摘要：连续体动力模型是连续参数化分析与健康监测基准校核的重要工具;缆-索的空间耦合性、各子系统间的内部自平衡性与弹性协调性,是制约空间索面自锚式悬索桥进行高精度自由振动连续体建模和求解的核心因素。该文拓展挠度理论至振动形态,推导考虑吊索拉伸效应的缆-索-梁空间耦合变形方程与考虑自平衡性的相容方程,建立可考虑吊索拉伸的自由振动连续体模型,并将其无量纲化以便于识别控制动力特性的特征参数。采用伽辽金方法将连续体模型转换为矩阵形式求解其模态频率与振型。分别利用文献的平行索面自锚式悬索桥算例与空间索面自锚式悬索桥有限元模型来验证该文方法的精确性与普适性,并对关键特征参数进行敏感性分析。研究表明:吊索相对弹性轴向刚度对主梁相对弹性抗弯刚度较为敏感,是否考虑吊索拉伸效应将影响高阶次模态频率,尤其影响反对称模态;空间索面倾角对模态频率影响微弱,高阶次频率基本不受其影响;主梁相对弹性抗弯刚度显著影响模态频率,且会导致模态交叉现象的产生,主缆弹性刚度仅对低阶次对称模态频率有轻微影响。综上,考虑吊索拉伸的连续体模型更为准确,既可对动力特性进行连续参数化分析,又可作为基准解析模型为初步设计、模型修正与损伤识别提供必要前置数据。

摘要：研究一类存在扰动的一维人群疏散系统的边界控制问题.以走廊中的人群动态为例,基于数量守恒定律建立人群动态模型;由非线性偏微分方程描述系统模型,并直接在分布参数的范畴内,设计Robin、 Neumann、Dirichlet三种边界控制律,用于控制行人在疏散过程中的移动方式,避免拥堵的产生;利用李雅普诺夫方法对边界控制律作用下的人群疏散系统稳定性给出详细证明,并通过一个仿真实例验证边界控制律的有效性.研究成果可以应用到生活中单入口单出口场所的人群动态管理.

摘要：基于连续体模型合理简化蛇形机器人的动力学方程,基于该动力学描述获得无侧滑条件下使机器人质心速度稳定的关节角度参数集.然后,通过分析侧滑概率与控制参数之间的关系,获得法向摩擦力有限时使质心速度稳定的控制参数.在实现质心速度稳定的基础上,基于连续体模型获得无侧滑时实现机器人速度跟踪的控制参数.最后基于上述理论值设计控制器,将上述理论值作为关节角度参数的初值,利用速度反馈对关节角度进行微调节,消除模型近似和环境差异带来的速度误差.基于Open Dynamics Engine进行仿真,仿真结果显示蛇形机器人质心速度能够跟踪期望速度,从而验证了所提方法的有效性.

摘要：为了提高水下机器人设计和制造的机械强度,提出一种基于连续体模型应力评估的水下机器人刚度强化设计方法。构造水下机器人刚度强化评估的应力学结构模型,分析机器人刚度强化加工的控制约束参量,采用连续体模型应力评估方法进行水下机器人的刚度加工机械设计的荷载力学分析,实现机器人解耦构型的机构耦合度、运动灵巧度、方位特征、构件应力以及屈服强度等参量的解耦运算,得到机器人机械结构优化构型的位置正解,通过应力评估和结构解耦性设计,提高水下机器人的水下抗载荷能力和强度。仿真结果表明,采用该方法进行水下机器人刚度强化设计,机器人的机械弹性载荷较高,水下应力载荷和抗压能力得到提升,对机器人机械设计的构型优选和加工工艺改进具有较好指导价值。

摘要：针对电力系统连续体建模过程中发电机参数分配存在的复杂性较大的问题,提出了一种基于最短路径的连续体模型参数分配方法。该方法首先通过摇摆方程将传统离散系统连续化,并根据本文设计的算法计算得到存在扰动的发电机到剩余发电机的所有路径,选取扰动传播的最短路径,并将发电机惯性常数平均分配到各最短路径。每条最短路径上再采用高斯分配法将分配得到的参数进行再次分配,给出了参数分配过程中的准确表达式。通过对NewEngland10机39节点标准数据集进行算例仿真可知,从扰动源出发到各发电机的传播路径数量庞大,参数分配复杂度很大。通过选取各对应的9条最短路径进行参数分配,大大降低了参数分配的计算复杂度,同时使得对整个系统的分析和描述更加准确。

摘要：根据环状支撑桁架结构组成特点描述了环状桁架单元,给出了变形假设条件,并基于梁模型得到了环状桁架等效多边形结构。计算了等效多边形单元及其对应外接圆环单元的动能和应变能,利用能量等效原理分别推导了等效多边形结构和其外接圆环结构的弹性模量与密度之间的关系表达式,从而计算得到了两者频率比表达式,综合利用有限元和理论方法对比了等效多边形结构和对应圆环结构的低阶振型和频率。研究结果表明,当单元数目大于30后,采用连续体降阶圆环模型简化等效多边形结构对环状支撑桁架结构进行动力学分析是合理的。

摘要：目的针对不同结构耦合肌肉主被动行为无法考虑肌肉组织连续介质力学特性的问题,提出运用被动与主动耦合在同一个本构方程的方法,构建骨骼肌连续介质超弹性主被动本构模型。方法为标定被动本构模型参数,给出单轴拉伸实验方法及条件,并通过理论推导,介绍利用试验数据求解被动模型参数的具体方法。为验证主动模型的有效性,以实例对模型进行验证。结果模型预测曲线与实验输出应力拉伸比曲线具有较好的一致性,在相同应变下的情况下,被动应力和总应力最大误差仅为20、40 kPa。结论该连续介质超弹性本构模型能较好模拟骨骼肌的主被动行为,从而有利于下一步人体肌肉的建模与仿真。

摘要：针对一类存在扰动的一维人群动态系统,在扩散系数及边界条件系数未知的情况下,设计自适应边界控制律来控制人群向设定的方向平稳疏散.借助李雅普诺夫稳态判据对自适应边界控制律作用下的人群动态系统的稳定性给出了详细的证明.系统的建模及稳定性的证明均在分布参数系统的范畴内完成,避免了模型降阶方法引起的误差的产生.通过一个仿真实例,对比人群动态系统在未施加外部控制, Robin边界控制及自适应边界控制三种情况下,当扩散系数取不同数值时,人群密度的演化情况,验证了自适应边界控制律的有效性.

摘要：为了提高船体在冲击载荷作用下的刚度和强度,从而应用在船体的强化设计中,研究冲击载荷作用下船体变形的数值模拟方法,提出基于连续体模型应力评估的船体变形的数值模拟模型,进行船体变形的应力屈服力学分析,建立在冲击荷载下的船体变形的延性断裂行为学模型,采用断裂韧度的规则化测试方法进行船体变形的数值模拟,结合连续体模型应力评估方法进行船体变形的机械强度分析和屈服响应评估,实现船体变形关联约束参量的准确评估和数值模拟。仿真测试表明,采用该方法进行冲击载荷作用下船体变形的数值模拟的精准度较高,通过准确模拟船体变形应力参数进行机械强度设计,改善船体抗冲击载荷能力。

摘要：近年来，以计算材料科学为基础，试错性材料设计法正在向理论性材料设计法迈进，并且已进入实用化的新阶段。相场法（phase-fieldmethod，以下简称PF法）是基于连续体模型，研究材料组织形成过程现象的一种模拟方法。日本名古屋工业大学小山敏幸介绍了PF法的计算要点，并以钛合金为对象举例加以说明。