枪弹冲击防弹头盔致头部非贯穿性损伤的数值模拟研究

新型防弹头盔虽能对头部提供良好的保护,但也常引起颅骨骨折与脑损伤。防弹头盔在高速弹体冲击下引起的头部非贯穿性损伤的机理难以理解,目前还缺少相应的参数与测试方法对该类损伤进行有效评估。利用已建立及通过验证的人体头部生物力学模型与防弹头盔有限元模型, 并通过加载手枪弹以386 m/s的速度冲击防弹头盔的仿真研究,获得头盔非贯穿下人体头部的生物力学响应。仿真结果表明,头盔通过背面变形接触头部易引起颅骨骨折与高颅内压力。对比分析了有无衬垫泡沫及6 mm和12 mm泡沫内饰衬垫厚度对头部损伤的影响：有泡沫作用下的颅内压力峰值降低20.6%,头盔的背面变形量减少约10%;6 mm厚衬垫泡沫作用下颅骨出现骨折,12 mm厚衬垫泡沫作用下颅内压力峰值减少50%,头盔的背面变形减少10%.     

Matlab的图形处理器并行计算及其在拓扑优化中的应用

针对传统并行计算方法实现结构拓扑优化快速计算的硬件成本高、程序开发效率低的问题,提出了一种基于Matlab和图形处理器(GPU)的双向渐进结构优化(BESO)方法的全流程并行计算策略。首先,探讨了Matlab编程环境中实现GPU并行计算的三种途径的优缺点和适用范围;其次,分别采用内置函数直接并行的方式实现了拓扑优化算法中向量和稠密矩阵的并行化计算,采用MEX函数调用CUSOLVER库的形式实现了稀疏格式有限元方程组的快速求解,采用并行线程执行(PTX)代码的方式实现了拓扑优化中单元敏度分析等优化决策的并行化计算。数值算例表明,基于Matlab直接开发GPU并行计算程序不仅编程效率高,而且还可以避免不同编程语言间的计算精度差异,最终使GPU并行程序可以在保持计算结果不变的前提下取得可观的加速比。     

热重分析仪研究中间相沥青纤维的炭化

采用热重分析方法对不同氧化条件下制备的沥青预氧化纤维的炭化失重过程进行了跟踪研究, 利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重质谱联用(TG-MS)、扫描电镜以及纤维强伸仪分析了氧化纤维的官能团和炭化过程形成的气相产物的分布, 以及炭纤维产品的微观结构和力学性能。结果表明:不同氧化条件下制备的预氧化纤维的炭化DTG曲线在起始失重温度、最大失重速率以及碳收率等方面具有明显的差异。随着氧化程度提高和纤维内部交联加深, 失重曲线上的炭化反应向高温推移, 碳收率下降, 得到的碳纤维芯部微晶熔融得以控制, 并且力学性能改善。但氧化过度时碳纤维的力学性能会明显下降。利用TG研究沥青纤维的炭化过程对氧化工艺的制定以及结构、性能预测具有一定的指导意义。     

拼焊板车门焊缝布置与尺寸优化设计方法研究

传统拼焊板零件的焊缝线位置的确定是依靠工程经验来进行试错设计的,导致拼焊板的性能得不到充分的发挥。为了提高拼焊板零件的设计水平,集成双向渐进结构优化方法、灵敏性分析方法和尺寸优化方法,提出一套拼焊板零件设计的新方法。应用新方法进行了车门拼焊板系统的设计研究,研究结果表明,在保证拼焊板车门各种刚度性能要求指标下,车门系统减重125%。新方法能有效提高拼焊板零件的设计水平,一定程度上促进我国汽车工业的发展。     

基于DIC技术和硬度试验的焊缝材料参数识别新方法


提出了一种基于数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术和硬度试验的焊缝材料参数识别方法。首先根据金相试验和硬度试验将拼焊板分为焊缝区、热影响区和母材区,并采用DIC技术和硬度试验分别获取拼焊板各区域的主次应变值和硬度值。然后根据塑性力学理论推导出应变硬化指数n与主次应变值的计算公式以及强度系数K与硬度值的计算公式。通过推导出的理论计算公式,分别求出焊缝区和两个热影响区的材料参数。实例验证表明,该方法比传统方法具有更高的精度。

     

IDCGAN及其在滚动轴承故障诊断中的应用

目前以人工神经网络为代表的模式识别方法已被广泛应用到故障诊断领域,但这些方法通常需要大样本数据进行模型训练,而工程实际中通常存在数据不足的情况。因此需要合适的方法进行小样本情况下的故障诊断。深度卷积生成对抗网络能够实现样本生成。它不仅提高了对数据的学习能力,还对网络设定了一连串的限制,增加了网络的稳定性和收敛性。但其存在着训练不稳定和生成样本质量不高的问题。对深度卷积生成对抗网络进行了改进,提出了一种改进的深度卷积生成对抗网络（Improved-deep Convolutional Generative Adversarial Networks,简称IDCGAN）然后运用到滚动轴承故障诊断中。实验信号分析结果表明了该方法的有效性。     

二维随机载荷作用下汽车螺旋弹簧疲劳损伤研究

提出了二维随机载荷谱外推的三种方法;对幅值服从形状参数α=1、位置参数ε=0的威布尔分布和均值服从正态分布的二维随机载荷的当量载荷的概率密度函数进行了推导,给出了概率密度函数的数学模型。以一款城市SUV为研究对象,采集试验场强化路面的载荷谱数据,提出了采用样本截断方法进行随机载荷谱参数估计的方法。参数检验结果表明,在中高载荷段,采用该方法可以很好地实现对所采集的载荷谱数据的拟合。采用载荷谱分级法对所采集的二维随机载荷进行外推,基于外推的载荷谱对疲劳损伤进行计算分析,研究了不同的载荷分级方法对疲劳损伤计算结果的影响。研究结果表明,当载荷谱幅值分级小于20级时,损伤计算会有较大误差,出现偏小的结果,载荷均值的分级影响相对要小于幅值的分级影响。     

基于不等间距灰色模型的疲劳寿命预测方法

运用不等间距灰色模型与传统Miner准则相结合的方法对结构件的疲劳寿命进行了预测。首先针对应力统计分级得出的相邻应力间距不相等的情况,构建了不等间距灰色模型,并用遗传算法优化不等间距灰色模型的背景值以保证模型的精度。其次运用不等间距灰色模型与Miner准则相结合,建立了疲劳寿命预测的灰色Miner方法。再次采用算例验证了不等间距灰色模型建模的精确性以及将不等间距灰色模型应用于疲劳寿命预测的合理性。最后将该方法应用到矿用自卸车A形架的疲劳寿命预测之中,不仅提高了A形架疲劳寿命的预测精度,而且证明了该方法对构件疲劳寿命预测的有效性。     

基于灵敏度的车门下沉刚度分析及优化

文中将灵敏度分析方法和优化方法相结合,快速有效地解决汽车车门下沉刚度不足的问题。首先在灵敏度方法的相关理论基础上进行灵敏度分析,找出影响车门下沉刚度的灵敏部件,将灵敏部件的厚度作为优化设计变量、车门下沉刚度目标值作为约束、车门部件的重量作为目标函数建立优化模型,运用adaptiveResponseSurfaceMethod优化算法,找出部件厚度的最优值,在满足车门下沉刚度的同时使车门轻量化。     

退火工艺对锆合金成形性能的影响（英文）

研究退火工艺(ATs)对Zr-Sn-Nb合金带材显微组织的影响。基于核燃料组件用条带特征,进行冲制实验,并定量表征锆合金带材的成形性能。结果表明,580℃退火(AT I)样品、620℃退火样品(AT II)和原材的小角度晶界占比分别为14.3%、23.2%和12.4%。AT I带材的成形极限裕度为0.43%,而原材和AT II带材的成形裕度分别仅为-0.35%和-2.8%。退火工艺影响带材再结晶织构的演化过程和改变晶粒尺寸。由于织构总量和极密度变化与带材各向异性程度密切相关,小角度晶界影响带材冲制过程中颈缩单元的应变路径与裂纹扩展,而晶粒尺寸影响带材硬化指数。