摘要：天然纤维增强材料(NFRC)在潮湿环境下会不可避免地出现吸湿老化行为,严重影响该类材料和结构的稳定性。为分析该问题,本文引入非线性前屈曲效应,提出了一种适用于NFRC截断圆锥壳屈曲问题的精确分析方法。首先,基于Donnell壳体理论推导了NFRC圆锥壳的屈曲控制方程。其次,采用伽辽金法求解非线性轴对称前屈曲变形,并在此基础上进一步求解获得高精度的临界屈曲载荷以及解析的屈曲模态。最后,通过与已有文献和数值仿真对比,验证了本文方法的精确性,并分析了纤维参数和吸湿老化效应参数对NFRC截断圆锥壳屈曲行为的影响。本文的研究结果有望为该类NFRC截断圆锥壳的抗屈曲设计提供理论基础。

摘要：为了研制超大型真空爆炸焊接容器,探索覆土真空爆炸容器内的冲击载荷及结构动态响应,设计了一座可以满足实验需要的0.55 m^(3)小型真空爆炸容器,在其内部开展了一系列真空爆炸实验;应用AUTODYN有限元应用程序,对真空爆炸实验进行了数值模拟分析,深入探索了冲击波在容器内部的传播规律、冲击载荷分布状态、结构动态响应以及覆土厚度对平板结构消振作用的影响等问题。实验和数值模拟结果表明:爆炸容器内冲击载荷时程曲线的第2次脉冲峰值明显高于第1次脉冲峰值,且冲击波的叠加和反射总是发生在封盖内壁;随着容器内部真空度的不断下降,冲击载荷的峰值也被明显削弱;容器封盖的动态响应分为阶跃上升、脉冲随动、惯性滞后和静压稳定4个发展阶段;随着真空度的下降以及覆土厚度的增加,爆炸容器的动态响应逐渐被削弱。降低容器内部环境压力和增加覆土厚度均可削减爆炸容器的受迫振动,可为超大型真空爆炸容器的结构设计提供参考。

摘要：针对海洋平台系泊系统疲劳可靠性分析中特殊尾部特征带来的求解精度问题,开展了基于安全裕度变量极端轻尾特征的系泊系统疲劳可靠性蒙特卡洛方法研究,评估系泊缆的疲劳失效概率与安全服役寿命。该方法通过引入Weibull尾部系数对安全裕度的尾部特征进行定量评估,实现了对经典增强蒙特卡洛方法的修正,适用于具有极端轻尾特征的安全裕度情况。对某半潜式平台的系泊系统进行疲劳可靠性分析,比较了该方法与经典EMC方法和Hermite模型的性能。结果表明,该方法预测准确、稳定,具有更高的可靠度且数值模拟次数少,时间成本低,这项研究可为海洋工程结构物的可靠性设计与评估提供有益指导。

摘要：目的随着骨病和创伤的增加,骨支架被广泛应用于骨科领域的骨组织修复和再生。受到设计与制造的限制,大多骨支架都会产生植入后应力集中、应力遮挡等问题。因此,如何设计出与天然骨组织性能相似的骨支架以完美解决骨缺损修复问题仍具有一定的挑战性。方法本文结合深度学习和遗传算法反向设计出了仿调幅分解(spinodoid)超材料仿生骨支架。采用数值均一化方法计算出spinodoid超材料刚度矩阵以生成深度学习所需要的数据集。利用神经网络建立结构设计参数与刚度矩阵参数的映射关系。训练好的神经网络和遗传算法结合进行骨支架的反向设计。结果Spinodoid超材料骨支架具有良好的各向异性力学性能,其弹性模量与人体骨组织非常相似,骨支架刚度参数与目标骨组织相比的最大误差仅为4.57%,这能有效减少植入后的应力遮挡等问题;新型骨支架具有良好的可生产性,采用选择性激光熔融技术制造出来的样品在扫描电子显微镜下呈现出了较高的打印质量。结论通过结合深度学习和遗传算法反向设计出的新型结构具有良好的力学性能和可生产性,能促进骨细胞的生长和再生,可在医疗植入物和骨修复等生物医学工程领域发挥重要作用。因此,本研究可为骨支架设计开辟一条新的道路。