摘要：针对低慢小飞行器在综合处置中威胁环境复杂、多学科关键技术交互密切等现状,引入美国国防部体系架构框架(Department of Defense Architecture Framework,DoDAF)对低慢小飞行器综合处置体系进行顶层设计。对其视角视图进行“补充、裁剪、融合”,定义了各视角的建模顺序及各视角下视图的建模方法,形成一套面向各类复杂体系分析与设计问题完备的构建方法及一套体系架构快速设计方法。并以一种新型多元载荷协同作战的低慢小飞行器综合处置体系进行建模与仿真,验证了该方法能为低慢小飞行器的综合处置作战提供系统全面的描述和可靠的概念模型支撑、该模型可为作战体系架构设计与装备技术发展提供牵引。

摘要：以“基础力学教学的基本问题研修班(第3期)”为背景,探讨了理论力学的教学方法和科学性。文章由3部分组成:第一部分概述了研修班的课程设置和亮点,包括名师示范课、知识串讲和力学竞赛漫谈。第二部分探究了理论力学的科学严谨性,以及力与力学的起源。第三部分阐述研修班课程试讲环节的教学设计,采用BOPPPS模式,即bridge-in(引入)、objective(目标)、pre-assessment(前测)、participatory learning(参与式学习)、post-assessment(后测)和summary(总结),并评价了BOPPPS模式在理论力学教学中的优势和效果。文章旨在为理论力学的教育教学提供一些有益的启示和参考。

摘要：乡村住宅节能是城乡建设领域实现节能减排的重要途径之一,但在追求能耗降低的同时会出现舒适性降低、投资成本增加等衍生问题,因此需要考虑多目标条件下的建筑设计模式研究。基于MOBO优化软件、NSGA-Ⅱ优化算法、EnergyPlus模拟引擎和多属性决策方法,建立多目标优化导向的建筑设计模式构建流程及方法。并以西北寒冷地区乡村住宅为例进行应用分析,选择建筑能耗、室内热舒适性和投资成本作为优化目标,建筑形态参数、围护结构参数和室内热环境参数作为优化变量,最终得出兼顾不同目标导向需求的优化设计模式及技术模板。结果表明:全局综合性能最优方案的建筑节能率为54.0%、平均预测不满意百分率(APPD)提升率为57.6%、初投资成本增额182.40元/m^(2),与单目标优化得出的解相比,多目标优化能够通过权衡不同目标性能之间的矛盾得出更具可行性的方案,可为西北寒冷地区乡村住宅优化设计提供参考。

摘要：在航空、航天、武器和能源等领域的结构件经常会受到小载荷(小能量)的重复冲击,不同于大能量的单次冲断和常规准静态疲劳,这种载荷形式被称为冲击疲劳.冲击疲劳性能的评估需要依赖科学有效的冲击疲劳试验结果.多年来,受到基于能量法的冲击疲劳试验方法的限制,冲击疲劳试验结果在结构设计和性能评估方面的工业应用十分有限.因此,本文首先基于对冲击疲劳试验方法的发展历程的简要回顾,肯定了基于Hopkinson杆原理的应力波法的优越性,明确了冲击疲劳试验中普遍存在的非恒幅加载的问题.同时,提出了几种基于Hopkinson杆原理的冲击疲劳加载技术,并通过试验验证技术的可行性,重点关注是否存在二次加载引起的非恒幅加载问题.最后,采用经典的分离式Hopkinson压杆技术开发了一套可实现恒幅加载的动态剪切疲劳试验方法,实现了对TC4钛合金的冲击疲劳性能测试,从而验证了新方法的有效性和可行性.

摘要：为了表征2D-C/SiC复合材料的面内剪切行为,考虑基体开裂、界面脱粘、纤维桥连弯曲等损伤机制,提出宏细观两尺度下的含损伤体元模型;引入热失配应力的影响,在分别表征卸载弹性应变和残余应变的基础上,建立材料的温度相关面内剪切本构模型。开展室温单调加载和加卸载面内剪切实验,发现残余应变和弹性应变均随剪应力的增大逐渐增大,而卸载模量随剪应力的增大持续减小。将模型用于2D-C/SiC复合材料剪切行为的模拟,结果表明:模型对于弹性应变、残余应变、卸载模量和整体应力-应变曲线的预测值均与实验数据吻合,验证了分析模型的合理性与准确性;在此基础上,给出2D-C/SiC复合材料在不同温度下的面内剪切应力-应变关系曲线,为热结构设计提供参考。

摘要：在工程应用中,增材制造材料及结构的力学和承载性能至关重要。为适应工程力学专业人才的行业需求,课题组将激光增材制造技术引入实验教学,并设计了激光熔覆修复镍基高温合金小试样的拉伸实验项目。通过激光熔覆修复高温合金小试样制备、基于DIC非接触全场应变测量的小试样拉伸实验以及拉伸断裂机理分析等步骤,学生可以掌握激光熔覆技术原理及其修复高温合金力学性能的评估方法。基于该项目,课题组开展了工程力学专业的创新实验教学,并结合大学生创新创业训练计划,有效提升了学生的实践创新能力,取得了良好效果。

摘要：类比是重要创新思维方式,能发挥类比思维教育价值,强化学生类比思维训练,有助于创新人才培养。本文以黏弹性力学和广义热传导教学模块为抓手,展现类比思维教学法在连续介质力学课程运用的设计案例。首先,基于力学弹性单元和黏性单元,采用串并联方法,推导黏弹性力学Maxwell模型和Kelvin-Voigt模型。其次,给出广义热传导Cattaneo-Vernotte模型和Green-Naghdi模型,介绍Green-Naghdi模型热位移概念的起源。随后,通过类比方法引入热学“弹性”单元和“黏性”单元,运用串并联方法实现Cattaneo-Vernotte模型和Green-Naghdi模型的重构,澄清黏弹性力学和广义热传导各模型间的对应类比关系。最后,分析热学基本方程与力学基本方程的差异,指出:对研究对象间差异性的关注也是基于类比方法启发创新思维的重要手段。

摘要：传统概率地震需求分析普遍采用对数正态分布假定,且大多基于固定阈值衡量结构性能极限状态,这些简化方法很多时候与实际存在较大偏差。提出基于高斯混合模型(Gaussian mixture model,GMM)的概率地震需求分析法。利用多维性能极限状态方程衡量结构破坏程度。基于增量动力分析法(increment dynamic analysis,IDA)计算结构工程需求参数(engineering demand parameter,EDP),基于IDA曲线斜率划分结构阈值。不采用对数正态分布假定,利用GMM分别建立EDP和阈值的概率密度函数,将传统概率地震需求分析的三重积分拓展到五重积分,充分考虑阈值的随机性。利用蒙特卡洛(Monte Carlo,MC)法求解,得到结构需求年平均超越概率。分别建立某钢筋混凝土框剪和框架结构作为研究对象,以最大层间位移角(maximum inter-story drift ratio,MIDR)、最大层加速度(peak floor acceleration,PFA)作为EDP。研究表明:阈值具有较强的随机性,并且会随着破坏程度的提高而提高,忽略阈值随机性会导致结果出现较大偏差;与传统对数正态分布假定相比,基于GMM所得结构需求年平均超越概率偏小,对数正态分布假定会得到不准确的评估结果。

摘要：考虑了结构多维性能极限状态的模糊不确定性,建立基于模糊失效准则的概率地震风险分析方法。综合考虑结构和非结构构件的抗震性能,建立多维性能极限状态方程。选择三种隶属函数描述极限状态的模糊性,包括降半梯形分布、降岭型分布和二次抛物型分布,基于地震烈度概率模型,建立基于模糊失效准则的概率地震风险分析表达式。基于SAP2000建立RC框剪结构模型进行分析。研究表明:基于二次抛物型分布的年平均超越概率会随着隶属区间的扩大而减小,而基于降半梯形分布和降岭型分布的年平均超越概率会随着隶属区间的扩大而增大;若隶属区间相同,三种隶属函数的年平均超越概率,从大到小依次为降半梯形分布、降岭型分布、二次抛物型分布;忽略不同工程需求参数性能极限状态的相关性会使年平均超越概率偏低。

摘要：本文不对工程需求参数(EDP)的分布类型进行人为假定,提出基于多元相关核密度估计的概率地震需求分析法。在带宽矩阵和多元高斯核函数中分别引入相关系数,并分别采用三种相关系数描述相关性,将传统核密度估计拓展到可以考虑随机变量相关性的多元核密度估计。基于SAP2000建立某钢筋混凝土框剪结构,选择最大层间位移角、最大层加速度衡量多维性能极限状态。在不同峰值地面加速度(PGA)下建立基于多元相关核密度估计的概率地震需求模型,并给出基于蒙特卡洛(MC)模拟的地震需求公式,得到结构需求的年平均超越概率。采用传统基于多维对数正态分布假定的地震风险概率法和不考虑EDP相关性的核密度估计进行对比,研究表明:与传统的多维对数正态分布假定相比,基于相关多元核密度估计的结构需求年平均超越概率偏大,而不考虑相关性的多元核密度估计所得年平均超越概率偏小;不同相关系数会影响到年平均超越概率的大小,其中Pearson相关系数影响最大,Spearman相关系数次之,Kendall相关系数最小。