基于随机有限元法的平面多裂纹结构可靠性研究

在考虑材料参数、裂纹长度、外载分散性的前提下,文章首先用一般六节点单元和六节点奇异等参单元建立了平面裂纹的有限元模型,用Taylor展开随机有限元方法分析了平面裂纹应力强度因子分散性。在考虑多裂纹结构的断裂韧性和应力强度因子服从对数正态分布的基础上,结合可靠性分析中的应力强度干涉模型和二阶窄边界理论,建立了多裂纹结构的裂纹失稳扩展可靠性模型。当结构处于平面应变状态时,极限应力强度因子可以直接采用材料断裂韧性,当结构的厚度不能满足平面应变状态要求时,必须将材料平面应变断裂韧性转换为能适用的极限应力强度因子;对于各裂纹的应力强度因子及其分散性,可以通过随机有限元方法计算得到。     

针刺复合织物拉伸性能有限元计算

根据针刺复合织物结构,分析其在拉伸过程中的内部应力场,说明拉伸应力应变预测计算的困难。织物拉伸变形时,随着应变逐渐增大,织物应力应变本构关系逐渐失去线弹性特点,而表现为纺织材料固有的粘弹性质,使织物拉伸变形具有物理非线性特点。讨论了具有这种特点的织物拉伸应力应变分析计算的有限元方法,并对该有限元方法的算法作出说明。计算结果与实验结果有较好的一致性。     

运用解析方法分析量子点的应力应变分布

运用解析方法对量子点的结构进行分析,通过对积分核函数进行计算,可以得到各种量子点结构的应力应变分布. 同时,对常见的金字塔形和圆锥形等量子点的结构进行了具体分析,并且与有限元方法计算得到的结果进行了比较. 结果证明,这种方法能更加普遍地得到量子点结构的应力应变分布,提高了计算速度,可以方便地应用于量子点的电子能级计算.     

基于高阶位移场理论的多孔金属圆柱壳结构响应研究

基于高阶位移场理论研究了简支条件棱镜型圆柱壳体在内压力作用下的结构响应。首先,建立承受内压圆柱壳体的平衡方程,计算在该载荷作用下的各项同性材料的响应,与弹性力学理论解进行对比,验证所得平衡方程的正确性。采用均匀化方法,将正方形,三角形和Kagome 3种多孔金属圆柱壳体等效为正交各向异性的材料,计算了在内压下的结构响应,并与有限元计算结果进行对比,结果表明文中方法所得结果与有限元的结果非常接近,计算得到的径向位移和轴向应变与有限元的计算基本相同,径向应力,环向应力和径向应变等结构响应时误差也较小。3种构型的计算结果与有限元计算结果的比值变化趋势基本相同,其中三角形和Kagome构型的计算结果较正方形构型的计算结果较为准确。通过对所得结果进行分析,可以发现该高阶位移场理论在计算圆柱壳体结构响应时有效、准确,可以作为预测该类结构响应的计算方法。     

基于有限元分析的泵体应力计算与校核

为了验证屏蔽泵泵体设计的合理性,采用有限元分析方法,建立屏蔽泵泵体有限元力学模型并进行了仿真计算,对其进行了静力学分析和强度校核,求解了泵体应力和应变分布情况。研究结果表明,通过对泵体进行应力计算与校核,验证了泵体的最大应力和最大变形均在合理范围内。研究成果可以作为泵体结构优化设计、改进的重要参考,为理论设计和实际工程应用提供了理论依据。     

基于小波有限元法的虚拟裂纹闭合法

为了弥补传统有限元在处理复杂结构断裂参数数值计算中的不足,将小波有限元应用到断裂力学数值计算中,提出了一种新的基于小波有限元的虚拟裂纹闭合法。该方法将哑节点断裂单元镶嵌到含裂纹结构的小波有限元模型中,利用虚拟裂纹闭合法计算能量释放率和应力强度因子。将计算结果与传统有限元和ANSYS模拟结果比较。结果表明:2个小波单元求解结果与传统有限元和ANSYS模拟结果基本吻合,与解析解相对误差不超过3%,表明该方法具有计算量小、方法简便和计算精度高的优点,为工程中复杂结构断裂参数数值计算提供了一种新方法。     

明月山隧道台阶法动态施工数值模拟研究

结合明月山隧道工程地质和设计情况,以解决上下行分离式隧道台阶法施工技术为出发点,应用有限元软件为计算手段,对隧道施工进行了数值模拟,并对模拟结果进行了深入分析,找出了隧道施工中围岩及支护结构的应力应变变化规律,可以为工程设计的精确性分析提供合理的依据。     

基于人工神经网络的结构随机响应分析

结构的随机响应分析由于涉及到大量的样本,而使得有限元计算过程大量重复,尽管通过正交设计可减少分析样本数目,效率仍十分低下.采用BP人工神经网络这一映射迅速的运算方法,通过计算少量样本对应的有限元结果,进行训练,将训练好的网络用于结构的随机响应分析.算例计算和工程应用表明,在整个计算过程中,误差均在|E|=0.000 1范围内,神经网络的训练时间约占一次有限元计算时间的15%,因此对于三维问题利用神经网络可节省大量时间.     

基于Mooney-Rivlin本构模型橡胶防尘罩的非线性有限元分析

为揭示橡胶防尘罩的结构参数对其拉压应力的影响,采用ABAQUS软件建立了基于Mooney-Rivlin本构模型的防尘罩有限元模型。根据标准试件轴向拉伸实验数据拟合了本构模型参数C10和C01,完成了防尘罩轴向拉伸和轴向压缩工况的有限元分析,得到了防尘罩的应力应变分布规律。通过对试件和防尘罩制品的拉伸试验验证了有限元计算结果的可信性,为橡胶类零部件的强度性能分析、结构参数优化提供了一种方法。     

基坑土体变形性状研究

为提高用于基坑设计计算的土体参数的合理性、准确性 ,以准确预测基坑开挖中围护结构及周边土体位移 ,针对基坑开挖过程中基坑周边土体中可能出现的应力状态 ,用应力路径三轴试验进行模拟 ,进行一系列饱和原状土的三轴K0 固结不排水剪切试验。通过应力路径试验获知基坑开挖过程中土体的应力应变关系近似呈加工硬化双曲线型 ,推导了土体的弹性模量公式 ,并在试验数据的基础上拟合确定了该公式中初始弹性模量的取值方法。将应力路径研究结果和常规三轴压缩试验获得的参数分别应用于同一实际工程进行有限元计算。有限元计算结果与实测数据进行对比分析后认为 :应力路径试验方法较之常规三轴压缩试验方法获得的参数更理想 ,推导出的弹性模量计算式 ,可用于基坑工程变形计算 ,可供基坑工程设计参考。     

Iterative FEA Method for Load Distribution of Flexible Supporting Thin-section Ball Bearing

To figure out the load distribution of thin-section rolling bearing supported by flexible structure with squirrel cage and the distribution’s influence on bearing life,an iterative FEA method is proposed to use the result calculated from the Quasi-Dynamic model based on the rigid support hypothesis. The contact angle,contact position and stiffness of equivalent spring are modified during the iterative FEA to optimize the FEA model,and then the bearings’ life can be predicted when the error is below 0.5%. It can be concluded that from the analysis results the load distribution under flexible support is more uniform than that of the rigid support,while the maximum load decreases by 11.2% and bearing life increases by 14.7%. The analysis result of different values of thickness of bearing house,rings and hollow shaft demonstrates the thicknesses of bearing house and hollow shaft have a greater influence on the load’s uniformity and bearing’s life than those of the rings.     

摄动随机局部正交无网格伽辽金法

通过研究局部正交无网格伽辽金法和二阶摄动技术,构造了摄动随机局部正交无网格伽辽金法。该方法只需节点信息,不需将节点连成单元,随机场离散点与离散节点无需重合,不受单元制约。因此,结构离散随机变量个数的增加不会增加求解方程的个数,并保留使用正交基函数本解时的优点,避免了矩阵求逆,且导数具有通式,简洁明了,易于编程实现。采用罚函数法施加本质边界条件,不会增加未知量个数,收敛速度快。对含随机参数结构静力学问题进行了分析,算例证明了该方法的正确性与高效性,为解决结构随机响应问题提供了一种新方法。     

Structural optimization of precision instruments through modal analysis

0　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｐｒｅｃｉｓｉｏｎｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｒｅｏｆｔｅｎｓｔｒｉｃｔｌｙｒｅｑｕｉｒｅｄ ,ｂｅｓｉｄｅｓｔｈｅｌｉｍｉｔｅｄｄｉｍｅｎ ｓｉｏｎｔｏｌｅｒａｎｃｅａｎｄｈｉｇｈａｓｓｅｍｂｌｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ,ｔｈｅｓｔａｂｉｌｉ ｔｙｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｒｅａｌｓｏｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙｒｅｑｕｉｒｅｄ .Ｈｅｒｅｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｉｎｃｌｕｄｅｓｂｏｔｈｔｈｅｓｔａｔｉｃｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓｔａｂｉｌｉ ｔｙａ…     

薄壁高桥墩两个工作性能指标的计算与分析

推导出薄壁高桥墩自振频率的计算公式，并将该公式计算结果与有限单元法计算值进行了分析与比较。在用瑞利里兹法和有限元法计算墩顶水平位移的同时，对由竖向荷载作用所产生的几何非线性对墩顶水平位移的影响作了初步分析。     

铝合金受弯构件变形性能的非线性分析

为了研究铝合金的材料非线性对其受弯构件变形的影响,采用有限元方法研究了铝合金受弯构件荷载-挠度关系的影响因素,并以主要因素为参数,计算了126根梁的荷载-挠度曲线。根据欧规9(Eurocode 9)中给出的弯矩-曲率公式推导出荷载-挠度公式,并用数值积分的方法计算了一些受弯构件的荷载-挠度关系。讨论了有限元计算结果与理论计算结果的差异。以有限元计算结果为基础,用非线性拟合的方法修正了荷载-挠度公式中的系数,给出了铝合金受弯构件荷载-挠度关系的计算方法。结果表明,计算铝合金受弯构件的变形时需要考虑材料非线性的影响,本文的计算方法准确性较高。     

结构动力响应分析的多重网格方法

提出了一种适合于有限元分析中求解结构动力响应的多重网格方法,该方法利用初始网格下的结果,通过双线性插值技术得到网格变化后新的近似位移向量,然后由多重网格迭代过程求解结构动力响应问题。在多重网格迭代的前光滑过程中,选择了共轭梯度法提高其收敛率;在粗网格校正过程中,给出了一种近似求解位移向量误差的方程;在后光滑过程中,选择了Jacobi松弛迭代提高解的光滑性。该方法将网格离散过程和数值求解过程结合在一起,建立了一个网格细分后结构动力响应问题的快速重分析方法,与传统有限元方法相比较,具有计算简便、迭代步骤少,运算时间短等特点,可以作为结构动力问题自适应有限元分析的一种十分有效的工具。同时,本文还给出了一种简单实用的时间步长划分的自适应方法。     

某SUV车身结构声学研究

采用Hypermesh软件建立了某SUV车内声腔有限元模型,通过Virtual.lab软件对该模型进行了自由模态分析计算;利用Virtual.lab对车身结构进行频响分析,并利用计算结果对车内噪声水平进行了计算,对选定板件对车内噪声水平贡献量进行分析,并根据分析结果提出了简单的降噪方案。     

片上异构多核DSP同步与通信的实现

设计了一个硬件信号量模块,可实现互斥和栅障等同步功能。与使用处理器原子操作指令相比,该方法具有指令数目少、执行效率高的优点。为提高存储器使用效率,基于便笺式存储器的结构特点,设计了具有绝对地址映射和虚拟地址映射两种寻址模式的共享程序存储器以支持指令存储空间复用。FPGA实验结果证明,该设计与传统的采用L2缓存方式相比,可以将多核处理器系统的程序性能提高14.7%。     

机械结构可靠性灵敏度分析的鞍点估计方法

将鞍点估计理论与可靠性灵敏度理论结合,提出了一种结构可靠性灵敏度分析的鞍点估计方法,以实现机械结构的可靠性灵敏度设计.通过利用鞍点估计技术能无限逼近非正态变量空间中线性极限状态函数概率分布的特点,获取外载荷作用下机械结构响应的概率密度函数和分布函数.在此基础上,针对存在不确定因素的基本参数进行可靠性分析,推导出了基于鞍点估计的可靠性灵敏度公式,研究了机械结构可靠性灵敏度设计方法.并将其引入到新型旋转式立体车库载车台主梁结构的可靠性灵敏度分析实例中,与改进一次二阶矩方法（FOSM）计算所得的结果对比验证了该方法的可行性和有效性.     

Stochastic speed prediction for connected vehicles using improved bayesian networks with back propagation

Advanced vehicular control technologies rely on accurate speed prediction to make ecological and safe decisions. This paper proposes a novel stochastic speed prediction method for connected vehicles by incorporating a Bayesian network (BN) and a Back Propagation (BP) neural network. A BN model is first designed for predicting the stochastic vehicular speed in a priori. To improve the accuracy of the BN-based speed prediction, a BP-based predicted speed error compensation module is constructed by formulating a mapping between the predicted speed and whose corresponding prediction error. In the end, a filtering algorithm is developed to smoothen the compensated stochastic vehicular speed. To validate the workings of the proposed approaches in experiments, two typical scenarios are considered: one predecessor vehicle in a double-vehicle scenario and two predecessor vehicles in a multi-vehicle scenario. Simulation results under the considered scenarios demonstrate that the proposed BN-BP fusion method outperforms the BN-based method with respect to the root mean square error, standardized residuals, R-squared, and the online prediction time of proposed fusion prediction can satisfy a real-time application requirement. The main highlighted contributions of this article are threefold: (1) We put forward an improved BN method, which is combined with a BP neural network, to construct a stochastic vehicular speed prediction method under connected driving; (2) different from existing methods, a unique interconnected framework that consists of a stochastic vehicular speed prediction module, a compensation module, and a speed smoothing module is proposed; (3) extensive simulation studies based on a set of evaluation metrics are illustrated to reveal the advantages and merits of the proposed approaches.