摘要：针对基于有限体积法的热-流耦合数值分析缺乏拓扑优化框架问题,建立了采用有限体积法的自然对流换热拓扑优化方法。建立了流体固体统一描述的自然对流换热数学模型,提出了基于有限体积法的自然对流求解方法;通过引入基于结构的离散化描述方法,搭建了结构的描述框架并构建了流体与固体间的材料属性插值模型;针对自然对流中增强散热能力与增强物质传输能力问题,提出了拓扑优化的数学模型,明确了设计变量、目标函数以及约束条件,建立了自然对流拓扑优化方法框架;通过3个算例,验证了提出的数学模型和求解方法,并与商业软件COMSOL进行了对比。结果表明:提出的自然对流求解方法与COMSOL计算结果相比,压力、速度、温度的数值误差均小于3%;对于增强散热能力问题,采用提出的拓扑优化方法获得的最高温度优于COMSOL结果。所提基于有限体积法的自然对流拓扑优化方法的可行性和有效性得到了验证。

摘要：为了对矩形钢管混凝土组合桁梁桥工程设计提供参考并助力该桥型的进一步推广应用,采用与试验结果相验证的有限元方法对矩形钢管混凝土连续组合桁梁主桁应力、混凝土桥面板应力、桥面板钢筋应力、核心混凝土应力、杆件屈服进程、杆件塑性变形进行失效全过程分析。基于截面塑性铰模型提出矩形钢管混凝土连续组合桁梁合理破坏机制;以截面刚度、承载力、结构是否发生合理破坏模式为评价指标,对桥面板配筋率、桥面板厚度、腹杆和弦杆壁厚比、弦杆内填混凝土强度等级等一系列设计参数合理取值范围展开研究。研究结果表明:桥面板配筋率合理取值宜为1.39%~2.31%;桥面板厚度对组合桁梁负弯矩区承载力影响更为明显;腹杆与弦杆壁厚比α的合理分布为0.667~1.0;中支点下弦杆、跨中上弦杆内填混凝土强度等级的提高对提升组合桁梁刚度和承载力效应更为显著。

摘要：文章研究了T-S模糊多项式奇异系统的滑模控制问题.针对被控制对象的T-S模糊多项式奇异模型,设计一种带有奇异矩阵的分段切换面的滑模控制器,并利用SOS技术和含有非正定项的分段李雅普诺夫函数,给出滑动模态广义耗散可容许的充分条件,设计滑模控制器使系统状态保持在切换面上.最后,通过一个数值算例证明所提方法的有效性.

摘要：为了提升高速公路路堑边坡的景观效益及安全价值,提出考虑驾驶人安全与视觉特性的路堑边坡景观优化思路。首先结合驾驶人视觉特性,以行车视距、注意力集中点和最深视野为参数,对高速公路视觉敏感度进行分区研究,得到高、中、低3级视觉敏感区空间范围。其次对路堑边坡进行景观比重研究,结合净区设置规范,进行净区和景观比重数值模拟计算,得到坡率为1∶8~1∶0.75的路堑边坡在6组坡高下满足净区设计规范之后的景观坡面占据高视觉敏感区的景观比重值。最后结合模拟结果提出路堑边坡优化建议,使其在保障驾驶安全的基础上实现景观效益最大化。结果表明:车速为80 km·h^(-1)时,高视觉敏感区宽37 m、高10 m,中、低视觉敏感区均宽119 m、高82 m;路堑边坡坡高为0.75 m时,坡率为1∶8~1∶7的边坡景观比重可以超过50%,坡高大于3 m时,缓于1∶1.5的路堑边坡坡长占据高敏感区的景观比重接近定值71%;坡高一定时,路堑边坡坡率越缓,越容易满足净区宽度设置要求,可在增强交通安全属性的同时提升边坡景观展示效率。

摘要：随着智能健康管理水平的提升,对传感装备及其测量精度的技术要求也在不断提高。针对低精度微型惯性测量单元的不足,设计一种可穿戴鞋式的足部约束行人自主惯性导航微系统,分析行人行进过程的足部运动特征,构造基于足部零速约束的滤波算法模型,实现行进过程中的自主导航误差连续反馈修正,研制相应的硬件集成微系统并实现算法片上解算输出。多边形路线的行走实验测试结果表明,引入零速修正后的导航算法误差为行走距离的1.6%,导航精度提升约两个数量级。

摘要：随着国家践行“双碳”战略和工业化建筑时代的到来,桥梁作为生命线节点工程正在向着装配化、工业化的方向大步迈进,而钢管混凝土组合桁梁桥作为一种高性能组合结构桥梁形式在承载性、承灾性及装配化等方面具有优势,融合“工业化建造”“绿色建材”理念是实现钢管混凝土组合桁梁桥绿色建造的有效手段。为此,从高传力体系、高承载力结构构造及高承载力节点构造等方面阐述了矩形钢管混凝土组合桁梁桥的构造优势,证明其是一种高承载性能桥梁结构形式,从高韧性与高经济性方面进一步论述了矩形钢管混凝土组合桁梁桥的优势所在,并就抗震性能、工程经济性与常规混凝土梁桥进行类比;而后从全预制件装配单元、预制件现场快速拼装角度阐述了矩形钢管混凝土组合桁梁的工业化建造理念,提出与快速拼装相适应的构造措施,并对具有绿色高强优点的碱激发UHPC混凝土应用于钢管混凝土组合桁梁桥进行了构思和设想;最后通过典型工程实践证实了钢管混凝土组合桁梁桥具有轻质高强、力流传递明确的显著特征和高效的装配建造性能。

摘要：节点作为组合桁梁桥的脆弱部位,设计参数的合理与桥梁整体结构的安全直接相关。由于节点受力性质与结构构造较为复杂,全桥整体分析不能得出局部区域的准确应力。传统的设计与优化方法没有考虑到节点局部受力以及对应的参数优化方法,且存在着优化效率和优化程度低的局限,为此提出一种基于响应面法的设计参数优化方法,该优化方法可较准确地估算出不同设计参数组合对应的优化目标值,相较于传统的有限元法可减小工作量,提高优化效率。以简支组合桁梁桥为案例,提取全桥有限元分析中节点受力并应用于局部建模受力分析中,根据受力分析选取关键设计参数作为设计变量对节点安全性、经济性进行参数优化,并通过有限元分析反证最终优化方案的合理性。结果表明:最终优化方案的各个优化目标均得到显著改善,其他受力指标也得到了较大优化。优化后的节点钢结构最大等效应力降低了14%,混凝土结构最大主拉应力降低了35%,最大主压应力降低了16%,结构变形量降低了2%,用钢量增加了2%,单目标函数优化了15%;所提出的响应曲面优化法可以减小在传统方法中由于多次试错、调整结构设计参数而产生大量建模分析工作,其优化结果相对于传统方法有着较高的优化精度和优化效率,为组合桁梁桥的节点优化提供参考。

摘要：近年来,伴随我国经济水平的稳步提升及教育改革的不断推进,党和国家愈发重视高等教育的落实和学生的素质培养情况。特别是关于美术、音乐等方面的艺术教育活动,因对学生综合素质的提升有非常重要的意义,所以已逐渐成为各个阶段的重点教学任务之一,注重培养学生认识美、感知美及创造美的艺术能力,进一步提升学生的审美趣味及审美标准。本文针对目前的大学美术教育发展现状,进而阐述几点提升学生审美观的可行性措施。

摘要：民用及国防工业领域对工程材料结构提出了更高的应用需求.单一材料结构越来越难以满足实际应用需求,通过人工复合结构实现超常单一及多物理性能的超材料设计已经成为材料结构应用的重要发展方向.本文基于传统的蜂窝夹层结构,在其内部引入波纹结构,并在面板和波纹上分别进行微穿孔形成微穿孔蜂窝-波纹复合声学超材料,在其优异力学承载基础上,实现了低频段的宽频有效吸声降噪.应用微穿孔板吸声理论和声阻抗串并联理论,建立了微穿孔蜂窝-波纹复合声学超材料的吸声理论模型;发展了考虑黏热效应的声传播有限元模型,通过数值模拟验证了理论模型的准确性,并数值计算了声波在超材料微结构内的黏热能量耗散分布,发现超材料能量耗散主要集中于微穿孔处的黏性边界层;进一步开展了超材料吸声参数和尺度设计参数的分析讨论,阐明了不同尺度设计参数对超材料吸声性能的影响规律.本文工作对兼具力学承载与吸声降噪的新型材料结构设计有重要的理论指导价值.

摘要：为了研究结构系统与设备系统的动力相互作用,设计并制作了1个由钢筋混凝土框架结构和钢结构单自由度振子组成的结构-设备耦合体系模型,并进行了振动台试验。试验测试了模型结构在不同地震波峰值加速度下的动力特性、位移反应和动应变。根据试验结果,分析了耦合系统的受力过程和破坏机理。采用ABAQUS进行有限元分析,分析了设备与结构不同质量比参数情况下,耦合模型和堆聚质量模型频率特性以及地震响应的差异。研究表明:在地震作用下会形成非线性结构-弹性设备的耦合体系;结构屈服后设备的动力放大系数小于屈服前的放大系数;耦合体系的计算频率小于堆聚质量体系的计算结果,地震响应大于集中堆聚体系,质量比越大,两者的差异也越大。