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基于深度学习技术的薄板非线性弯曲多项式级数解法
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作者 彭林欣 孙建坤 +1 位作者 韦冬炎 黄钟民 《应用力学学报》 北大核心 2026年第1期144-154,共11页
基于弹性力学理论,结合深度学习技术,发展了一种求解薄板几何非线性弯曲分析的多项式解法。为满足边界条件并实现快速求导,首先基于符号微分计算并搭建好位移试函数模型,该模型的输入为求解域内任意一点的坐标,并输出与之对应的位移,再... 基于弹性力学理论,结合深度学习技术,发展了一种求解薄板几何非线性弯曲分析的多项式解法。为满足边界条件并实现快速求导,首先基于符号微分计算并搭建好位移试函数模型,该模型的输入为求解域内任意一点的坐标,并输出与之对应的位移,再考虑基于变分原理的几何非线性弯曲理论,以薄板的系统势能构造目标函数,最后结合自动微分计算目标函数的梯度,并结合Adam优化算法进行参数优化,直至得到最优的参数向量,进而得到薄板位移显式的多项式级数解答。两种微分技术的结合提高了程序的易用性与准确性,本研究求解了不同形状、边界下薄板的几何非线性弯曲问题,分析了不同阶次下多项式级数解答的收敛性,并将本研究解与Abaqus有限元解及文献解进行对比,证明了本方法的有效性和适用性。 展开更多
关键词 几何非线性 符号微分 自动微分 多项式级数 深度学习
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L_(CR)波法的有效检测深度及厚度非均布应力表征方法研究∗
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作者 张春利 马楠楠 +2 位作者 翁艺林 朱军 陈伟球 《应用数学和力学》 北大核心 2026年第1期68-78,共11页
临界折射纵(longitudinal critically refracted wave,简记L_(CR))波法在结构应力的无损检测中具有显著优势.然而,L_(CR)波法目前还缺少符合物理意义、能够有效表征深度-入射波激励频率的解析关系,并且无法适用于构件内沿厚度方向非均... 临界折射纵(longitudinal critically refracted wave,简记L_(CR))波法在结构应力的无损检测中具有显著优势.然而,L_(CR)波法目前还缺少符合物理意义、能够有效表征深度-入射波激励频率的解析关系,并且无法适用于构件内沿厚度方向非均匀分布应力的测量.为此,导出了L_(CR)波法测量构件应力分布的有效检测深度与入射波激励频率的解析表达式,提出了一种基于LCR波法测量构件非均匀应力场的逐级差值算法,并通过数值仿真验证了该算法在非均匀应力测量中的有效性. 展开更多
关键词 临界折射纵波 应力检测 有效检测深度 非均布应力
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有限厚度弹性地基支撑梁的屈曲
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作者 淡志良 张亮 吴剑 《应用力学学报》 北大核心 2026年第1期102-109,共8页
柔性基底支撑平板常见于自然界或工程中,如皮肤、沥青道路等,屈曲是其常见的失效形式之一。地基的侧向支撑作用有助于提高平板的稳定性,当地基厚度相对屈曲波长较厚时,现有的弹性模型无法准确揭示地基的厚度效应,临界屈曲应变的解析解... 柔性基底支撑平板常见于自然界或工程中,如皮肤、沥青道路等,屈曲是其常见的失效形式之一。地基的侧向支撑作用有助于提高平板的稳定性,当地基厚度相对屈曲波长较厚时,现有的弹性模型无法准确揭示地基的厚度效应,临界屈曲应变的解析解还未给出。为此,本研究针对基底支撑平薄板,基于线弹性理论,提出了有限厚度弹性地基模型,研究了地基支撑无限长梁的屈曲。探讨了地基在刚性基底上黏结与滑动两种情况,得出了临界屈曲应变及临界屈曲波长与地基的杨氏模量、泊松比、厚度间的简洁显式关系,分析了地基厚度对临界屈曲波长及临界屈曲应变的影响。开展有限元分析验证此模型,结果显示相对已有的解析模型,本模型预测结果与有限元结果吻合得更好,当地基厚度大于1/π屈曲波长时,其相对误差小于10%。 展开更多
关键词 弹性地基 有限厚度 屈曲 屈曲应变 有限元
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矩形均布垂直荷载下三层地基竖向附加应力与位移解析方法
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作者 梁瑶 倪睿思 +2 位作者 肖世国 贺钢 吴兵 《应用数学和力学》 北大核心 2026年第2期158-177,共20页
对于实践中常见的三层地基的竖向附加应力与位移计算问题,现有理论方法尚不能进行合理且可便捷操作的解析.为了在理论计算方面解决此问题,基于弹性理论建立了三层地基的层状弹性半空间分析模型,通过中间变量转换,运用变量状态空间理论与... 对于实践中常见的三层地基的竖向附加应力与位移计算问题,现有理论方法尚不能进行合理且可便捷操作的解析.为了在理论计算方面解决此问题,基于弹性理论建立了三层地基的层状弹性半空间分析模型,通过中间变量转换,运用变量状态空间理论与Hankel积分变换方法,推导出了矩形均布垂直荷载下三层地基竖向附加应力与位移的紧凑解析解,并提出了避免数值溢出的高效率数值计算实现方法,包括地表沉降和地基内部竖向附加应力与位移的高精度数值积分边界处理方法.实例分析结果表明:该文方法与FLAC3D数值模拟结果吻合良好,与规范建议的有限深度地基模型的计算误差约为8%;对于各层差异明显的三层地基,当地表下一层土体厚度大于荷载宽度时,现行规范的均质地基方法计算的地基中附加应力误差较大;对由上而下依次为中-软-硬土层的地基,在土体深度与荷载宽度之比≤0.75时,三层地基理论的计算值小于传统均质地基方法的结果,反之,传统方法可能低估了地基中的附加应力.该文方法揭示出上两层土体不同厚度时,地基的中上部区域的附加应力差异较为显著,而增大最上面一层土体厚度,可明显提高地基中沿深度的应力扩散效率. 展开更多
关键词 多层地基 附加应力 矩形均布荷载 弹性半无限体 竖向位移
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物理信息神经网络方法求解平面应力问题 被引量:2
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作者 杜轲 林志鹏 +3 位作者 吴文贤 骆欢 王自法 温瑞智 《固体力学学报》 北大核心 2025年第2期230-243,共14页
本文采用一种物理信息神经网络(PINN)的平面应力问题求解方法,首先在求解域[x,y]内随机生成内质点和边界质点,然后将平面应力问题中内质点的几何方程、本构方程、平衡方程以及边界质点的边界条件物理约束引入到神经网络模型的损失函数中... 本文采用一种物理信息神经网络(PINN)的平面应力问题求解方法,首先在求解域[x,y]内随机生成内质点和边界质点,然后将平面应力问题中内质点的几何方程、本构方程、平衡方程以及边界质点的边界条件物理约束引入到神经网络模型的损失函数中,使模型具有物理意义,通过最小化损失函数使其逼近偏微分方程(PDEs)的解.可见,本方法没有网格划分的过程,只有优化训练内质点和边界质点损失函数的过程.因此,PINN方法从本质上是一种无网格方法,可以解决传统有限元平面应力分析中因为网格划分引起的剪切锁死问题.随后通过算例分析对比有限元方法(FEM),验证所提出方法的可行性和有效性.算例结果分析表明,PINN方法能够在不需要任何标签数据的前提下求解平面应力问题,以及解决有限元模型因为网格划分造成的虚假剪变形带来的有限元缺陷:剪切锁死. 展开更多
关键词 平面应力问题 神经网络 机器学习 物理信息 剪切锁死
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基于数值模拟和决策树回归的金属切削力学性能预测
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作者 程一晋 冯志强 李燕 《应用数学和力学》 北大核心 2026年第1期32-45,共14页
快速预测金属切削的各种力学性能对工业制造的优化设计和产能提高十分关键.当前相关预测模型通常需要昂贵且耗时的实验和分析过程.构建了一种基于金属切削模拟和决策树回归(decision tree regression,DTR)的预测模型,用于获取不同切削... 快速预测金属切削的各种力学性能对工业制造的优化设计和产能提高十分关键.当前相关预测模型通常需要昂贵且耗时的实验和分析过程.构建了一种基于金属切削模拟和决策树回归(decision tree regression,DTR)的预测模型,用于获取不同切削工况下的力学性能.首先,采用自适应光滑粒子流体动力学(adaptive smoothed particle hydrodynamics,ASPH)模拟金属切削过程,捕获了不同模拟参数下的多种力学性能,组成2000种切削工况的模拟数据集;其次,利用DTR算法学习模拟数据集,训练和构建金属切削预测模型,并通过交叉验证和网格搜索评估了不同剪枝策略下预测模型的效果.结果表明,建立的预测模型可以快速地预测不同模拟参数下的多种力学性能,适宜的剪枝策略可以提升预测模型的准确度、泛化能力和稳定性. 展开更多
关键词 金属切削 力学性能预测 数值模拟 自适应光滑粒子流体动力学 决策树回归
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变温和荷载作用下正交异性层合梁弹性力学解
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作者 钱海 陈佳伟 陆春华 《应用数学和力学》 北大核心 2026年第2期145-157,共13页
由多种工程材料组成的复合材料层合结构因其卓越的可设计性和优良的力学性能,在建筑工程、航天航空、汽车工业等领域有着广泛的应用.该文研究了温度环境中正交各向异性固支层合梁的热力学行为,并基于热弹性理论推导出了热应力和位移的... 由多种工程材料组成的复合材料层合结构因其卓越的可设计性和优良的力学性能,在建筑工程、航天航空、汽车工业等领域有着广泛的应用.该文研究了温度环境中正交各向异性固支层合梁的热力学行为,并基于热弹性理论推导出了热应力和位移的精确解.该方法适用于荷载和变温环境共同作用下,任意厚度和层数的正交各向异性固支层合梁.首先,引入单位脉冲函数和Dirac函数,将固支边界等效为简支边界和一组纵向边界反力.其次,以位移和应力作为状态变量,并联合基本方程建立状态空间方程,利用Fourier级数将状态空间方程进行简化.然后,根据相邻层界面处位移和应力的连续性关系,推导出层合梁顶层和底层之间的位移和应力关系.最后,利用层合结构上下表面应力和位移的边界条件,最终确定正交各向异性固支层合梁内任意一点的位移和应力.收敛性和对比分析表明了该方法的有效性和准确性.同时,探究了温度环境和长厚比对正交各向异性固支层合梁内位移和应力分布的影响. 展开更多
关键词 正交各向异性层合梁 热弹性理论 状态空间法 FOURIER级数
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不可压缩Neo-Hookean超弹性膜拉伸大变形失效行为的键基近场动力学模拟
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作者 朱磊 张江涛 +2 位作者 郑佳乐 张梅 翟鹏程 《固体力学学报》 北大核心 2025年第1期67-78,共12页
为了建立键基近场动力学(Peridynamics,PD)模型模拟不可压缩Neo-Hookean(NH)超弹性材料的拉伸变形和失效行为,首先基于PD应变能密度与连续介质力学理论中不可压缩NH超弹性应变能密度的等价关系,得到了与PD键近场范围内的变形梯度相关的P... 为了建立键基近场动力学(Peridynamics,PD)模型模拟不可压缩Neo-Hookean(NH)超弹性材料的拉伸变形和失效行为,首先基于PD应变能密度与连续介质力学理论中不可压缩NH超弹性应变能密度的等价关系,得到了与PD键近场范围内的变形梯度相关的PD键微势能函数和力密度函数,建立了二维NH超弹性键基PD模型.然后采用所建立的PD模型计算了超弹性膜在单向拉伸和不同双轴拉伸速度比下的变形和名义应力-伸长率曲线,通过与连续介质力学理论中NH超弹性模型理论值和有限元计算结果的对比,验证了所建立PD模型的合理性.最后采用所建立的PD模型计算了含中心圆孔的超弹性膜在单向和不同双轴拉伸速度比载荷下的变形和破坏过程,结合裂尖处物质点的应变能密度和损伤的演化分析,阐明了双轴拉伸载荷条件对NH超弹性膜力学性能和破坏行为的影响机制. 展开更多
关键词 近场动力学 超弹性本构 大变形 破坏 双轴
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含划痕-凹陷组合缺陷管道屈曲失稳机理及极限承载能力研究
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作者 张俊杰 曹胜 +6 位作者 王俊强 帅义 周翰宸 田野 张晓兵 任运波 卢泓方 《压力容器》 北大核心 2025年第4期56-63,共8页
为研究含划痕-凹陷组合缺陷管道的弯曲失效规律,基于非线性有限元分析方法,建立含划痕-凹陷组合缺陷管道屈曲失效数值模型,通过计算分析不同参数对含划痕-凹陷组合缺陷管道极限弯矩承载能力的敏感性,揭示组合缺陷管道屈曲失稳机理。研... 为研究含划痕-凹陷组合缺陷管道的弯曲失效规律,基于非线性有限元分析方法,建立含划痕-凹陷组合缺陷管道屈曲失效数值模型,通过计算分析不同参数对含划痕-凹陷组合缺陷管道极限弯矩承载能力的敏感性,揭示组合缺陷管道屈曲失稳机理。研究结果表明,随着凹陷深度的增加,管道屈曲临界弯矩逐渐减小;管道屈曲临界弯矩随着管径和壁厚的增大而增大;内压的增大在一定程度上能够提高管道的屈曲临界弯矩,但当内压增大到一定程度时,管道屈曲临界弯矩将会减小;划痕的长度是影响管道承载能力的主控因素,随着划痕长度的增加,对管道极限弯矩承载能力的削弱效果越明显。研究结果可为含划痕-凹陷组合缺陷管道的完整性评价提供科学依据。 展开更多
关键词 凹陷-划痕组合缺陷 管道 屈曲失稳 有限元分析 完整性评价
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变节点余能原理基面力元法单元模型性能研究
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作者 王耀 胥民尧 +1 位作者 纵岗 侯长超 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第3期353-370,共18页
为了解决疏密单元网格交界面节点位移不协调、求解方程构造复杂及空间可扩展性能差的问题,基于余能原理基面力元法提出了一种可变节点数量及位置的单元模型,并针对任意单元类型建立了一种具有统一形式的显式求解方法.首先,建立了一种二... 为了解决疏密单元网格交界面节点位移不协调、求解方程构造复杂及空间可扩展性能差的问题,基于余能原理基面力元法提出了一种可变节点数量及位置的单元模型,并针对任意单元类型建立了一种具有统一形式的显式求解方法.首先,建立了一种二维可变边中节点单元模型,介绍了边中节点的柔度贡献矩阵及节点位移显式表达式;随后,将该模型扩展到三维层次,建立了一种可变面中节点单元模型,并将节点柔度贡献矩阵及节点位移表达式扩展到三维单元.基于上述模型,建立了平面及空间问题的疏密网格悬挂单元模型,并通过端部承受弯矩荷载、集中荷载及拉伸荷载的悬臂梁算例,论证了平面及空间可变节点单元模型、疏密网格悬挂单元模型的数值精度和适用性.研究表明,基于余能原理基面力元法建立的平面及空间可变节点单元模型具有较高的数值精度;此外,疏密网格之间的交界面无需进行任何处理措施,也无需构造插值函数或约束函数,仅依靠疏密网格交界面共用的边中节点(2D)及面中节点(3D)即可确保疏密网格交界面的节点位移协调;同时,模型和方法独立于单元类型、单元维度、节点数量及分布等因素,具有优异的空间可扩展性能及易于程序化的特点. 展开更多
关键词 基面力元法 变节点单元 余能原理 悬挂单元模型
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考虑随机场载荷不确定性的连续体结构可靠性拓扑优化
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作者 程长征 王军基 +1 位作者 王选 杨博 《力学学报》 北大核心 2025年第2期535-544,共10页
提出了一种基于多项式混沌展开(polynomial chaos expansions,PCE)代理模型的高效可靠性拓扑优化(reliability-based topology optimization,RBTO)方法,用于处理考虑随机场载荷不确定性的可靠性设计问题.为此,建立了基于柔度响应定义的... 提出了一种基于多项式混沌展开(polynomial chaos expansions,PCE)代理模型的高效可靠性拓扑优化(reliability-based topology optimization,RBTO)方法,用于处理考虑随机场载荷不确定性的可靠性设计问题.为此,建立了基于柔度响应定义的概率约束下的结构体积分数最小化的单层循环RBTO模型,采用KarhunenLoève(K-L)展开式描述载荷随机场,利用蒙特卡罗模拟计算结构的失效概率.为了克服蒙特卡罗模拟方法在计算结构响应时计算成本高昂的问题,引入了PCE作为代理模型,高效地捕捉随机场载荷与结构柔度之间的复杂非线性关系.通过少量的高精度有限元分析样本,可以构建出高精度的PCE代理模型,一旦构建好代理模型的显式表达式,就可以直接基于代理模型在随机样本处计算失效概率,后续无需再进行有限元分析,从而在不牺牲太多精度的情况下,大幅减少后续计算的时间成本.详细推导了概率约束函数关于设计变量的灵敏度,采用移动渐近线方法(method of moving asymptotes,MMA)求解优化问题,将基于分析模型的RBTO方法与基于代理模型的RBTO方法作对比,验证了所提方法的有效性和优越性,并通过4个数值算例讨论了失效概率限值、柔度限值、载荷随机场均值与标准差以及相关长度对优化结果的影响.结果表明,不确定性因素增强时,结构需要消耗更多的材料来抵抗不确定性因素的干扰,另外基于代理模型的RBTO方法相对于基于分析模型的RBTO计算时间大幅缩短,提高了优化效率. 展开更多
关键词 拓扑优化 随机场 载荷不确定性 可靠性拓扑优化 多项式混沌展开
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弹性地基上FG-GRC梁的振动
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作者 张靖华 姚玉琴 《兰州理工大学学报》 北大核心 2025年第2期38-43,共6页
为了研究置于弹性地基上石墨烯增强功能梯度(FG-GRC)梁的振动问题,首先基于经典梁理论,利用变分原理建立该问题的动力学控制微分方程,其中材料的物性参数基于Halpin-Tsai和混合律模型进行描述;然后,采用分离变量法对控制方程进行精确解... 为了研究置于弹性地基上石墨烯增强功能梯度(FG-GRC)梁的振动问题,首先基于经典梁理论,利用变分原理建立该问题的动力学控制微分方程,其中材料的物性参数基于Halpin-Tsai和混合律模型进行描述;然后,采用分离变量法对控制方程进行精确解析求解,计算得到3种不同边界约束梁在弹性地基上振动的无量纲固有频率;同时,将计算结果退化到无地基的情况,并与文献已有结果进行对比,证明理论推导和数值结果的正确性;最后,通过分析数值结果讨论地基刚度系数、石墨烯含量和几何参数等对FG-GRC梁固有频率的影响.结果表明:虽然弹性地基对梁基频的影响较明显,但随阶数的增加影响减弱;另外,石墨烯片几何形状的变化对固有频率同样具有显著影响. 展开更多
关键词 石墨烯增强 弹性地基 功能梯度梁 振动
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轴对称弹性体扭转问题的完全光滑有限元法
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作者 陈莘莘 丁立才 李庆华 《华东交通大学学报》 2025年第5期121-126,共6页
文章提出一种求解轴对称弹性体扭转问题的完全光滑有限元法。由于几何形状和边界条件的轴对称性,轴对称弹性体扭转问题的计算只需选取一个截面进行网格划分和分析。为了克服对网格畸变敏感的数值缺陷,在三角形单元的基础上进一步形成边... 文章提出一种求解轴对称弹性体扭转问题的完全光滑有限元法。由于几何形状和边界条件的轴对称性,轴对称弹性体扭转问题的计算只需选取一个截面进行网格划分和分析。为了克服对网格畸变敏感的数值缺陷,在三角形单元的基础上进一步形成边界光滑域,然后在每个光滑域内对应变进行光滑操作。结合光滑应变技术和光滑积分伪弱形式,将形函数偏导项和非偏导项的光滑域积分简化为光滑域边界积分,彻底摆脱坐标映射和雅可比矩阵的计算。数值算例结果表明,该方法即使对不规则单元也可取得较好的计算精度。 展开更多
关键词 轴对称弹性体 扭转 完全光滑技术 光滑应变技术 不规则单元
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泥浆护壁钻孔孔壁三维稳定性上限分析研究
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作者 马骁 《粘接》 2026年第2期439-441,446,共4页
泥浆护壁钻孔在深基础工程中广泛应用,孔壁失稳易引发塌孔、埋钻等工程事故,现有三维上限分析方法对泥浆压力的动态分布及地层非均质性考虑不足,导致其在复杂地层中的预测精度偏低,亟需改进以满足工程需求,本文针对泥浆护壁钻孔孔壁稳... 泥浆护壁钻孔在深基础工程中广泛应用,孔壁失稳易引发塌孔、埋钻等工程事故,现有三维上限分析方法对泥浆压力的动态分布及地层非均质性考虑不足,导致其在复杂地层中的预测精度偏低,亟需改进以满足工程需求,本文针对泥浆护壁钻孔孔壁稳定性分析的需求,聚焦于三维稳定性上限分析方法的改进,分析现有方法在复杂地质条件下的局限性,并提出优化思路与技术路径,旨在为提升钻孔工程安全稳定性提供理论支撑。 展开更多
关键词 泥浆护壁 钻孔孔壁 三维稳定性 上限分析 方法改进
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层状弹性体系力学的最新研究进展——论BISAR源程序中一处明显的错误
15
作者 王凯 《力学与实践》 2025年第1期189-194,共6页
层状弹性体系力学是多层柔性路面设计与计算的理论基础。BISAR程序是世界著名的多层弹性体系力学计算程序。本文在国内首次通过力学计算公式的推导和数值计算论证了BISAR源程序中一处明显的错误。由于该错误的存在,导致当采用BISAR程序... 层状弹性体系力学是多层柔性路面设计与计算的理论基础。BISAR程序是世界著名的多层弹性体系力学计算程序。本文在国内首次通过力学计算公式的推导和数值计算论证了BISAR源程序中一处明显的错误。由于该错误的存在,导致当采用BISAR程序计算在圆形均布单向水平载荷作用下的层状弹性体系时,层状弹性体系表面位于载荷圆范围内的计算点的τ_(θz1)或τ_(zr1)的计算结果均是错误的,在BISAR程序50年的历史中,从未见此发现。上述研究工作为BISAR源程序的进一步修改与完善提供了宝贵的资料。 展开更多
关键词 层状弹性体系力学 最新研究进展 BISAR程序 数值计算
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基于新型锯齿理论复合材料层合梁弯曲分析
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作者 司俊岭 《黑龙江八一农垦大学学报》 2025年第1期119-126,共8页
首先发展了一种新型的复合材料层合结构锯齿理论,能够较为真实的反映出层合结构的局部特性,即面内位移场沿着层合结构的厚度方向呈现锯齿形分布。该理论与层合梁的整体理论相结合,建立复合材料层合梁初始位移场模型,然后通过层合梁表面... 首先发展了一种新型的复合材料层合结构锯齿理论,能够较为真实的反映出层合结构的局部特性,即面内位移场沿着层合结构的厚度方向呈现锯齿形分布。该理论与层合梁的整体理论相结合,建立复合材料层合梁初始位移场模型,然后通过层合梁表面剪切应力为零及层间剪切应力连续条件,用整体位移未知变量表示出局部位移未知变量,得到复合材料层合梁最终位移场模型。最后,利用该模型对施加横向分布载荷层合梁进行弯曲分析,通过与精确解数值对比发现,模型能够准确计算复合材料层合梁的力学行为,特别是对层间剪切应力的计算,可以直接从本构方程准确给出有利于该模型在有限元方法中的应用。 展开更多
关键词 层合梁 锯齿理论 层间连续 形函数
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基于机器学习的高压转子危险点温度预测 被引量:2
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作者 潘蕾 陈帅尧 +1 位作者 王海涛 张君正 《东南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期831-838,共8页
针对高压转子在运行过程中的危险点温度预测问题,提出了一种基于机器学习的实时多步滚动预测方法。首先利用有限元分析获取转子危险点温度数据,为后续建模提供可靠的数据基础。为了提高数据质量和预测精度,采用数据降噪和特征筛选算法... 针对高压转子在运行过程中的危险点温度预测问题,提出了一种基于机器学习的实时多步滚动预测方法。首先利用有限元分析获取转子危险点温度数据,为后续建模提供可靠的数据基础。为了提高数据质量和预测精度,采用数据降噪和特征筛选算法对运行数据进行预处理。然后设计了9种不同的机器学习模型,包括卷积神经网络(CNN)、长短期记忆网络(LSTM)、双向LSTM(BiLSTM)及其结合注意力机制的变体模型,以及Transformer和时间卷积网络(TCN)。最后,通过实验对比分析,评估模型的预测性能。结果表明,CNN-BiLSTM-Attention模型和TCN模型在预测精度上表现最佳,能够较好地适应高压转子复杂运行工况的需求。所提方法为高压转子的温度预测和安全管理提供了有效的预测工具,有助于保障机组安全稳定、经济高效地运行。 展开更多
关键词 汽轮机转子 特征筛选 机器学习 温度预测
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功能梯度板固有频率优化的光滑有限元法研究 被引量:1
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作者 陈莘莘 曾而贵 魏星 《力学季刊》 北大核心 2025年第3期715-723,共9页
指数型功能梯度板的固有频率优化对提升结构动力学性能至关重要,本文提出一种融合光滑有限元法与代理模型的高效精确优化方法.基于一阶剪切变形理论,构建了功能梯度板自由振动分析的光滑有限元法.在计算系统刚度矩阵时,对光滑域内的弯... 指数型功能梯度板的固有频率优化对提升结构动力学性能至关重要,本文提出一种融合光滑有限元法与代理模型的高效精确优化方法.基于一阶剪切变形理论,构建了功能梯度板自由振动分析的光滑有限元法.在计算系统刚度矩阵时,对光滑域内的弯曲应变进行梯度光滑操作,不仅避免了形函数导数的计算,而且提高了分析精度.通过在单元边中点独立插值剪切应变分量,弱化位移场与剪切应变的耦合,有效消除了剪切自锁现象.为实现对梯度指数的优化,首先采样并利用光滑有限元法计算样本点固有频率.随后,基于样本数据建立梯度指数与固有频率的代理模型,并采用黄金分割法优化梯度指数,使目标频率达到预设值.数值算例结果表明,基于分段三次Hermite插值的代理模型精度高,并且结合代理模型的优化策略显著减少了调用光滑有限元法的次数,大幅提升了优化效率,为指数型功能梯度板固有频率优化提供了高效实用的解决方案. 展开更多
关键词 功能梯度板 光滑有限元法 代理模型 频率优化 混合插值
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考虑表面效应的功能梯度夹层纳米板屈曲和后屈曲研究 被引量:1
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作者 肖俊华 王杰 《固体力学学报》 北大核心 2025年第2期177-191,共15页
功能梯度材料制成的微纳结构元件的力学性能截然不同于常规材料制成的宏观结构.本文基于Kirchhoff板理论以及考虑剪切变形的Mindlin板理论,研究了表面效应影响下功能梯度夹层纳米板的屈曲和后屈曲行为.通过平衡分析导出了屈曲和后屈曲... 功能梯度材料制成的微纳结构元件的力学性能截然不同于常规材料制成的宏观结构.本文基于Kirchhoff板理论以及考虑剪切变形的Mindlin板理论,研究了表面效应影响下功能梯度夹层纳米板的屈曲和后屈曲行为.通过平衡分析导出了屈曲和后屈曲的控制方程,得到了单轴和双轴压缩下临界屈曲载荷的解析解.利用Galerkin方法,给出了加载边可动和不可动两种边界条件下临界后屈曲载荷解答.数值结果表明,表面效应对功能梯度纳米层合板稳定性的影响与组成板的材料的体积分数有关,也与结构表面积与体积的比值有关.考虑剪切变形会减小功能梯度纳米层合板的屈曲和后屈曲的临界载荷;对于较薄纳米层合板可以忽略剪切变形的影响. 展开更多
关键词 表面效应 功能梯度材料 矩形层合板 屈曲 后屈曲
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高量级冲击试验中橡胶波形发生器动力学特性分析 被引量:2
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作者 任志强 李新明 +3 位作者 沈志强 晏廷飞 刘闯 杨艳静 《航天器环境工程》 2025年第2期181-190,共10页
针对航天器在发射、爆炸分离、着陆等关键过程中遭遇的极端冲击环境,提出一种基于达芬方程的非线性动力学模型,用于精确预测和控制高量级冲击试验中橡胶波形发生器产生的半正弦波形。研究构建波形发生器的非线性弹性力模型,并导出相应... 针对航天器在发射、爆炸分离、着陆等关键过程中遭遇的极端冲击环境,提出一种基于达芬方程的非线性动力学模型,用于精确预测和控制高量级冲击试验中橡胶波形发生器产生的半正弦波形。研究构建波形发生器的非线性弹性力模型,并导出相应的动力学方程,采用龙格-库塔法进行方程的数值求解。利用刚度等效原则,建立波形发生器的数值模型,并通过气动式冲击试验机进行半正弦波形的模拟试验。基于冲击试验数据,应用局部搜索优化算法对模型参数进行了优化。试验验证结果表明,模型预测的加速度峰值和脉宽误差分别小于10%和5%,具有较高的准确度。该模型为高量级冲击试验的波形预测与控制提供了理论依据和技术支持。 展开更多
关键词 半正弦波形发生器 非线性动力学 冲击试验 等效刚度 数值仿真 参数优化算法
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