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国家重点基础研究发展计划(2011CB610304): 作品数：35 被引量：188H指数：7; 相关作者：刘书田张卫红阎军高仁璟朱继宏更多>>; 相关机构：大连理工大学西北工业大学北京宇航系统工程研究所更多>>; 发文基金：国家重点基础研究发展计划国家自然科学基金国家教育部博士点基金更多>>; 相关领域：理学航空宇航科学技术一般工业技术机械工程更多>>

考虑多点保形的结构拓扑优化设计方法被引量：4: 2015年; 为了抑制飞行器结构局部区域内多个控制点的翘曲变形,提出考虑结构保形的拓扑优化设计新方法。基于由局部区域内保形控制点生成的人工附加弱单元(AWE),定义AWE的变形能约束函数,从而引入了对结构局部区域的多点保形约束,定量衡量并抑制了该区域内结构的弹性翘曲变形程度。进一步讨论并分析了保形约束与整体刚度之间的消长关系以及优化过程中可能存在的传力路径畸变现象。拓扑优化数值算例的设计结果对比表明,保形拓扑优化方法相比现有拓扑优化方法,能够有效抑制多点间的相对位移和翘曲变形,实现保形设计效果。; 朱继宏李昱张卫红侯杰; 关键词：拓扑优化翘曲变形

基于同轴光子带隙晶体的应变传感器被引量：4: 2015年; 基于微波网络理论,提出了一种基于变绝缘层的同轴光子带隙晶体应变传感器的设计方法。给出了同轴光子带隙晶体传感器的结构形式,推导了传感器带隙极值频率与晶体电长度之间的关系。根据给定监测频点设计了传感器的几何尺寸及材料参数,计算了传感器的S参数,计算结果与仿真结果相吻合。分析了提高该传感器灵敏度和品质因数的方法,并搭建了实验测试平台。实验结果表明:当应变量由0με提高至10 000με时,极值频率由2.450GHz移至2.432GHz,频移量为18 MHz,灵敏度为1.8kHz/με。得到的实验结果与仿真结果相吻合,验证了本文所提出的基于变绝缘层的同轴光子带隙晶体应变传感器设计方法的可行性和有效性。该传感器可满足不同灵敏度需求下对应变的实时监测。; 史鹏飞高仁璟刘书田; 关键词：应变传感器特性阻抗

带孔圆柱壳轴压屈曲与孔形优化设计被引量：4: 2011年; 作为衡量薄壁类曲面构件结构性能的关键指标,结构的稳定性又受到其上孔洞特征的严重影响。针对带椭圆孔柱壳这一特定研究对象,采用参数映射的方法研究了不同长径比、径厚比以及椭圆孔位置对受轴向压力的圆柱壳屈曲失效载荷的影响,并通过与文献中实验结果的对比验证了其有效性。在此基础上,建立了以椭圆参数为设计变量,壳体屈曲失效载荷最大化为设计目标的开椭圆孔柱壳的优化设计模型。最后通过数值算例验证了形状优化设计技术对开孔薄壁壳体抗失稳能力的显著提高作用。; 张苗苗王丹张卫红; 关键词：轴向受压屈曲分析

Size effect of lattice material and minimum weight design被引量：2: 2014年; The size effects of microstructure of lattice materials on structural analysis and minimum weight design are studied with extented multiscale finite element method(EMsFEM) in the paper. With the same volume of base material and configuration, the structural displacement and maximum axial stress of micro-rod of lattice structures with different sizes of microstructure are analyzed and compared.It is pointed out that different from the traditional mathematical homogenization method, EMsFEM is suitable for analyzing the structures which is constituted with lattice materials and composed of quantities of finite-sized micro-rods.The minimum weight design of structures composed of lattice material is studied with downscaling calculation of EMsFEM under stress constraints of micro-rods. The optimal design results show that the weight of the structure increases with the decrease of the size of basic sub-unit cells. The paper presents a new approach for analysis and optimization of lattice materials in complex engineering constructions.; Jun YanWen-Bo HuZhen-Hua WangZun-Yi Duan; 关键词：晶格结构尺寸效应轴向应力均匀化方法

自紧工艺对复合材料压力容器金属内衬断裂强度的影响被引量：4: 2013年; 基于压力容器自紧前后金属内衬的应力分析,利用子模型方法建立了含内衬表面圆裂纹的有限元模型,使用区域积分法计算了其在工作压力下裂纹前缘的J积分值,研究是否采用自紧工艺和不同自紧压力值情况下的裂纹尖端强度。结果表明:经过自紧工艺处理后裂纹前缘的J积分值将明显提高,且随自紧压力值的增大而增大;随着裂纹尺寸的增大,相应的J积分值也增大,并且沿裂纹前缘的J积分曲线变陡。由此说明自紧工艺压力值的提高和裂纹尺寸的增加均增大了内衬开裂的风险,因此复合材料缠绕压力容器自紧工艺压力值的确定需进行金属内衬的断裂分析。; 胡广辉任明法陈浩然马跃伟; 关键词：复合材料

非凸截面管与多胞方管轴向冲击能量吸收性能对比研究被引量：6: 2013年; 研究了非凸薄壁管在轴向冲击下的能量吸收性能,并与方管以及多胞方管进行了比较分析。首先,采用显式非线性有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对比分析了这三类薄壁管在壁厚相同情况下的能量吸收性能。然后,在一定的材料用量限制(相同的质量)、一定的能量吸收量需求以及一定的极限峰值力要求等三种情况,比较了这三类截面薄壁管的冲击能量吸收性能。研究表明,非凸截面管在所研究的四种条件下无论在能量吸收效率还是在载荷一致性方面都远远优于方管。此外,非凸截面薄壁管在能量吸收效率方面也显著优于多胞方管,在载荷一致性方面与多胞方管相比各有优劣。; 刘书田唐智亮张宗华; 关键词：薄壁结构轴向冲击

基于缺陷敏感性分析的加筋圆柱壳结构设计被引量：16: 2013年; 为了对加筋圆柱壳进行面向低缺陷敏感度的结构设计,针对一个直径为3m的正置正交加筋圆柱壳,基于显式后屈曲数值分析,研究了预制不同幅度的内凹、外凸双曲母线形状设计的加筋圆柱壳轴压临界荷载对初始模态缺陷的敏感性。结果表明:外凸双曲母线形状可在幅度为20mm时提高含缺陷结构的轴压临界荷载,可达6.6%,表现为对缺陷的低敏感性;内凹双曲母线则可在幅度为-10mm时小幅提高完善结构的轴压临界荷载,可达1.7%;当加筋圆柱壳应用于运载火箭的燃料贮箱时,燃料加注会升高贮箱内压,因此可通过内压控制形成外凸形状来降低结构的缺陷敏感性。; 郝鹏王博李刚杜凯繁曾杜娟张希; 关键词：加筋圆柱壳屈曲临界荷载

CONCURRENT OPTIMIZATION OF STRUCTURE COMPOSED OF POROUS CERAMIC WITH THERMAL AND STRUCTURAL OBJECTIVES: ＜正＞The optimization formulations are studied for the concurrent optimization of the load carrying spacecraft s...; Jun Yan~*; 文献传递

基于代理模型和等效刚度模型的加筋柱壳混合优化设计被引量：20: 2012年; 针对轴压作用下的加筋柱壳后屈曲性能优化计算较大的问题,本文提出了一种基于代理模型和等效刚度模型的混合优化策略,即运用基于等效刚度的平铺模型进行有限元后屈曲分析以代替试验设计中大量的精细加筋模型分析,并通过控制等效模型的单元尺寸来调整其分析精度,而等效刚度模型计算时长仅约为精细加筋模型的1/3。对构建的代理模型采用多岛遗传算法进行极限承载力等约束下的轻量化设计,调用精细模型有限元后屈曲分析对代理模型进行更新,从而保证代理模型的拟合精度并得到优化解。工程算例结果表明,本文提出的混合优化方法,使加筋柱壳结构在满足承载力情况下减重效果明显。; 郝鹏王博李刚王小军; 关键词：后屈曲分析优化设计代理模型

基于改进离散材料插值格式的复合材料结构优化设计被引量：4: 2012年; 针对采用离散材料优化(DMO)模型优化复合材料纤维分布时角度优化结果收敛率低的问题,将连续化惩罚策略与Heaviside惩罚函数引入传统DMO模型中,提出了一种改进的HPDMO(Heaviside Penalization of Discrete Materi-al Optimization)模型,从而提高结构的收敛率。建立了复合材料单层板基于最小柔顺性设计的优化列式,给出了多种离散材料构成结构的灵敏度信息求解方法。分析比较了DMO模型、连续化惩罚模型和HPDMO模型对最终优化结果收敛率、目标函数、迭代历史的影响。数值算例表明,改进的离散材料惩罚模型不但可以显著地提高优化结果的收敛率,给出清晰的优化构型,而且可以通过较少的优化迭代步数实现这一结果,为纤维增强复合材料的优化设计在工程中的应用提供了新的技术手段。; 段尊义阎军牛斌辛星赵国忠; 关键词：复合材料收敛率

国家重点基础研究发展计划(2011CB610304)

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