反映混凝土单边效应的弹塑性损伤本构模型及应用

为了尽可能有效和准确地描述混凝土材料的非线性力学特性,在研究国内外混凝土损伤本构模型的基础上,基于连续介质损伤力学和不可逆热力学的理论框架,采用统一强度理论作为屈服破坏准则,分别定义拉、压双标量损伤来考虑材料的拉、压迥异特性,同时引入反向加载影响因子以修正拉压交替循环加载时材料的单边效应,以及多轴应力状态下拉、压损伤累积的相互影响,最终采用显式积分算法建立了一种改进的混凝土弹塑性损伤本构模型.不同素混凝土加载试验模拟结果初步验证了建议模型的有效性,而通过对含I型裂缝的混凝土简支梁试验进行数值分析,结果表明,所得的荷载 挠度曲线与试验结果吻合良好,进一步检验了模型应用于结构非线性分析的有效性.     

双重孔隙渗流作用井眼围岩损伤力学模型研究

考虑双重介质建立了井眼围岩力学模型,考虑井眼围岩岩体为孔隙、裂缝双重介质,将围岩区域分为破坏区、损伤区和弹性区,建立双重介质渗流作用下的井壁围岩不同区域的损伤力学计算模型和井眼损伤区域的计算方法,计算结果表明理论计算模型与有限元模拟结果吻合较好.     

危岩主控结构面损伤模型研究

危岩是迄今研究程度极其薄弱的地质灾害类型,而主控结构面受荷损伤是危岩发育机理研究的核心技术．通过定义主控结构面裂端损伤区,运用损伤力学方法建立了裂端损伤区的即时泊松比和即时弹性模量的计算方法,并据此构建了主控结构面裂端损伤本构方程,为主控结构面断裂演化数值模拟奠定了理论基础．     

指数保费原理下的经验厘定

在经典的信度理论中,信度保费是在净保费原理下得到的. 但是, 保险商业中, 保险公司要求制定的保费必须适用于某合适的保费原理以适应具体的保险商业的需要. 本文建立了指数保费原理下的完全经验厘定模型, 得到了风险保费的信度估计和经验Bayes 信度估计, 并讨论了结构参数的估计及其性质. 最后证明了多合同模型的经验Bayes 信度估计的渐近最优性     

基于降阶模型和数据驱动的动态结构数字孪生方法北大核心CSCD

针对受动载荷作用的结构,提出了一种基于降阶模型库和机器学习数据驱动的数字孪生构建方法.首先根据物理结构服役过程中可能出现的损伤状态,采用有限单元法建立高保真有限元模型.其次采用Krylov子空间模型降阶方法对模型进行降阶,建立了物理结构各种状态下的降阶模型,形成模型库.最后利用随机森林机器学习算法训练获得模型选择器,通过物理结构上传感器的数据推断当前物理结构的状态,驱动数字孪生体跟随物理结构一同演化.设计制作了一个框架结构物理模型,模拟了结构不同位置损伤及不同损伤程度,验证了提出的数字孪生构建方法.     

单轴拉伸条件下细观非均匀性岩石损伤局部化和应力应变关系分析

岩石在拉应力状态下的力学特性不同于压应力状态下的力学特性．利用细观力学理论研究了细观非均匀性岩石拉伸应力应变关系包括:线弹性阶段、非线性强化阶段、应力降阶段、应变软化阶段.模型考虑了微裂纹方位角为Weibull分布和微裂纹长度的分布密度函数为Rayleigh函数时对损伤局部化和应力应变关系的影响,分析了产生应力降和应变软化的主要原因是损伤和变形局部化.通过和实验成果对比分析验证了模型的正确性和有效性．     

基于累积前景理论的直觉语言风险型多属性决策方法

针对属性值为直觉语言数,属性权重完全未知的风险型多属性决策问题,提出一种基于累积前景理论的决策分析方法.方法定义了一种新的直觉语言数距离(R-距离),并讨论它的性质;进而利用累积前景理论,分别以正、负理想方案为参考点计算各属性下各方案的累积前景值,构建累积前景决策矩阵;以综合R-距离最小化为目标,构建最优化模型计算属性权重;进一步依据各方案的综合累积前景值对方案进行排序.最后,通过实例分析说明了该方法的有效性.     

用统一分析梁与有限节线法分析弹性薄壁截面构件

传统薄壁截面梁理论不仅与梁的长细比有关,还强烈地依赖于其横截面的形状和荷载的作用方式.为了解决任意长细比、任意形状弹性薄壁截面杆状类结构构件或结构体系受任意荷载作用的力学分析问题,提出了一种新的梁模型——统一分析梁,一种结构数值分析新方法——有限节线法.利用统一分析梁模型和有限节线法不仅可以分析任意弹性薄壁杆状类结构构件的力学行为,而且当问题的性质与传统梁理论的前提条件一致时,会得出同样精度的解答.算例计算结果证明了统一分析梁的合理性与有限节线法的正确性.     

资源优化配置下的供应链竞争模型研究

本文在供应链竞争的经济背景下,考虑由多条结构异质的供应链构成的竞争模型.供应链在市场需求的推动下以自身利润最大化为决策标准,整合生产工序、分配企业内部资源.本文首先通过市场链的定义分析了供应链间的竞争方式;然后,利用博弈理论以及变分不等式方法,构建了供应链间竞争的均衡模型;进一步,给出了模型解的存在性和唯一性.最后,利用数值算例说明了模型的有效性.     

基于应力敏感的天然裂缝性页岩气藏双孔模型解的结构

针对天然裂缝性页岩气藏,研究了3种外边界条件（无穷大、定压、封闭）及内边界条件下的定产量生产问题,并建立了考虑应力敏感性和解析吸附的不稳定渗流的试井分析模型.先对此模型作线性化处理;然后通过摄动法以及利用Laplace变换,求得线性化后的无因次储层压力的Laplace空间精确解;最后根据解的相似结构理论,给出了求解该模型解结构的步骤,并且定义了3种外边界条件下的相似核函数,发现了此模型在3种外边界条件下精确解之间的相似结构.这项研究不仅为编制试井分析软件提供便利, 提高计算效率,而且对页岩气藏渗流理论的研究具有重要意义,也为页岩气藏渗流模型的求解提供了一种新的方法.     

分数阶力学系统的正则变换理论

应用分数阶模型可以更准确地描述复杂系统的力学与物理行为,随着分数阶微积分在科学和工程的诸多领域的成功应用,传统的分析力学理论和方法需要拓展到含有分数阶微积分的系统.变换是分析力学研究的一个重要手段.本文研究分数阶力学系统的变换理论.基于Cuputo分数阶导数的定义,定义力学系统的Lagrange函数和Hamilton函数,在H(o|¨)lder交换关系下建立了分数阶Hamilton原理,并由分数阶Hamilton原理通过变分运算导出分数阶Hamilton正则方程;建立了分数阶力学系统的正则变换理论,给出了四种基本形式的分数阶正则变换,并通过算例说明母函数在分数阶正则变换中的作用.     

抽象线性形变广义弹性理论

经典弹性力学已是一个完整的理论体系,但它的应用范围有局限性.本文利用凸分析方法,推广这个理论体系于一般的小变形广义非线性弹性力学模型.在用次微分描述的本构关系及边界条件下建立了静力学和动力学的一般的理论框架,给出了各种变分原理,证明了许多经典结论仍然成立,并从多个角度刻划了静(动)态解的性质.     

黄金分割算法在简支桥梁设计计算中的应用

移动荷载作用下,简支桥梁横截面上弯矩的变化为二元函数Z=f(x,y),本文给出了绝对最大弯矩Zm ax的极值点x*、y*的判别方法:利用数学中的黄金分割算法搜索梁的绝对最大弯矩对应的最危险横截面位置x*;利用力学中的影响线理论判别该截面发生最大弯矩时的最危险荷载位置y*,计算该横截面的最大弯矩得到梁的绝对最大弯矩.该算法易于编写计算程序,以计算机为工具,适用于任意有限多个平行移动荷载在桥梁上移动,对于桥梁的设计计算与安全评估,有一定的实用价值.     

钢绞线丝间变形与感应加热效果数学模型的研究

根据Hertz(赫兹)接触理论结合钢绞线的结构特性推导了丝间变形的计算方法,采用该方法计算钢绞线感应加热过程中丝间接触面宽度的大小,为建立精确的钢绞线感应加热有限元模型提供了一种新方法.利用有限元分析法计算钢绞线感应加热温度值,得到不同电流密度和频率下的温度数据.通过对温度数据进行回归分析,采用平均相对误差来评价多个回归模型拟合程度的优劣,建立了感应加热效果的最优数学模型.该模型为应用经典控制理论实现钢绞线感应加热温度控制提供了理论依据.     

基于小波神经网络方法的桥梁结构损伤识别研究

桥梁结构在服役期间会承受复杂的荷载,长期使用会不可避免地出现各种损伤.若这些损伤不能被及时发现和适当处理,将有可能造成严重的事故.因此,桥梁结构的局部小损伤识别对于其及时检修有重要意义.通常,损伤结构的全局动态特性测试可能对局部的结构损伤不敏感,特别是对小损伤,这就需要从结构动态响应信号中提取对损伤更敏感的特征量.建立了桥梁结构的有限元模型并进行动力特性分析;采用小波包分析方法处理结构动态响应信号以构造结构损伤指标,并结合结构损伤指标和人工神经网络方法进行桥梁结构的损伤定位.     

单轴作用下岩土材料的双重介质本构模型

基于弹塑性力学和损伤力学理论,将岩土材料视为孔隙-裂隙双重介质,假设孔隙介质不发生损伤,而裂隙介质随应变的增加发生损伤,建立了单轴作用下岩土类材料的双重介质本构模型隐式表达式,并利用Newton迭代法得出了材料的全程应力-应变曲线．分析结果表明,岩土材料中裂隙空间展布的多态性（均匀展布、集中展布和随机展布）是岩土材料本构关系千变万化的根本原因．由于双重介质本构模型将岩土材料的弹性主体（孔隙介质部分）和损伤主体（裂隙介质部分）分化开来,对于研究岩土或含损伤材料的破坏具有实用价值和理论意义．     

一种多目标条件风险值数学模型

研究了一种多目标条件风险值(CVaR)数学模型理论.先定义了一种多目标损失函数下的α-VaR和α-CVaR值,给出了多目标CVaR最优化模型.然后证明了多目标意义下的α-VaR和α-CVaR值的等价定理,并且给出了对于多目标损失函数的条件风险值的一致性度量性质.最后,给出了多目标CVaR模型的近似求解模型.     

人体动脉瘤生成与破裂的力学分析

在大变形超弹性理论框架下研究了内压、轴向拉伸和扭转联合作用下人体动脉壁的力学响应,应用结构不稳定性理论对动脉瘤生成的可能性进行了解释,应用材料强度理论对动脉瘤破裂的可能性进行了分析．考虑动脉壁中残余应力和平滑肌主动作用的影响,用纤维加强各向异性不可压超弹性复合材料两层厚壁圆筒模型来模拟动脉壁的力学特性．给出了正常和几种非正常状态下动脉壁的变形曲线和应力分布．变形和稳定性分析结果表明该文模型可以模拟正常状态下动脉壁的均匀变形,还可以模拟在动脉壁中弹性蛋白纤维和胶原蛋白纤维强度降低的非正常状态下动脉瘤生成的可能性及动脉瘤的增长．应力和强度分析结果表明该文模型可以模拟当动脉瘤中的最大应力超过管壁的强度时动脉瘤破裂的可能性．     

一类多指标对象评价模型

以C2R模型为基础给出了一类多指标对象评价模型——C2RM模型.我们首先定义了决策单元的优势集,论证了C2RM模型比一类多目标规划模型在优化意义上更进一步——排除了此类多目标规划模型的一些优势集为空的Pareto有效解.我们建立的C2RM模型是线性规划模型,易于判定一个决策单元是否DEA有效.在优势集性质基础上我们进一步定义了C2RM模型下DEA有效决策单元的实际有效率,并给出了所有决策单元的一种排序,最后举例予以说明.     

基于模型缩聚的结构损伤统计识别

提出了一种基于有限元模型缩聚技术的结构损伤统计识别方法,该方法仅需要少量传感器的测量数据.首先基于模型缩聚技术建立确定性的损伤识别过程,然后利用摄动法将概率过程融入确定性的损伤识别中,从而得到了一种基于概率统计的结构损伤识别方法.该方法通过计算未知参数(如损伤构件的弹性特征)对于测量噪声的一阶与二阶偏导数,来得到这些未知参数的均值与协方差矩阵.文中不仅阐述了该方法的理论推导过程,而且通过一个门式框架的数值仿真研究,并结合Monte Carlo数值模拟技术验证了该文方法的正确性.