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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:微观结构对复合材料的宏观力学性能具有至关重要的影响,通过合理设计复合材料微观结构可以得到期望的宏观性能.均质化方法作为一种有效的设计方法,它从微观结构的角度出发,利用均匀化的概念,实现了对复合材料宏观力学性能的预测和设计.而当考虑非线性因素,均质化的实现就非常困难.本文利用双渐近展开方法,将位移按照宏观位移和微观位移展开,推导了非线性弹性均质化方程.通过直接迭代法,对非线性弹性均质化方程进行了求解,并给出了具体的迭代方法和实现步骤.本文基于迭代步骤和非线性弹性均质化方程编写MATLAB程序,对3种典型本构关系的周期性多孔材料平面问题进行了计算,对比细致模型的应变能、最大位移和等效泊松比,对程序及迭代方法的准确性进行了验证.之后对一种三元橡胶基复合材料进行多尺度均质化,将其分为芯丝尺度和层间尺度.用线弹性的均质化方法得到了芯丝尺度的等效弹性参数,并将其作为层间尺度的材料参数.在层间尺度应用非线性弹性均质化方法对结构进行计算,得到材料的宏观等效性能,并以实验结果为基准进行评价.
[期刊论文] 姜潮 张旺 韩旭
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:提出一种基于Copula函数的证据理论相关性分析模型及结构可靠性计算方法,可处理证据变量间具有相关性的可靠性分析问题.该方法引入Copula函数描述证据变量间的相关性,将贝叶斯方法拓展至证据理论,利用经验分布公式将证据变量转换为标准均匀变量,计算证据变量样本的权重获得结构输入变量间的最优Copula函数.通过最优Copula函数对证据变量边缘基本可信度分配(marginal-BPA)函数差分获得联合可信度分配(joint-BPA)函数,并对每个焦元进行极值分析,计算可靠域内焦元的累积联合BPA值获得结构的可靠性区间.通过三个数值算例验证了本方法的有效性,计算结果表明证据变量间的相关性可能对可靠性计算结果产生较大影响,常用的独立性假设可能对可靠性分析结果造成较大误差.
[期刊论文] 姜潮 刘宁宇 倪冰雨 韩旭
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北大核心 CSTPCD CSCD CBST SA
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摘要:提出了一种非随机振动分析方法,可给出系统在不确定性激励下的动态响应边界,从而为实验信息相对缺乏的不确定性振动分析及未来的可靠性设计提供一种新的计算工具.采用非概率凸模型过程而非传统的随机过程描述不确定性动态激励,仅需知道激励在任意时刻点的边界信息而非精确概率分布,从而有效降低对大样本量的依赖性.针对单自由度和多自由度系统,建立了相应的非随机振动分析算法,以求解系统在不确定性动态激励下的响应区间;另外,也给出了蒙特卡罗仿真方法,为非随机振动提供一种最为一般的分析工具.最后,通过3个数值算例验证了本文方法的有效性.非随机振动分析方法可以作为传统随机振动理论的补充,在工程不确定性结构动力学分析及结构可靠性设计领域发挥作用.
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:软包锂离子电池在构成模块时需要施加一定的压力进行约束,为分析该压力对电池性能的影响,给5组卷绕工艺的软包锂离子电池施加不同的压力,进行充放电试验.经过约2 000次循环后进行对比分析,结果表明:电池施加2kN以上压力进行充放电循环时,电池负极片发生断裂;不加压力进行充放电循环,负极片会产生大量析锂现象;施加1kN压力时,不但可避免极片断裂,还能在一定程度上抑制负极析锂现象.因此,样本电池构成模块时施加1kN左右的压力有利于延长电池寿命.
[期刊论文] 陈睿 刘杰 韩旭 毕仁贵
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北大核心 CSTPCD CSCD CA EI CBST
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摘要:基于不同应变率下的分离式Hopkinson压杆实验,提出了一种混凝土材料动态本构参数的分阶段反求方法.该分阶段反求方法中,结合不同的实验模型对未知参数进行敏感性分析,并依据敏感程度对参数进行分类,每类参数对应于1组实验,再利用反求方法分阶段确定各类参数,在每一类参数反求时均将上一次反求结果作为已知条件.结果表明,该分阶段反求方法充分利用所有实验的测量响应信息,能快速获取混凝土本构中较难确定的关键参数,为参数的确定提供了一种有效的途径.
摘要:“身边教学法”是一种以学生身边环境为情境的教学方法.本文首先给出了该方法的涵义,然后从学生接触工程实际的时间和培养学生观察身边、关注客观世界的习惯两方面分析了采用该方法培养学生工程意识和工程能力的必要性,从客观物质基础、知识特征基础、方法论基础等三方面分析了该方法的可行性,最后着重介绍了在机械基础类课程教学中运用该方法的具体情况以及良好效果.多年来的实践证明,身边教学法是工程教育普遍适用的有效方法.
摘要:时变可靠性问题中存在大量不确定性参数,对其进行不确定建模及时变可靠性分析具有重要的工程意义.传统方法评估承受随机载荷作用的结构可靠性时,通常假定强度、刚度、阻尼等随机变量的分布参数是确定的,但是实际工程中很多情况难以给出分布参数的精确值.本文针对分布参数为区间的一类随机不确定性问题,提出了一种求解时变可靠性的区间PHI2方法(简称I-PHI2),可获得结构在设计周期内的时变可靠性区间.首先,针对分布参数为区间的不确定性问题建立时变可靠性分析模型;其次,采用区间分析方法确定随机变量和随机过程的区间分布参数,同时对其进行标准化处理;再次,推导了含区间参数的跨越率解析表达式,获得了跨越率的上下边界;最后,采用传统的时不变可靠性工具一次二阶矩方法进行求解,获得了结构时变可靠度指标和失效概率的区间.通过两个数值算例验证了I-PHI2方法的有效性.
[期刊论文] 张伟 刘杰 韩旭 谭柱华
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北大核心 CSTPCD CSCD CA EI CBST
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摘要:提出了一种通过给定的土中爆炸成腔毁伤效应确定炸点状态的计算反求方法.该方法将确定炸点状态的反问题转化为求解爆炸毁伤效应的计算值给定值误差函数最小的优化问题.在反求过程中,采用基于误差减小比率技术的多项式近似模型代替土中爆炸数值分析模型,以便提高反求效率.采用Tikhonov正则化方法克服反求过程中出现的病态问题.在此基础上,引入信赖域管理策略判断当前近似模型实际模型的逼近程度,以确定最优的反求向量.炸点状态反求结果实验结果的对比分析表明,该方法能够有效且稳定地通过给定的毁伤效应实现炸点状态的反求,这可为炸点状态的设计提供参考.
[期刊论文] 李威 曾志松 韩旭
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CA EI SA
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摘要:针对具有复杂弹性支承条件下的欧拉梁,建立其在切向力作用下的运动微分方程.采用广义微分求积法(GDQR)对微分方程在空间上进行离散,获得由动力方程组及边界条件组成的特征值矩阵方程,通过求解特征值矩阵方程来分析梁的稳定性.由计算结果可以发现:剪切系数对临界载荷的影响梁两端4个支撑弹簧的刚度组合关系密切,当两端各有一个弹簧刚度取无穷大时,剪切系数对临界载荷大小没有影响;随着剪切系数的变化,一端固支、一端弹性支承梁的失稳形式会发生突变.
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:比例边界有限元是一种只需在边界上划分网格且无需基本解的半解析方法,能有效处理应力奇异性和无边界问题.论文提出了一种比例边界有限元的二阶灵敏度分析方法,可以准确而高效地求解响应关于参数的二阶梯度.首先通过建立仅需右特征向量的哈密顿矩阵特征灵敏度分析方程,发展了一种改进的比例边界有限元一阶灵敏度分析方法;其次,进一步通过构建二阶哈密顿矩阵特征灵敏度分析方程,并对比例边界有限元系统方程进行一系列二次直接微分,提出了一种半解析形式的比例边界有限元二阶灵敏度分析方法.该方法被应用于线弹性裂纹结构的形状灵敏度分析和不确定性传播分析.最后,给出了两个数值算例验证论文方法的有效性.
[期刊论文] 姜潮 郑静 韩旭 张庆飞
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:提出了一种考虑相关性的概率-区间混合不确定性模型及结构可靠性分析方法,能够处理变量之间具有相关性的混合可靠性分析问题.分别针对概率变量,概率区间变量及区间变量定义了相关角的概念,用以定量描述变量之间的相关性;通过仿射坐标,将相关变量转换为独立变量;给出了其可靠性分析模型,并构建了一高效求解方法获得其可靠性指标和失效概率区间;最后通过分析两个数值算例,验证了方法的有效性.
[期刊论文] 伍乾坤 韩旭 刘杰 胡德安
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CBST
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摘要:基于直接求解系统方程的位移响应,提出了一种时域内动态载荷的识别方法.该方法从中心差分格式的有限元离散形式出发,进行分块矩阵变换,将载荷识别问题转化为一个虚构系统方程的响应求解问题.通过数值算例,用两种不同形式的载荷检验了该方法的识别能力,分析了有无零相位滤波器对识别结果的影响.结果表明:所提出的载荷识别方法在位移响应数据含有噪声的情况下,能有效稳定地实现载荷识别;且计算简单快捷,抗噪能力强,不需进行模态分解,不存在模态截取等问题.
[期刊论文] 姜潮 龙湘云 韩旭 刘杰
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:裂纹结构中存在大量不确定性因素,如裂纹长度、材料性质、外部载荷等,裂纹扩展路径的不确定性分析对研究随机裂纹结构损伤和断裂的力学特性并预测其性能及可靠性具有重要意义.论文提出了一种适应于混合载荷模式下随机裂纹结构的裂纹扩展路径分析方法.该方法考虑了裂纹长度、材料性质和外部载荷等的随机性,并通过蒙特卡洛方法对随机参数空间进行采样.采用比例边界有限元方法计算结构应力强度因子,进而模拟单次裂纹扩展路径.在此基础上,通过概率分析方法获得随机裂纹结构中裂纹扩展路径的统计特性.最后给出了两个数值算例验证了论文方法的有效性.
[期刊论文] 李源 韩旭 刘杰 姜潮
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:在热力学框架下,基于薄板假设,建立金属材料薄板试样在高周疲劳载荷作用下的热传导方程,将试样温度场数据和实时载荷信号导入,准确计算高周疲劳损伤相关的单个循环内耗散能.基于该方法,以316L不锈钢材料为例,通过实时监测试样不同应力水平下高周疲劳破坏全过程中耗散能的变化,拟合出耗散能-疲劳寿命曲线,呈现传统的应力-疲劳寿命曲线相同的规律;提出一种新的预测高周疲劳极限的能量法,确定的疲劳极限实验值相近.
[期刊论文] 姜潮 张哲 韩旭 白影春
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:提出了一种基于证据理论的结构可靠性高效求解方法.通过构造优化问题求解极限状态方程的非概率可靠性指标及设计验算点,并构造一辅助区域.通过辅助区域显著减少需要进行极值分析的焦元个数,并基于区间分析方法减少焦元上极限状态方程的计算次数,从而有效降低计算成本.数值算例及工程应用验证了该方法的有效性.
[期刊论文] 丁飞 韩旭 文桂林 张志勇
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北大核心 CSTPCD CSCD EI CBST
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摘要:通过灵敏度分析,揭示了诸物理参数对4自由度侧倾横摆线性载货汽车模型特征值的影响,从而得到对系统特征值影响最大的参数变量.运用线性矩阵不等式理论求得混合保性能控制器增益,建立了考虑不确定参数的混合H2/H∞保性能PI控制前轮主动转向模型.通过对控制前后名义参数和随机参数摄动下不确定模型的仿真分析,验证了该方法的鲁棒性及有效性.
[期刊论文] 张伟 韩旭 刘杰 杨刚
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:提出了一种基于正交试验设计的土中爆炸数值模型确认方法.结合相应物理实验数据,该方法将数值模型确认问题转化为确定影响数值计算结果的各因素及其水平最佳搭配的优化问题.采用正交试验设计作为优化手段,达到了用较少的试验次数获得各因素及其水平最佳搭配的目的.通过极差分析,研究了在不同确认准则条件下,各因素及其水平对土中爆炸数值模拟结果的影响.计算结果表明:分别以最小计算耗时和最高计算精度为确认准则时,网格尺寸是影响数值结果的主要因素;以两者综合评估为确认准则时,计算方法是影响数值结果的主要因素.该文提出的这种方法为复杂数值模型确认问题的研究提供了新的思路.
[期刊论文] 伍乾坤 韩旭 胡德安
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北大核心 CSTPCD CSCD
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摘要:提出了一种利用反射波和透射波响应反求陶瓷脆性材料动态材料本构参数的方法.通过数值模拟分析哑铃形试件在加载和测试中能有效地消除动态应力波的应力集中,从而得到有效的动态压缩强度,因此该文利用哑铃形得到的可靠反射波和透射波响应做反求输入信息.应用遗传算法,根据反射波和透射波响应反求材料本构参数,避免了应力波效应和应变率效应解耦的问题,不必分离结构响应和材料响应,从而快速地获取参数.
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