基于PSO-BP模型的5083铝合金力学性能预测

为准确预测5083铝合金热力学参数与其流变应力之间的关系,基于PSO优化BP神经网络方法提出了PSO-BP铝合金性能预测模型,并对BP模型和PSO-BP模型预测结果进行了对比与分析。结果表明:PSO-BP模型预测值与试验值的吻合度高于BP模型,更能准确地反映铝合金在不同工艺条件下流变应力的变化规律; PSO-BP预测模型具有更快的收敛速度,达到BP预测模型的10倍以上;与传统BP模型相比,PSO-BP模型预测值的平均相对误差不到BP模型的50%,在低温和高温时更明显,且4种应变速率下其预测值与试验值的线性回归决定系数更接近于1,证明了PSO-BP模型对5083铝合金力学性能具有更高的预测精度。     

粘弹性薄板的热振动

首先从热粘弹性材料的各向同性本构方程出发,利用Laplace变换方法,引入薄板的“结构函数”与“热函数”,建立了薄板热振动的数学模型。然后,采用近代卷积双线性形式和传统笛卡儿双线性形式找到了相应的简化Gurtin型变分原理。最后,利用Ritz法和Laplace变换技术,考察热载对粘弹性薄板响应的影响。     

超音速流动中粘弹性圆柱壳的稳定性

基于薄壳的Karman-Donnell假设、空气动力学中的一阶活塞理论和粘弹性力学中的Boltzmann叠加原理,给出了超音速流动中粘弹性圆柱壳的数学模型。在空域上采用Galerkin方法,并在时域上通过引进新变量,将原来的积分－偏微分系统简化为高维微分系统。利用非线性动力学中的多种方法,考察了自由流动压对粘弹性圆柱壳稳定性的影响。发现气动粘弹性圆柱壳在径向周期激励下具有两种稳定的运动和两种不稳定的运动。     

开孔变截面微悬臂梁传感器的等效刚度和固有频率

研究新型开孔变截面微悬臂梁传感器的等效法向刚度及其对固有频率的影响.首先,考虑微梁纵截面孔洞结构引起的弯扭耦合效应,利用二次积分法获得在自由端集中载荷作用下悬臂梁的挠度,基于弹性材料的Hooke定律建立了微梁等效法向刚度分析的解析模型.然后,采用Rayleigh法获得了微梁的固有频率.最后,通过比对实验结果和有限元结果对解析模型进行了验证.研究表明:解析模型对于开孔变截面微梁刚度和频率的预测和标定具有较好的精度;微梁的等效刚度和固有频率与跨宽比负相关,却与内外宽度比正相关.有关结论可为新型变截面微纳机械传感器的设计提供理论依据和参考.     

具有几何和物理非线性粘弹性梁的混沌运动

建立了描述具有几何和物理非线性均匀梁动力学行为的偏微分－积分方程,梁的材料满足Leaderman非线性本构关系。对于两端简支的情形,采用Galerkin方法简化为常微分－积分方程;然后通过引进附加变量的方法进一步简化为常微分方程;最后利用相平面图、功率谱和Lyapunov指数等非线性动力学中的数值方法识别梁的动力学行为。结果表明梁的运动呈现混沌性态。     

微悬臂梁DNA生物传感器纳米力学分析的重力模型及其应用

基于微悬臂梁技术的DNA生物传感器的纳米挠度与核苷长度、嫁接密度、杂交率、重力、盐溶液浓度、时间、温度变化、缓冲液流场特性等诸多因素有关.利用Zhang两变量方法,建立了静态模式中自重作用下微梁正应力、切应力、层间挤压应力及其挠度预测的解析模型.作为应用,采用McKendry实验参数,研究了重力因素对静态纳米挠度的影响,发现参考梁技术中生物层自重对纳米挠度的影响可以忽略,但单梁技术中非生物层自重对纳米挠度的影响不可以忽略;同时,利用DNA生物传感器表面应力的Zhang解析模型,考虑自重和表面应力因素,给出了微梁的最优尺寸,从而可使单梁技术中自重因素对静态挠度的影响降到最低.     

芯片上单链DNA生物膜的弯电性能分析

基于非线性Poisson-Boltzmann (NLPB)方程和液晶薄膜弯电理论,利用Fogolari修正公式,建立了单链DNA (ssDNA)分子结构特征、溶液离子浓度等因素与生物膜电势、芯片宏观变形之间的非线性多尺度关系.结合现有的实验数据,拟合了单链DNA生物薄膜的弯电系数,并将生物膜电势分布及芯片变形的线性预测...