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复合材料C型柔性杆准静态卷收力学性能分析及优化设计
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作者 叶红玲 王星运 +3 位作者 宋修营 金辰昊男 孙天峰 武海生 《北京工业大学学报》 北大核心 2026年第1期13-21,共9页
复合材料C型柔性杆展开结构(C型杆)由于其质量轻、结构简单和折展比高等特点,已广泛应用于宇航空间领域。该文以C型杆为研究对象,采用显式动力学分析方法,对其进行准静态仿真分析,研究卷收过程的力学性能,并提出了一种复合材料C型杆的... 复合材料C型柔性杆展开结构(C型杆)由于其质量轻、结构简单和折展比高等特点,已广泛应用于宇航空间领域。该文以C型杆为研究对象,采用显式动力学分析方法,对其进行准静态仿真分析,研究卷收过程的力学性能,并提出了一种复合材料C型杆的优化设计方法。研究了C型杆截面半径、截面圆心角、杆长等几何参数对卷收最大应变能、一阶固有频率、最大应力等力学性能的影响规律。基于响应面方法,建立了以结构应变能和一阶固有频率最大为目标,以最大应力为约束,以几何参数为设计变量的多目标优化模型,并采用遗传算法进行求解,获得可行解分布和最优解,研究结果对于提高空间展开结构的力学性能和优化设计具有重要的理论意义。 展开更多
关键词 复合材料 C型杆 准静态卷收 力学性能 响应面法 多目标优化
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破片长径比对液舱侵彻特性影响的数值研究
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作者 吴蒙蒙 侯海量 +4 位作者 吴菁 李典 杨少红 李永清 黄方 《振动与冲击》 北大核心 2026年第1期196-205,224,共11页
针对舰船防护结构在遭受鱼雷接触爆炸时产生的异形破片问题,开展了不同长径比(λ=L/D)破片侵彻液舱特性的数值分析,研究了不同长径比破片在等动能条件下侵彻液舱结构的动态过程,并进一步分析了破片密度、初速度和长径比对液体中冲击压... 针对舰船防护结构在遭受鱼雷接触爆炸时产生的异形破片问题,开展了不同长径比(λ=L/D)破片侵彻液舱特性的数值分析,研究了不同长径比破片在等动能条件下侵彻液舱结构的动态过程,并进一步分析了破片密度、初速度和长径比对液体中冲击压力波峰值的影响规律。结果表明,在相同速度下,随着λ的增大,最大空腔直径显著减小,最大空腔直径与弹体直径的比值与λ呈正指数相关,破片速度衰减系数与λ呈负指数相关。液体中初始冲击压力波峰值与破片密度和初始速度呈正指数相关,与λ呈负指数相关。总结和分析了破片长径比和初始速度对水锤冲击现象各阶段的影响。 展开更多
关键词 长径比 破片 液舱 数值研究
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变角度纤维复合材料多孔板的屈曲问题研究
3
作者 张宁 徐志军 +2 位作者 刘亚威 陈晓东 聂国隽 《力学季刊》 北大核心 2026年第1期133-147,共15页
本文基于经典层合板理论,借助等几何分析法和有限胞元法,针对不同开孔形状、开孔尺寸和开孔数量的变角度复合材料多孔层合板的屈曲问题进行了研究.并与现有文献或有限元结果进行对比,验证了此方法处理变角度复合材料多孔板屈曲问题的收... 本文基于经典层合板理论,借助等几何分析法和有限胞元法,针对不同开孔形状、开孔尺寸和开孔数量的变角度复合材料多孔层合板的屈曲问题进行了研究.并与现有文献或有限元结果进行对比,验证了此方法处理变角度复合材料多孔板屈曲问题的收敛性和正确性.进一步,对多种边界条件和纤维路径下含单孔或多孔的变角度纤维复合材料层合板进行了参数化屈曲分析.结果表明,合理的纤维铺设角度可以显著减少由于开孔造成的屈曲性能损失. 展开更多
关键词 变角度复合材料 经典层合板理论 开孔板 屈曲 等几何分析 有限胞元法
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基于能量耗散极大化的疲劳分析方法
4
作者 何旭 李明航 +1 位作者 李彬 陈无凡 《力学季刊》 北大核心 2026年第1期190-200,共11页
疲劳破坏是工程结构中最为常见且危害性极大的失效形式之一,传统的疲劳预测方法中损伤变量的选取往往具有较强的唯象性,缺乏物理机制的探讨,需要进一步的研究.本文从材料的能量演化特征分析出发,通过构建热力学自洽的本构方程计算出材... 疲劳破坏是工程结构中最为常见且危害性极大的失效形式之一,传统的疲劳预测方法中损伤变量的选取往往具有较强的唯象性,缺乏物理机制的探讨,需要进一步的研究.本文从材料的能量演化特征分析出发,通过构建热力学自洽的本构方程计算出材料受到外载作用下实时的机械耗散率.根据耗散具有非负的特性,用之表征损伤的累积,通过一套不含损伤内变量的本构模型,在描述材料应力应变演化的同时量化损伤,预测寿命.以TA19钛合金为研究对象,基于四种不同孔径的片状试件(Bore Hole Plate Specimen,BHP),在535 MPa、应力比10∶1的非对称三角波载荷下开展了系统的有限元模拟与实验对比.结果表明,本文方法不仅能够准确捕捉缺口根部的应力集中与塑性演化过程,而且其预测的疲劳寿命与实验数据高度吻合,误差控制在工程可接受的两倍分散带范围内.此外,模拟结果还揭示出机械耗散在疲劳过程中呈现单调递增的趋势,进一步验证了其作为损伤度量的合理性与稳定性,为疲劳损伤量化分析与寿命预测提供了一种新型思路与方法. 展开更多
关键词 疲劳 本构关系 热力学 耗散 损伤
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增强型内凹蜂窝结构的压缩力学性能研究
5
作者 王曦晨 王树青 +2 位作者 郑泽鹏 陈琪 岳雯 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第2期138-152,共15页
针对传统蜂窝结构因高孔隙率导致的强度不足问题,本文通过在传统内凹蜂窝结构中嵌入双菱形增强结构,提出了一种新型增强型负泊松比蜂窝结构,以提升蜂窝结构的压缩力学性能。本研究基于单位载荷法建立了增强内凹蜂窝结构等效参数的理论模... 针对传统蜂窝结构因高孔隙率导致的强度不足问题,本文通过在传统内凹蜂窝结构中嵌入双菱形增强结构,提出了一种新型增强型负泊松比蜂窝结构,以提升蜂窝结构的压缩力学性能。本研究基于单位载荷法建立了增强内凹蜂窝结构等效参数的理论模型,采用有限元方法研究了增强型负泊松比蜂窝结构胞元的等效泊松比及等效弹性模量,并与理论模型结果进行对比,验证了模型的准确性。还分析了增强型负泊松比蜂窝结构在压缩载荷下的能量吸收特性和变形模式。研究结果表明,由于菱形结构的支撑作用,增强型负泊松比蜂窝结构在保持结构负泊松比特性的同时,刚度和吸能性能均得到显著提升,具体表现为增强结构的平台应力和结构总吸能相较于传统内凹蜂窝结构分别提高了75.1%和45.5%。本文的研究表明,通过合理的结构设计可以有效提高结构力学性能,对负泊松比结构的设计及优化具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 蜂窝结构 负泊松比 力学性能 变形模式 能量吸收
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等几何拓扑优化高效隐式过滤方法
6
作者 朱浩然 谢贤达 +1 位作者 杨奥迪 王书亭 《机械设计与制造》 北大核心 2026年第2期227-232,共6页
现有等几何拓扑优化隐式过滤方法的基函数空间具有非单元一致性的性质,导致每个参数单元的基函数值及其索引均需计算和保存,从而使得过滤所需内存较大和计算耗时较长的问题。针对上述问题,提出了一种基于Bernstein基函数的等几何拓扑优... 现有等几何拓扑优化隐式过滤方法的基函数空间具有非单元一致性的性质,导致每个参数单元的基函数值及其索引均需计算和保存,从而使得过滤所需内存较大和计算耗时较长的问题。针对上述问题,提出了一种基于Bernstein基函数的等几何拓扑优化NURBS高效隐式过滤方法。首先基于Bernstein基函数、Bézier提取算子和B样条基函数的有理形式进行NURBS基函数的等价表达。随后进行NURBS参数化所表达的等几何拓扑优化设计变量场的重映射,进而实现基于Bézier提取矩阵对NURBS控制点传统隐式过滤方法和灵敏度分析的重构。最后,对该NURBS高效隐式过滤方法与传统NURBS过滤方法进行二维和三维数值算例对比。数值结果表明:研究提出的高效隐式过滤方法可以在更短的计算时间和更少的内存占用得到与NURBS隐式过滤方法相同的优化结果和优化过程,实现了传统NURBS隐式过滤方法的等价替换和数据结构的优化。 展开更多
关键词 CAD/CAE一体化 等几何拓扑优化 BERNSTEIN基函数 Bézier提取算子 NURBS隐式过滤
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具有弹性介质的准晶多层梁的力学行为研究
7
作者 温博 孙托娅 郭俊宏 《固体力学学报》 北大核心 2026年第1期66-82,共17页
本文研究了嵌入弹性介质中的一维六方准晶层合梁的屈曲、振动与弯曲行为.基于建立的准晶层合梁模型,结合伪Stroh型公式与传递矩阵法,推导了简支边界条件下,梁处于不同弹性介质支撑位置(嵌入介质中或位于介质上)时的临界屈曲载荷、固有... 本文研究了嵌入弹性介质中的一维六方准晶层合梁的屈曲、振动与弯曲行为.基于建立的准晶层合梁模型,结合伪Stroh型公式与传递矩阵法,推导了简支边界条件下,梁处于不同弹性介质支撑位置(嵌入介质中或位于介质上)时的临界屈曲载荷、固有频率、弯曲变形位移及应力的一般解.通过与既有研究成果对比,验证了所建模型及求解方法的准确性.通过数值算例,系统探究了高跨比、铺层顺序及弹性介质参数对一维六方准晶层合简支梁临界屈曲载荷、固有频率与弯曲变形的影响规律.研究结果表明:嵌入弹性介质中的梁,其固有频率和临界屈曲载荷均高于位于弹性介质上的梁;当外层准晶具有较高弹性常数时,梁的固有频率与临界屈曲载荷均显著提升;弹性介质参数和铺层顺序对梁的力学性能具有显著的调控作用.本研究所得一般解可为层合梁结构的数值模拟与实验研究提供理论依据. 展开更多
关键词 准晶多层梁 弹性介质 振动 屈曲 弯曲
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基于RBF增强直接概率积分法的板壳结构随机屈曲分析
8
作者 王超凡 周焕林 王选 《航空学报》 北大核心 2026年第3期199-208,共10页
板壳结构作为航空航天、船舶、建筑等工程领域的关键承载组件,其屈曲稳定性直接决定整体结构的安全性与可靠性。然而,材料属性离散性等因素显著影响屈曲临界载荷的分布特性,传统确定性分析方法难以准确量化此类随机影响。为此,提出一种... 板壳结构作为航空航天、船舶、建筑等工程领域的关键承载组件,其屈曲稳定性直接决定整体结构的安全性与可靠性。然而,材料属性离散性等因素显著影响屈曲临界载荷的分布特性,传统确定性分析方法难以准确量化此类随机影响。为此,提出一种径向基函数(RBF)增强的直接概率积分法(DPIM),用于高效求解板壳结构在多重随机变量作用下的屈曲临界载荷概率特性,为随机屈曲不确定性量化评估提供理论依据。通过RBF构建屈曲临界载荷与随机变量之间的高精度显式代理模型,有效减少原始直接概率积分法中实施耗时的屈曲有限元分析的计算代价。数值算例中将径向基函数增强的直接概率积分法与原始直接概率积分法、蒙特卡洛模拟方法进行对比,结果表明提出的方法在保持精度损失可控的同时,能显著提升计算效率。 展开更多
关键词 板壳结构 屈曲分析 直接概率积分法 径向基函数 随机力学
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面向异形结构的共形点阵变密度调控设计方法
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作者 罗玮 冯少军 +3 位作者 郝鹏 霍泽凯 高勇 焦世坤 《应用数学和力学》 北大核心 2026年第1期1-14,共14页
针对异形承载结构中存在的共形点阵建模填充复杂、大规模单胞导致设计变量激增、优化困难的问题,提出了一种基于函数描述的共形点阵变密度调控设计方法.通过发展基于网格变形的共形点阵参数化建模方法,可实现异形结构的点阵快速填充;进... 针对异形承载结构中存在的共形点阵建模填充复杂、大规模单胞导致设计变量激增、优化困难的问题,提出了一种基于函数描述的共形点阵变密度调控设计方法.通过发展基于网格变形的共形点阵参数化建模方法,可实现异形结构的点阵快速填充;进一步提出了基于分段三次Hermite插值多项式的点阵单胞尺寸调控方法和基于代理模型的点阵杆径调控方法,可实现点阵的精细调控和设计变量降维;在此基础上,建立了基于自适应更新动态代理模型的点阵结构优化设计框架,实现了点阵调控参数的快速优化设计.通过两个工程算例开展了算例验证,包括火箭有效载荷适配器应变能优化、飞行器异形承载舱段结构屈曲优化,综合计算结果表明了所提方法对于不同问题的有效性. 展开更多
关键词 异形结构点阵填充 共形点阵建模 变密度调控设计 代理模型优化
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超弹性NiTi形状记忆合金的新型蜂窝结构变形行为研究
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作者 李润佳 于超 《四川轻化工大学学报(自然科学版)》 2026年第1期24-34,共11页
提出一种基于超弹性NiTi形状记忆合金(SMA)的新型反四手性构型蜂窝结构,与传统反四手性蜂窝结构通过直线形韧带连接相邻刚性节点的设计不同,该结构采用圆弧形与椭圆弧形韧带优化节点连接方式。为系统探究其变形行为,本文结合实验测试与... 提出一种基于超弹性NiTi形状记忆合金(SMA)的新型反四手性构型蜂窝结构,与传统反四手性蜂窝结构通过直线形韧带连接相邻刚性节点的设计不同,该结构采用圆弧形与椭圆弧形韧带优化节点连接方式。为系统探究其变形行为,本文结合实验测试与有限元分析方法,重点研究载荷水平与几何参数对结构力学响应的调控规律。实验结果表明,该新型结构具备优异的大变形能力与负泊松比特性,最大峰值位移可达结构段长度的50%;韧带外圆弧半径与韧带宽度作为关键几何参数,对结构力学性能具有显著影响。理论研究层面,通过耦合应力诱导马氏体相变与塑性变形机制,建立NiTi SMA的三维宏观本构模型,编写ABAQUS用户自定义材料子程序(UMAT)完成模型的有限元移植,并基于该模型对新型结构开展数值模拟。对比分析显示,有限元预测结果与实验数据具有良好一致性,验证了该数值模型描述和预测新型结构的力学响应的准确性,可为新型结构的工程设计与性能优化提供可靠的理论支撑。 展开更多
关键词 形状记忆合金 反四手性蜂窝结构 理论分析 有限元分析 ABAQUS
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考虑横向剪切变形碳纳米管增强截锥壳非线性受迫振动
11
作者 彭雄风 陈得良 《长沙理工大学学报(自然科学版)》 2026年第1期184-194,共11页
【目的】研究边界条件、横向剪切变形、碳纳米管分布方式、结构尺寸等参数对功能梯度碳纳米管增强复合材料(functionally graded carbon nanotube-reinforced composite,FG-CNTRC)截锥壳主共振幅频响应曲线的影响。【方法】首先,基于一... 【目的】研究边界条件、横向剪切变形、碳纳米管分布方式、结构尺寸等参数对功能梯度碳纳米管增强复合材料(functionally graded carbon nanotube-reinforced composite,FG-CNTRC)截锥壳主共振幅频响应曲线的影响。【方法】首先,基于一阶剪切变形理论和von Kármán几何非线性理论,利用Reissner变分原理推导了截锥壳的非线性运动平衡方程;然后,采用伽辽金分离变量法得到FG-CNTRC截锥壳的非线性常微分方程组;最后采用多尺度法进行求解。【结果】数值分析结果表明:在碳纳米管最佳梯度分布下,FG-CNTRC截锥壳的幅频响应曲线峰值比在最差梯度分布下的最多降低约16.1%;当提升碳纳米管体积分数、减小半顶角、减小长厚比时,幅频响应曲线的最大幅值分别最多减小约27.9%、26.7%、60.1%,且当截锥壳的长厚比较大时,可忽略横向剪切变形效应对FG-CNTRC截锥壳主共振幅频响应曲线的影响。【结论】选择合适的边界条件、碳纳米管体积分数、碳纳米管分布方式、结构尺寸等参数均可有效提高FG-CNTRC截锥壳的稳定性;在中厚壳情况下,当计算FG-CNTRC截锥壳主共振幅频响应曲线时,须考虑横向剪切变形效应的影响。 展开更多
关键词 截锥壳 功能梯度 碳纳米管增强复合材料 几何非线性 受迫振动
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考虑渐进损伤的复合材料加筋圆柱壳后屈曲优化设计
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作者 王悦 王志祥 李道奎 《火箭军工程大学学报》 2026年第1期21-31,共11页
为探究轴压载荷下复合材料加筋圆柱壳结构的承载潜力和失效模式,开展了考虑渐进损伤的复合材料加筋圆柱壳结构后屈曲分析及优化设计。首先,基于显式动力学方法和Hashin失效准则,分析了复合材料加筋圆柱壳结构的极限载荷和失效模式。在... 为探究轴压载荷下复合材料加筋圆柱壳结构的承载潜力和失效模式,开展了考虑渐进损伤的复合材料加筋圆柱壳结构后屈曲分析及优化设计。首先,基于显式动力学方法和Hashin失效准则,分析了复合材料加筋圆柱壳结构的极限载荷和失效模式。在此基础上,分析了蒙皮铺层顺序对3种典型复合材料加筋圆柱壳结构的极限载荷影响规律。进一步采用序列近似优化方法,分别获得了3种典型复合材料加筋圆柱壳优化结构。结果表明:轴压载荷下,复合材料横置六边形加筋圆柱壳结构在承载能力和承载效率方面均展现出显著优势,相比初始设计,其提升幅度分别为37.5%和31.8%;与其他2种构型相比,复合材料横置六边形加筋圆柱壳结构极限载荷分别提高10.6%和4.4%;轴压载荷下,纤维/基体相继损伤失效是加筋圆柱壳压溃破坏的主要机理。因此,需综合考虑材料损伤和结构稳定性进行后屈曲分析,获取复合材料加筋圆柱壳结构的极限载荷。 展开更多
关键词 复合材料加筋圆柱壳 渐进损伤分析 后屈曲设计 序列近似优化方法
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基于物理信息神经网络的薄板静力响应计算模型
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作者 黄敏沾 彭玉祥 +2 位作者 蒋镇涛 孙鹏楠 刘念念 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2026年第1期96-105,共10页
针对物理信息神经网络在薄板结构力学正问题中的应用问题,通过结合物理机理与数据驱动方法,提升薄板弯曲响应计算的准确性与泛化能力。介绍物理信息神经网络的基本结构和原理以及薄板弯曲基本理论,并根据相关理论建立力学正问题物理信... 针对物理信息神经网络在薄板结构力学正问题中的应用问题,通过结合物理机理与数据驱动方法,提升薄板弯曲响应计算的准确性与泛化能力。介绍物理信息神经网络的基本结构和原理以及薄板弯曲基本理论,并根据相关理论建立力学正问题物理信息神经网络模型。利用物理信息神经网络模型求解正弦载荷作用下的薄板静力响应,并与传统神经网络的计算结果进行对比。最后将载荷信息作为神经网络的输入,求解了变载荷作用下的薄板静力响应,结果表明,物理信息神经网络模型有着更高的精度。物理信息神经网络模型能够对变载荷作用下的结构静力响应进行实时预测。 展开更多
关键词 物理信息神经网络 传统神经网络 薄板结构 力学正问题 变载荷 静力响应 数据驱动 结构监测
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航空发动机结构健康状态监测与评估研究进展
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作者 张帅 《应用力学学报》 北大核心 2026年第1期14-37,共24页
随着我国航空装备技术及产业的迅速发展,航空发动机的健康状态监测、故障诊断、趋势预测与状态评估等技术对于保障发动机高性能、高稳定性、高可靠性工作至关重要。航空发动机结构健康监测能够在飞行试验和服役全过程中对发动机结构状... 随着我国航空装备技术及产业的迅速发展,航空发动机的健康状态监测、故障诊断、趋势预测与状态评估等技术对于保障发动机高性能、高稳定性、高可靠性工作至关重要。航空发动机结构健康监测能够在飞行试验和服役全过程中对发动机结构状态进行监测与评估,通过开展科学的故障诊断与隔离、结构健康趋势预测与状态评估,进而实现对发动机结构的视情维护,提升发动机可靠性、维护性与故障可控性,以及应对紧急状况的能力,同时降低发动机费效比。围绕航空发动机结构健康监测与评估技术,系统分析了发动机健康状态监测对于推进系统与飞行器健康、稳定、安全运行的必要性,对于提高装备执行任务完成率、降低全寿命周期的费效比的必要性;详细阐述了国内外发动机健康状态监测的研究现状,梳理了应用于航空发动机结构健康状态监测与评估研究的先进传感技术、监测系统与方法、典型故障特征提取方法与健康状态评估方法等的研究进展,并对航空发动机结构健康监测与评估技术的发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 航空发动机 结构健康 状态监测 先进传感 故障诊断 特征提取 健康基线 状态评估
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V型耦合板架截断模型动力边界等效规律研究
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作者 汤冬 李晔 +1 位作者 冉茂辉 孙逍骐 《中国舰船研究》 北大核心 2026年第1期235-247,共13页
[目的]为了对船舶与海洋结构物局部板架的动力性能进行数值计算和实验测试,需要将局部结构从整体模型中截取出来,并采用适当的等效方法模拟与之相连的结构对局部板架结构动力性能的影响,探究板架结构截断模型的动力边界等效问题。[方法... [目的]为了对船舶与海洋结构物局部板架的动力性能进行数值计算和实验测试,需要将局部结构从整体模型中截取出来,并采用适当的等效方法模拟与之相连的结构对局部板架结构动力性能的影响,探究板架结构截断模型的动力边界等效问题。[方法]采用有限元法分析耦合角度和附板长度对V型板架自由振动特性的影响,研究弹性支撑刚度对一边弹性支撑、三边自由边界条件下正交加筋板自由振动特性的作用。对比分析不同耦合角度、不同附板长度的V型板架与弹性支撑正交加筋板固有频率与振型的对应关系,探寻弹性支撑刚度边界等效V型耦合板架截断边界的规律。[结果]研究表明:V型板架前4阶板类模态的敏感耦合角度范围为140°~180°,模态较为稳定的附板长度区间为0.60~0.90 m。当弹性支撑刚度较小时,附加质量会显著降低正交加筋板的固有频率,提高各阶模态的敏感刚度,减小敏感刚度的频率范围;而当弹性支撑刚度较大时,附加质量对正交加筋板固有频率的影响甚微。V型板架前4阶板类模态的动力边界等效弹性刚度随耦合角度增大而减小,且V型耦合板架附板长度的变化会引起部分模态的转化现象和振型畸变现象。[结论]采用弹性支撑边界模拟V型耦合板架的动力耦合条件,尽管在固有振型模态转换过程中存在细微不足,但整体上仍能实现有效等效。这一策略不仅为截断模型边界的模拟开辟新径,还提升了计算效率并维持了高精度。 展开更多
关键词 V型耦合板架 振动特性 动力边界等效 固有频率 振型 模态转化 振型畸变 有限元分析
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基于自适应等几何相场法薄壳断裂分析
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作者 王子洋 邹云钊 尹硕辉 《工程力学》 北大核心 2026年第2期38-46,共9页
该文基于相场法和自适应PHT(Polynomial splines over Hierarchical T-meshes)等几何薄壳理论,建立了自适应PHT等几何薄壳结构断裂问题相场模型。从能量和断裂力学的角度出发,推导了Kirchhoff-Love薄壳自适应等几何断裂相场模型的微分方... 该文基于相场法和自适应PHT(Polynomial splines over Hierarchical T-meshes)等几何薄壳理论,建立了自适应PHT等几何薄壳结构断裂问题相场模型。从能量和断裂力学的角度出发,推导了Kirchhoff-Love薄壳自适应等几何断裂相场模型的微分方程,并采用自适应PHT样条基函数作为插值函数,对位移场和相场进行离散。一方面,Kirchhoff-Love薄壳理论不需要转动自由度,大大减小了计算规模;另一方面,PHT样条几何精确且满足Kirchhoff-Love薄壳理论C1的连续性,同时PHT样条不仅继承了NURBS样条的优点,还具有局部细分。最后,编写了相应程序,对比分析经典数值算例,讨论了该断裂相场模型的正确性和收敛性。 展开更多
关键词 薄壳断裂 Kirchhoff-Love理论 PHT样条 等几何分析 相场法
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结构非线性分析中的更新广义位移控制法
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作者 陈安全 汪川莉 林航葳 《计算力学学报》 北大核心 2026年第1期124-131,共8页
结构非线性分析是预测结构承载力和极限强度的有效途径,常采用增量迭代方法来求解结构的平衡路径。为建立高效稳定的求解技术,从增量迭代法的基本思路出发,详细分析了计算中荷载增量因子的意义,并说明了荷载增量因子取值应考虑的重点。... 结构非线性分析是预测结构承载力和极限强度的有效途径,常采用增量迭代方法来求解结构的平衡路径。为建立高效稳定的求解技术,从增量迭代法的基本思路出发,详细分析了计算中荷载增量因子的意义,并说明了荷载增量因子取值应考虑的重点。通过引入当前广义刚度参数和前后增量步初始位移增量的数量积来确定增量步的大小以及结构加卸载状态,同时选择4种更新的正交迭代参考向量,形成了4种更新正交迭代收敛路径,建立更新广义位移控制法。数值算例分析结果表明,更新广义位移控制法在求解具有多个临界点的结构非线性路径时具有很好的可靠性,并且相比于广义位移控制法,在增量步较大时稳定性更好,求解效率更高。 展开更多
关键词 结构非线性分析 增量迭代法 当前广义刚度参数 广义位移控制法 更新广义位移控制法
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基于有限元仿真的大规模法兰螺栓组应力神经网络预测研究
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作者 唐仲炫 甯尤军 +1 位作者 赵诚 高旭东 《应用力学学报》 北大核心 2026年第1期134-143,共10页
大规模法兰连接螺栓组的应力监测是风电机组等大型设备健康运行的重要需求。本研究以预紧法兰连接螺栓在变化的法兰外载荷作用下应力的有限元模拟结果为数据样本,采用BP、GA-BP和PSO-BP神经网络模型对螺栓组的应力进行预测和分析。结果... 大规模法兰连接螺栓组的应力监测是风电机组等大型设备健康运行的重要需求。本研究以预紧法兰连接螺栓在变化的法兰外载荷作用下应力的有限元模拟结果为数据样本,采用BP、GA-BP和PSO-BP神经网络模型对螺栓组的应力进行预测和分析。结果表明,以相对误差为评价标准,3种模型的预测精度均随螺栓组中最小螺栓应力值的减小以及螺栓组中螺栓的最大应力差的增大而降低;螺栓组处于弹性阶段时的预测精度高于有螺栓进入塑性以后的情况;GA-BP和PSO-BP相对于BP具有更高的预测精度,PSO-BP的预测精度最高;对于更值得关注的高应力水平(400 MPa以上)螺栓,3种模型的预测精度均较高,整体平均误差均在2%以下。 展开更多
关键词 法兰连接螺栓 螺栓应力 有限元分析 神经网络预测
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Geometrically Nonlinear Analyses of Isotropic and Laminated Shells by a Hierarchical Quadrature Element Method
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作者 Yingying Lan Bo Liu 《Computer Modeling in Engineering & Sciences》 2026年第1期345-373,共29页
In this work,the Hierarchical Quadrature Element Method(HQEM)formulation of geometrically exact shells is proposed and applied for geometrically nonlinear analyses of both isotropic and laminated shells.The stress res... In this work,the Hierarchical Quadrature Element Method(HQEM)formulation of geometrically exact shells is proposed and applied for geometrically nonlinear analyses of both isotropic and laminated shells.The stress resultant formulation is developed within the HQEM framework,consequently significantly simplifying the computations of residual force and stiffness matrix.The present formulation inherently avoids shear and membrane locking,benefiting from its high-order approximation property.Furthermore,HQEM’s independent nodal distribution capability conveniently supports local p-refinement and flexibly facilitates mesh generation in various structural configurations through the combination of quadrilateral and triangular elements.Remarkably,in lateral buckling analysis,the HQEM outperforms the weak-form quadrilateral element(QEM)in accuracy with identical nodal degrees of freedom(three displacements and two rotations).Under high-load nonlinear response,the QEM exhibits a maximum relative deviation of approximately 9.5%from the reference,while the HQEM remains closely aligned with the benchmark results.In addition,for the cantilever beam under tip moment,HQEM produces virtually no out-of-plane deviation,compared to a slight deviation of 0.00001 with QEM,confirming its superior numerical reliability.In summary,the method demonstrates high accuracy,superior convergence,and robustness in handling large rotations and complex post-buckling behaviors across a series of benchmark problems. 展开更多
关键词 Geometrically exact shell hierarchical quadrature element method geometrically nonlinear laminated shells local p-refinement shear and membrane locking post-buckling behaviors
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A novel scaling method for the elastic ring supporting structure of an aero-engine rotor system: analytical and experimental investigations
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作者 Lei LI Tianyue MA +4 位作者 Zhong LUO Dongwu GAO Xiangdong GE Hui MA Shibin WANG 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 2026年第1期1-18,共18页
The testing of large structures is limited by high costs and long cycles, making scaling methods an attractive solution. However, the scaling process of elastic rings introduces complexities in multi-parameter geometr... The testing of large structures is limited by high costs and long cycles, making scaling methods an attractive solution. However, the scaling process of elastic rings introduces complexities in multi-parameter geometric distortions, leading to a diminution in the predictive accuracy of the distorted similitude. To address this challenge, this study formulates a novel set of scaling laws, tailored to account for the intricate geometric distortions associated with elastic rings. The proposed scaling laws are formulated based on the intrinsic deformation characteristics of elastic rings, rather than the traditional systemic governing equations. Numerical and experimental cases are conducted to assess the efficacy and precision of the proposed scaling laws, and the obtained results are compared with those achieved by traditional methods. The outcomes demonstrate that the scaling laws put forth by this study significantly enhance the predictive capabilities for deformations of elastic rings. 展开更多
关键词 rotor system AERO-ENGINE elastic ring scaling method supporting structure
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