发展的必要性．并提出取其构成特征作为基础的时空模型．和基于传感器机理、时空分析和时空推论的时空模型。所有这些工作会促进时态地理信息系统的新发展。     

基于多因素的铸件产品质量研究

作为中国制造重要支柱的铸造业目前面临合格率低、成本高的严峻形势,原因在于过分依赖经验、忽视数据的分析利用.通过影响铸件质量的多因素数据积累,利用主元分析排除次要因素,并借助多元回归将关键因素和质量特性指标相关联,建立起一个预测铸件产品质量的数学模型.通过生产验证其有效性,有助于优化生产条件,提高铸件质量.     

Logical inference for inverse problems

Estimating a deterministic single value for model parameters when reconstructing the system response has a limited meaning if one considers that the model used to predict its behaviour is just an idealization of reality, and furthermore, the existence of measurements errors. To provide a reliable answer, probabilistic instead of deterministic values should be provided, which carry information about the degree of uncertainty or plausibility of those model parameters providing one or more observations of the system response. This is widely-known as the Bayesian inverse problem, which has been covered in the literature from different perspectives, depending on the interpretation or the meaning assigned to the probability. In this paper, we revise two main approaches: the one that uses probability as logic, and an alternative one that interprets it as information content. The contribution of this paper is to provide an unifying formulation from which both approaches stem as interpretations, and which is more general in the sense of requiring fewer axioms, at the time the formulation and computation is simplified by dropping some constants. An extension to the problem of model class selection is derived, which is particularly simple under the proposed framework. A numerical example is finally given to illustrate the utility and effectiveness of the method.     

消费者网上购买行为感知风险动态模型研究

感知风险对消费者购买行为的解释作用越来越重要。消费者网上购物过程中的感知风险不同于传统环境中的感知风险。本研究在探讨网上购物感知风险的含义、纬度及影响因素的基础上提出了网上购买行为感知风险的动态模型，模型中包括了影响消费者风险感知的因素、细化的消费者感知风险纬度以及可接受风险水平对消费者总体感知风险和减少风险行为的调节作用。     

基于意义创新的家电场景赋能构建

目的 单纯针对产品本身的设计策略无法完全满足家电行业的差异化创新需求,因此设计师需要思考更利于企业管理、品牌价值、用户共鸣的创新模式,以满足市场的需求。方法 通过对比分析传统创新模型框架,梳理意义创新模型的相关概念,探讨了产品意义的产生场景及意义创新对家电产品的赋能。结果 明确了家电设计的场景语境,通过对家电场景与意义三重关系的分析,提供了意义创新在家电产品设计实践中的方法。同时,反向思考了家电场景语境对意义创新的激发能力,即在场景构建,场景叙事,场景框架中,分别产生意义,发展意义,描述意义。结论 最终建立了意义创新赋能家电场景,家电场景激发意义创新的概念模型。指导家电行业设计从业者利用意义创新模型,丰富家电场景下的设计内容和方法。     

Self-Organization of Vortex Line Length Distribution in Dilute Quantum Turbulence

There has been an exponential growth of interest in scale-free structure of quantum turbulence in recent years. Recent studies revealed that the vortex length distribution (VLD), meaning the size distribution of the vortices, in decaying quantum turbulence at zero temperature obeys a power law. This power law is very important because it means that there is a kind of self-similarity in quantum turbulence during the decay. Unfortunately, however, there has been no practical study that answers the important question; why can the quantum turbulence acquire power law VLD? In this paper, we first propose that the nature of quantized vortices allows us to describe the decay of quantum turbulence with a simple model without loosing physical validity. This simple model well reproduces the observed power law and suggests that the emergence of power law VLD is a consequence of two mechanisms; Richardson cascade and dynamical scaling law of vortex dynamics.