摘要：为了明确极区直立宽大结构局部冰压力幅值及压力面积曲线的影响因素,本文首先对ISO 19906规范中的局部冰压力计算方法进行了分析,发现其局限性较大。其次,基于离散元方法模拟不同海冰条件与多种尺度结构的相互作用,发现局部冰压力幅值随冰厚的增大而明显增大,随结构宽度的增大而减小;局部冰压力幅值及其标准差随宽厚比的增加而减小,表现出明显的尺寸效应。最后,采用方形区域平均法研究了冰厚和宽度两种尺寸因素对压力-面积曲线参数的影响,选取某种相似工况与ISO规范进行对比。验证了离散元模拟方法处理局部冰压力-面积曲线的合理性,可为平台的抗冰性能分析和结构设计提供一定依据和参考。

摘要：电磁阀、继电器等机电装置的动态性能快速仿真对研发设计非常重要.改进未磁饱和的直动式机电运动装置的磁路模型,并联合机构运动方程实现机电运动装置的快速仿真.与基于理想磁阻假设的常规磁路模型不同,改进磁路模型采用机构运动位移的3次多项式表示非饱和总磁阻,并通过上、下运动极限处静态磁力和电感仿真值标定多项式的4个待定系数,可更加准确地预测磁吸力和电感随运动位移变化.进一步联合改进的磁路方程与机构运动方程,得到改进的磁路-运动耦合模型,在Simulink系统中实现某电磁制动器和电磁阀的快速秒级仿真,可在保证计算精度的同时,大幅减少有限元仿真所需时间.

摘要：由于螺栓结构中存在复杂的微观特征,数值模型中无法避免的会引入不确定性。针对螺栓设计中参数不确定性量化问题,一种基于高精度模态综合法的螺栓连接组合结构随机模型更新方法被提出。首先考虑高阶剩余模态的影响,推导了适用于螺栓组合结构弹性交界面的高精度模态综合法;之后,在贝叶斯推理框架下,通过组合结构的自振频率和振型的概率分布,建立螺栓连接参数的后验概率密度函数,并借助DRAM(delayed rejection adaptive metropolis)抽样方法量化参数的不确定性。数值算例表明,针对各子结构之间自振频率差别较大的结构,与模态综合法相比,本研究方法在较少子结构模态参与的情形下,也可以保证良好的模型更新结果。

摘要：骨架层是柔性立管的最内层结构,主要用于抵抗深水外压荷载。骨架层截面形状复杂,尺寸参数繁多,这种特殊截面对骨架层临界压溃载荷的准确评估和优化设计提出挑战。本文建立了骨架层有限元模型,开展了非线性屈曲分析,并对比有限元仿真结果与实验结果,误差仅为6.93%。基于有限元仿真结果,建立了数据驱动的高精度代理模型预测骨架层临界压溃载荷,并对骨架层截面的关键参数进行灵敏度分析,发现厚度对骨架层临界压溃载荷起着决定性影响,贡献占比达64.55%。以骨架层最大临界压溃载荷和最小质量为优化目标,采用多目标粒子群优化算法对骨架层截面关键参数进行多目标优化,得到帕累托最优解集。根据3组应用工况得到对应3组最优截面参数,优化截面的代理模型预测临界压溃载荷和有限元仿真临界压溃载荷误差均小于3.00%,验证了预测结果的准确性。

摘要：中国空间站是我国研制的系统最为复杂的载人航天器,其中有效载荷支撑结构的高效轻量化设计是工程研制过程中遇到的技术难题.论文介绍了受晶体对称性启发的增材制造自支撑三维点阵结构设计方法,发展了基于蒙皮点阵一体化结构形式的移动可变形组件(MMC)拓扑优化方法,完成了面向增材制造的中国空间站某相机支撑结构的优化设计,该结构采用激光选区熔化成形(SLM)工艺制造,通过了力学试验考核,实现结构减重50%,基频提高35%,完成了基于MMC方法的蒙皮点阵一体化结构在我国载人航天领域的首次型号应用与在轨验证.

摘要：为了提高海洋柔性管缆线型设计效率,本文旨在探索一种考虑截面刚度的整体线型静态快速设计方法。柔性管缆服役之前需要进行线型设计,首先需要进行静态设计,分析柔性管缆在各位置下的形态及受力。针对海洋柔性管缆截面刚度进行整体线型静态快速设计,并对比不同水深条件下弯曲刚度对线型静态设计灵敏性的影响,分析结果表明:浅水线型静态设计时应当考虑柔性管缆弯曲刚度的影响,深水线型静态设计时可忽略弯曲刚度。水深为30 m时,与线性弯曲刚度算法计算结果相比,忽略弯曲刚度算法计算结果对悬链线型静态设计最大曲率的估计误差为52.7%,对缓波线型静态设计最大曲率的估计误差为21.1%。本文为海洋柔性管缆线型静态设计提供理论依据,对实际工程线型设计方法选择具有一定的指导意义。

摘要：在结冰海域,海冰往往是海洋工程结构的控制环境荷载,加装锥体能够有效降低冰力,避免海冰挤压破碎引起的结构自激振动现象。风电基础结构的抗冰锥体尺度较大,海冰与其相互作用的破坏形式及动力模型仍存在一定的不确定性。本文首先探讨了海上风电基础与导管架平台结构特性的差异;基于对冬季冰期内某风电基础结构的现场监测,明确海冰与锥体相互作用的破坏规律;依据实测的冰厚、冰速以及海冰破碎尺度等数据,分析海冰断裂长度与海冰厚度的统计关系,得到适用于风电基础结构锥体冰力周期模型;最后,采用修正的确定性冰力函数进行实测冰况下的结构冰振响应计算,并与实测的冰振响应数据比较。结果表明,海上风机属于一种柔性结构,海冰与风电基础锥体结构的相互作用主要产生弯曲破坏,修正的冰力周期计算模型适用于风电基础宽大锥体结构。

摘要：面向新工科创新拔尖人才培养,建设了材料力学课程专属的虚拟实验仿真范例库,尤其融入了火箭筒壳轴压稳定性分析与设计、冬奥滑雪头盔变刚度抗冲击设计等工程案例,构建了问题导引、交互、体验、反思为一体的信息化混合式学习场域,完善了材料力学科教融合工程化教学资源体系。该范例库基于Python语言建立了一系列标准构件及工程实例的建模与有限元分析参数化脚本,可实现典型工程结构的强度、刚度和稳定性有限元分析的自动实施与演示。在此基础上,本文还提出了材料力学课程全学习周期多元形成性评价体系,实现对学生新形势下学习状态与能力的诊断性评价,以促使学生合理制订学习规划并自主开展学习,使得虚拟实验技术的实际教学效果最大化。教学实践表明,该虚拟实验仿真范例库有利于培养学生工程创新能力,激发学生力学报国情怀,成为材料力学课程思政的重要载体。

摘要：目前,桁架结构稳定分析有两个理论:经典的特征值理论和几何非线性临界点理论。前者发展较早,在许多结构力学书中都有叙述。但是经过工程应用检验,它过高地估计了结构抗稳定的能力。后者是20年前提出的,提出者认为适用于所有的扁桁架。经过几年的研究,作者连续提出三个稳定理论:线性与非线性欧拉理论;非线性临界点-欧拉理论和两个计算方法,进行桁架结构的线性和非线性截面优化设计。经过理论研究和对前人文献中数值例题的计算和比较,发现特征值理论不符合实际,临界点理论只适用于大扁度的桁架,而不适用于一切扁桁架。研究结果提供了若干有用的结论,给出了各种稳定理论的适用范围,指出了国际文献中若干例题的正确和错误,补充了桁架结构的稳定分析理论,使之更为完整和实用了。

摘要：大型工程结构在强度设计时 ,考虑工作应力的同时还要计及自重应力。针对外载与自重共同作用下 ,现在的用离心力场模拟重力场获得自重应力的试验投资耗费大 ,技术复杂且难度大和不安全等缺点 ,本文按照结构相似的模型理论 ,导出这个问题具体的相似律和试验原理及方法 ;进行了典型实验验证。指出仅用一个模型试验 ,即不用离心力场模拟重力场的试验 ,就可以获得上述两种载荷共同作用下的应力分析结果。根据大型复杂空间工程结构模型自重影响不可忽视的特点 ,还用本文方法进行了桥梁工程结构的三维光弹性应力分析 ,并与有限元计算作了比较 ,二者符合良好。