基于神经网络的应力盘数据驱动建模研究

针对光学抛光加工的计算机控制问题,进行大口径高陡度非球面镜光学表面抛光加工过程中的应力盘面形动态变化研究。提出一套应力盘抛光加工计算机控制系统,建立反映应力盘面形的RBF神经网络模型,从微位移传感器阵列获取的测量数据用于训练神经网络模型。仿真实验表明,相对于传统的泽尼克多项式面形表示法,该模型能精确有效地反映应力盘表面形状的变化过程。     

多面形非圆型面设计方法及数控加工原理研究

通过分析多面形非圆型面的结构特征,建立了各特征参数之间的关系式,采用数学归纳法导出了任意n面形非圆型面的设计定理.提出一种机构传动原理建模方法,建立了任意n面形非圆型面的数控磨削加工控制定理及多坐标联动控制模型.同时提出一种随型面曲率变化保持磨削表面速度均匀的进给速度自调整方法.利用上述方法研制了一种多面形非圆型面数控磨床,对该磨床加工的多面形非圆零件进行测试,结果表明,其型面形状与设计图纸要求一致,粗糙度值小于0.32 μm,尺寸精度在8 μm以内.提出的设计方法和控制原理可以成功用于指导多面形非圆型面联接的设计和制造.     

黄土坡面水蚀因子对坡面侵蚀量的影响研究

以黄土坡面为研究对象,建立土壤侵蚀评价和预报模型,通过室内径流冲刷模拟试验,研究了坡面径流水深及流速的变化规律,分析了坡面径流水动力要素对坡面侵蚀量的影响。结果表明:在土壤侵蚀过程中,坡面径流水深和流速的变化极为复杂,具有时空分布多样性特点,但总体上随径流冲刷流量的增加而增大。通过分析坡面侵蚀量与水蚀因子的关系,建立了坡面侵蚀模型多元回归方程。     

基于ISIGHT平台的大型空间望远镜主镜主动光学系统研究

为了实现大型空间望远镜的高成像质量,建立了主镜主动光学系统模型。对主镜面形校正的算法、主镜面形校正的精度以及主镜面形校正能力等进行研究。首先,对主镜面形校正的算法进行研究。对主镜的镜体结构和支撑方案进行设计,建立了主镜有限元模型。构造了单位主动力矩阵和主镜面形响应矩阵。采用广义逆矩阵法求得了主镜面形校正矩阵。接着,采用多学科分析平台Isight建立主镜面形校正精度模型,以慧差为例,分析了主镜面形校正的准确性。最后,采用Isight平台建立了主镜面形校正能力分析模型,以低阶像散为例,分析了在促动器最大调整力为100N时,主镜面形的校正能力。分析结果表明：主镜慧差的校正精度为4%;力促动器能校正0.467个波长的像散。主镜面形校正算法及模型基本准确,可用来进行主镜面形校正。     

V型和Z型电热微驱动器性能比较与分析(邀请论文)

提出一种用于V型和Z型电热微驱动器性能比较的拓扑结构和标准,建立了在真空工作环境下V型和Z型电热微驱动器系统分析与比较模型.有限元仿真分析和实验结果验证了分析模型的准确性和有效性.借助此分析模型及所提出的性能比较拓扑结构和标准,综合分析和比较了V型和Z型电热微驱动器随不同结构参数变化时输出位移和力性能,为V型和Z型电热微驱动器的合理选择、系统设计与分析提供了可靠和实用的指导.     

非线性固体的断裂分析

用能量泛函变分问题的理论分析了断裂问题,建立了非线性固体的任意元素的边界变分定理,即裂纹扩展时,处于动力平衡状态的条件。由此可以求得动态裂纹扩展时,沿裂纹边界的能量释放量和能量释放率(动态纹裂扩展力)。     

受抛物线形荷载的地下柔性管的计算

(Ⅰ)将地下管道与附近土壤作为整个弹性体,在外载荷与管内某直径对称的情况下,按平面形变问题求解,且在略去管道中面拉伸的影响下求得管道中面上的应力。(Ⅱ)将管道作为隔离体,在外载荷及前述中面应力的影响下,求位移、内力、内力矩。(Ⅲ)在抛物线形荷载作用下求内力、内力矩。     

非均匀颗粒二维动力性状的模拟与研究

通过构造二维离散元模型,分析了土体在动荷载作用下的运动情况,并对任意时间步的应力应变进行了分析。针对以往的单一颗粒的模拟,提出了运用两种不同形状的颗粒进行模拟,即圆盘颗粒和椭圆盘颗粒。并且针对不同泊松比和弹性模量,利用Hertz接触理论,对圆盘圆盘接触、圆盘椭圆盘接触以及圆盘或椭圆盘与四周边界的接触进行了讨论,并对具体接触的法向受力以及颗粒重叠量进行了解析推导。最后通过变化不同动荷载的均值得到σd-εd表示的"骨干曲线",通过对"骨干曲线"的非线性模拟,得到土的动力本构模型。     

基于超磁致伸缩材料的采油振动器研究

为了解决石油开采过程中产量低及开采成本高的难题,提出了以超磁致伸缩振动器作用油层提高原油产量的新方法.基于残余原油Bingham体的流动模型,分析了在原油流动过程中利用振动解堵的工作原理,给出了谐振频率和声强确定的依据及其计算方法.设计了由驱动器和声辐射器等组成的井下振动采油系统,建立了振动器的动力学模型,并进行了驱动电流与驱动器输出力大小之间关系的实验研究.实验表明,以超磁致伸缩材料为核心驱动元件的驱动器,能够为声辐射器提供足够大的动力,其最大输出力受到励磁电流、输出位移和预压应力等影响.     

基于Ease off的准双曲面齿轮多目标优化

为实现准双曲面齿轮的多目标优化,建立了神经网络代理模型,用以描述Ease off修形参数和传递误差、齿根应力、啮合损失功率的关系。首先,利用动力学软件MASTA建立准双曲面齿轮驱动桥模型,基于敏感度系数矩阵,推导出齿面偏差二阶泰勒展开式对应的机床修形加工参数,建立修形齿轮模型。其次,通过MASTA的加载齿面接触分析功能计算修形齿轮模型的传递误差、齿根应力、啮合损失功率,最终建立神经网络代理模型。最后,采用NSGA-Ⅱ多目标优化算法优化代理模型,进行对比验证。结果表明：采用本多目标优化方法可有效降低准双曲面齿轮的传递误差、齿根应力、啮合损失功率。     

施工阶段内力与变位叠加法及其应用

把使用阶段的结构作为受力计算对象是目前空间结构设计的常规做法,结果使得结构的最终内力、变位等与施工方法及其施工过程无关,这不符合工程实际,而传统的有限元法并没有提供能解决该问题的相应公式,提出的施工阶段内力与变位叠加法,对传统有限元法作了改进,使计算结果符合空问结构施工的实际工况,同时该计算方法还能全过程跟踪分析结构在施工各阶段以及施工完毕时的内力、节点变位和支座反力,以一座采用移动支架法施工的柱面网壳为例,用该方法计算并通过数据比较说明了常规设计方法误差存在的程度和原因,指出了空间结构设计考虑施工方法及其过程的重要性。     

变刚度和带有收进的高层建筑弯扭耦联简化分析

本文在[1]的基础上,利用广义杆件有限元(在各等刚度段之间)和解析法(在等刚度段内)联合应用来计算变刚度或带有阶梯状不对称收进的由核心筒,剪力墙和平面框架组成的复杂平面布置的三维空间协同工作体系的弯扭耦联问题。推导了单元刚度矩阵、等效结点荷载,并给出在等刚度段内三种典型荷载下的计算公式。算例表明,本法所用单元极少,计算工作量小,速度快,用微机即可解决复杂问题,且具有较好的计算精度,可供初步设计之用。     

基于风洞试验的高层建筑风致响应和 等效风荷载计算

针对复杂体型和有气动干扰情况下高层建筑的风致响应和设计风荷载问题,提出一种基于风洞试验的计算方法,利用同步测压的风洞试验数据获得高层建筑的风压测层合力,基于简化层模型,在频域内给出该高层建筑风致响应和对应于各种响应等效风荷载的计算方法,并将该方法应用于某高层实例.分析表明：位移响应以第1阶模态贡献为主,加速度响应的前几阶模态均有贡献;采用频域和时域方法获得的位移和加速度响应吻合较好;本实例中基于顶部位移、底部剪力和底部弯矩的等效风荷载结果非常接近;等效风荷载的累加值可用来判断最不利风向角.     

考虑天然渗流场影响的地应力场反演回归分析及应用

结合某水电站地下厂房区工程地质条件以及实测地应力资料,借助有限元计算工具ABAQUS,对影响因素单独作用下的三维地质概化模型进行计算.在应力实测值和应力计算回归值之间建立多元回归模型,求出最优回归系数,从而获得初始地应力场分布规律.本文首次将天然渗流场作为影响因素,对厂房区初始地应力场进行了回归分析,并与未考虑渗流场的情况作了比较,得到了更合理的应力场分布.同时根据反演结果对地下厂房洞室不同开挖顺序做了分析比较.计算结果表明,经过适当优化后的开挖顺序是安全可行的,各主要洞室群总体稳定性较好.     

任意截面钢筋混凝土柱单元模型

提出了任意截面钢筋混凝土梁柱结构体系的单元模型,该单元模型同时考虑了材料非线性和几何非线性对结构体系的影响.采用三次多项式模拟混凝土、钢筋的本构关系,所推导的单元刚度计算简单、概念清晰,是单元材料非线性刚度矩阵、几何非线性刚度矩阵和位移与内力相互作用矩阵的简单迭加.提出的任意截面钢筋混凝土柱单元模式,含义清楚、计算简便,可用于分析钢筋混凝土柱因材料破坏、失稳破坏或材料非线性与结构失稳综合产生的极限承载力计算,所建立的有限元模型很容易与其他有限元模型兼容.理论分析结果与实验结果吻合较好.     

框架结构二阶内力分析

针对目前普遍采用的框架一阶内力分析所存在的精度不够及不安全问题,提出了框架的二阶内力分析方法.首先推导了基于几何非线性框架的转角位移方程,然后在算例中运用该方程求解有侧移框架的内力及侧移,并将其结果同该框架的一阶内力及位移进行比较,最后得出相应的结论.算例结果表明,二阶效应在框架分析中不应忽略.文章仅限于在材料线弹性范围内的应用.     

基于云模型趋近律的智能滑模控制器设计

为了解决传统滑模控制中采用指数趋近律产生的抖振问题,提出一种采用云模型趋近律的智能滑模控制方法.提出将云模型和趋近律相结合,利用云模型推理方法,动态调整趋近速度,保证系统状态快速、稳定地到达滑模面.将所设计的滑模控制器用于平行单级双倒立摆的稳定控制,仿真结果验证了设计方法的有效性,对系统摄动和外部干扰都有很强的鲁棒性.     

基于多重多元回归的人脸年龄估计

基于标记分布学习的人脸年龄估计方法利用相近年龄的人脸变化较为缓慢的特点,采用年龄标记分布向量表示附近年龄描述目标年龄的程度,将学习任务从单值的目标年龄预测转变为年龄标记分布向量的估计,较为有效的解决了人脸年龄估计任务中训练数据不足的问题。但是,现有的标记分布学习方法存在不能构建统一的标记分布预测模型(基于最大熵模型的方法)或容易过拟合的问题(基于神经网络的方法)。为了解决这些问题,将基于标记分布学习的年龄估计转换为同时对多因变量进行预测的多重多元回归分析问题,并采用多因变量偏最小二乘回归方法进行求解。多因变量偏最小二乘回归模型对数据分布没有前提假定,在自变量存在较大的相关性的情况下仍可建立有效的多因变量预测模型。在FG-NET人脸数据库上的大量对比试验结果表明,本研究提出的基于多重多元回归的人脸年龄估计方法在大幅度提高模型训练效率的同时,具有更高的年龄估计准确度。     

考虑接头影响的地铁盾构隧道管环力学模型研究

针对接头对盾构隧道衬砌内力和位移的影响,提出了弹性铰管环结构力学改进模型.应用力法,推导出静水压力、水平及竖向地基抗力、土压力、管环自重4种荷载作用下管环内力和位移解析解.以北京地铁十号线为具体工程背景,研究了接头刚度、接头位置和接头数目对管环结构内力的影响规律,并与Lee的模型计算结果进行了对比分析,结果发现,接头刚度对管环弯矩、管环轴力的影响较大;接头数目和接头位置对管环弯矩、轴力的影响较小;两模型计算值差异主要体现在当160°≤φ≤180°时,改进模型计算弯矩呈下降趋势,而Lee的模型计算弯矩呈上升趋势.改进模型的计算结果与实际较为吻合.     

混凝土板非线性分析的微平面法

讨论了混凝土板非线性分析的微平面法.首先,介绍了微平面法的最新进展、优点和五个基本假设.基于这些假设导出了混凝土的一般本构关系,并进一步给出了本构关系中所包含各参数的显式表达式.然后将混凝土板分成若干层,建立起每层板节点力与节点位移之间的关系.再应用虚功原理,获得了混凝土板有限元分析的计算公式.最后,为了验证本文数值方法,计算了一混凝土板在五个集中力作用下板中心位移与外力之间的关系.数值解与实验数据之间的良好一致性初步证实了该方法的有效性.