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基于非协调矩形弯曲单元的薄板极限上限分析方法

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清华大学学报（自然科学版） 2011年第12期51卷 1887-1893页

作者：周书涛刘应华陈莘莘清华大学航天航空学院工程力学系北京100084 湖南工业大学土木工程学院株洲412008

为了研究板结构的极限承载能力问题,采用ACM非协调矩形弯曲单元对几种不同工况下的正方形板和长方形板进行了极限上限分析。据塑性极限分析的上限定理和Mises屈服条件,建立了基于ACM非协调矩形弯曲单元的刚塑性薄板极限上限分析的数学... 详细信息

为了研究板结构的极限承载能力问题,采用ACM非协调矩形弯曲单元对几种不同工况下的正方形板和长方形板进行了极限上限分析。据塑性极限分析的上限定理和Mises屈服条件,建立了基于ACM非协调矩形弯曲单元的刚塑性薄板极限上限分析的数学规划格式,并采用直接迭代算法进行了求解,得到了正方形板和长方形板的极限载荷,相应地绘制出了它们极限状态下的塑性耗散功分布云图。数值计算表明:得到的结果合理,采用非协调矩形弯曲薄板单元ACM进行板的极限上限分析具有格式简单、计算精度较好、计算效率较高、收敛速度较快等优点。

关键词：极限分析上限定理非协调板单元迭代算法

轴对称结构动力弹塑性分析的无网格自然邻接点Petrov-Galerkin法

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振动与冲击 2021年第10期40卷 204-208页

作者：陈莘莘肖树聪周书涛华东交通大学土木工程国家实验教学示范中心南昌330013 北京强度环境研究所北京100076

将无网格自然邻接点Petrov-Galerkin法与预校正形式的Newmark法相结合,建立了一种轴对称结构动力弹塑性分析的新方法。由于几何形状和边界条件的轴对称特点,三维的轴对称问题可转化为二维问题。此外,计算时仅需要轴对称面上的一组离散节... 详细信息

将无网格自然邻接点Petrov-Galerkin法与预校正形式的Newmark法相结合,建立了一种轴对称结构动力弹塑性分析的新方法。由于几何形状和边界条件的轴对称特点,三维的轴对称问题可转化为二维问题。此外,计算时仅需要轴对称面上的一组离散节点,有效地避免了复杂的网格划分和网格畸变的影响。在轴对称面上的局部多边形子域上采用局部加权余量法推导了轴对称结构动力弹塑性分析的离散化控制方程,并采用预校正形式的Newmark法在时间域上进行求解。为了克服本质边界条件不能直接施加的缺点,试函数采用自然邻接点插值进行构造。数值算例结果表明,该研究所提出的轴对称结构动力弹塑性分析方法是行之有效的。

关键词：轴对称无网格法自然邻接点插值动力响应弹塑性局部加权余量法

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基于自然单元法的极限上限分析

固体力学学报 2012年第1期33卷 39-47页

作者：周书涛刘应华陈莘莘清华大学航天航空学院工程力学系北京100084 湖南工业大学土木工程学院株洲412008

自然单元法是一种基于离散点集的Voronoi图和Delaunay三角化几何信息,以自然邻近插值为试函数的新型数值方法.相对于一般无网格法中常采用的移动最小二乘近似而言,自然邻近插值不涉及到复杂的矩阵求逆运算,更不需要任何人为的参数,可以... 详细信息

自然单元法是一种基于离散点集的Voronoi图和Delaunay三角化几何信息,以自然邻近插值为试函数的新型数值方法.相对于一般无网格法中常采用的移动最小二乘近似而言,自然邻近插值不涉及到复杂的矩阵求逆运算,更不需要任何人为的参数,可以提高计算效率.采用该方法构造的形函数满足Delta函数的性质,可以像有限元一样准确地施加边界条件,可以方便处理场函数及其导数的不连续性的问题.论文将自然单元法应用到极限上限分析中,编制了相应的计算程序,通过极限分析的几个经典算例进行了验证,同时采用类似于分片应力磨平的方式,编制相应的磨平程序,由计算点上的塑性耗散功外推得到了节点上的塑性耗散功的值,从而画出了极限状态下结构的塑性耗散功的分布云图.计算结果表明采用自然单元法求解极限上限分析具有稳定性好,精度高,收敛快等优点.

关键词：自然单元法自然邻近插值极限上限分析 Sibson插值

基于移动最小二乘法的应变测量数据场重构方法

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强度与环境 2023年第3期50卷 58-63页

作者：周书涛巨亚堂胡彦平马斌捷北京强度环境研究所北京100076

基于移动最小二乘法,提出了一种应变测量数据场重构的方法。该方法将受轴压铝制圆筒的应变测量数据与相应的理论结果进行比较,筛选出了有效的应变测量数据。通过计算有效测点之间距离和采用冒泡排序法确定这些距离顺序的方式,高效简便... 详细信息

基于移动最小二乘法,提出了一种应变测量数据场重构的方法。该方法将受轴压铝制圆筒的应变测量数据与相应的理论结果进行比较,筛选出了有效的应变测量数据。通过计算有效测点之间距离和采用冒泡排序法确定这些距离顺序的方式,高效简便地计算了各个有效测点的支撑域半径。根据获得的有效应变测量数据和计算得到的移动最小二乘形函数,重构出了重构区域三维表面各个节点的应变值,并且绘制出了相应的应变云图。数值计算结果验证了本文方法的合理性、精确性和高效性。

关键词：移动最小二乘法应变测量数据场重构方法

六种边界等直梁模态特性和振动响应的解析分析

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导弹与航天运载技术（中英文） 2022年第6期 68-73页

作者：马斌捷周书涛洪良友梁吉鹏王丽霞北京强度环境研究所北京100076

为了获取六种边界等直梁振动响应的解析解,采用特征变换方法,得到了广义质量的解析解,并由此获得了不同边界和载荷作用下位移、速度、加速度和截面弯矩的动态响应放大系数的解析解和曲线,指出了速度与截面弯矩动态响应放大系数的相似特... 详细信息

为了获取六种边界等直梁振动响应的解析解,采用特征变换方法,得到了广义质量的解析解,并由此获得了不同边界和载荷作用下位移、速度、加速度和截面弯矩的动态响应放大系数的解析解和曲线,指出了速度与截面弯矩动态响应放大系数的相似特征和载荷响应分析的阶次要求。进一步推导出了有效质量的解析表达式,为基础激励方式的适用性分析提供了理论依据。

关键词：振型特征变换方法广义质量振动响应有效质量

干热岩开发中高温水-岩作用下岩石应力腐蚀及多场损伤问题

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地球科学与环境学报 2023年第3期45卷 460-473页

作者：孙强高千张玉良胡建军耿济世周书涛袁士豪西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054 西安科技大学自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室陕西西安710021 西安石油大学新能源学院陕西西安710065 河北工业大学土木与交通学院天津300401 深圳大学深地科学与绿色能源研究院广东深圳518060 深圳大学广东省深地科学与地热能开发利用重点实验室广东深圳518060

赋存于地球深部的地热资源,以其储量丰富、清洁再生等优势,有望成为破解我国能源困局,助推“双碳”目标实现的重要途径之一。干热岩(HDR)开发过程中,面临着高温高压环境下水-岩作用问题,在温度场、渗流场、应力场、化学场(THMC)等多场... 详细信息

赋存于地球深部的地热资源,以其储量丰富、清洁再生等优势,有望成为破解我国能源困局,助推“双碳”目标实现的重要途径之一。干热岩(HDR)开发过程中,面临着高温高压环境下水-岩作用问题,在温度场、渗流场、应力场、化学场(THMC)等多场耦合作用下,岩体应力腐蚀效应和疲劳劣化会诱发岩石微裂纹-裂缝扩展、成核与丛集行为,进而影响增强型地热系统(EGS)的热交换效率和地质体稳定性,这也是制约干热岩长期安全开发的瓶颈,亟待突破。通过总结现有干热岩高温高压下多场损伤研究中的实验探索、理论模型、数值分析等多手段跨尺度方法,分析干热岩在高温高压及水环境下的应力腐蚀效应,可阐明循环生产过程中低温工质与高温地质体循环换热下干热岩储层结构演化的动态过程及工程响应,进而揭示THMC多场耦合作用下干热岩储层疲劳劣化损伤机理,为我国深部地热资源高效安全开发提供理论支撑和地质保障;但仍亟待深入开展增强型地热系统的THMC多场耦合作用下岩体应力腐蚀效应的干热岩疲劳劣化机制与长期稳定性研究,如考虑应力腐蚀效应和疲劳损伤的干热岩长期强度评价模型、基于跨尺度疲劳损伤评价的干热岩开发下地质体长期稳定性方法、适应于干热岩储层改造及裂缝网络演化下THMC多场耦合数值方法。

关键词：干热岩增强型地热系统应力腐蚀效应疲劳劣化多场耦合水-岩作用

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渭北旱塬苹果黑星病中长期远程预测系统

渭北旱塬苹果黑星病中长期远程预测系统

作者：周书涛西北农林科技大学

学位级别：硕士

苹果黑星病是世界各苹果产区的重要病害之一。主要危害苹果果实、叶片、花、枝条等,常常造成叶片早期脱落、产量下降、品种降低。近年来,苹果黑星病在我国主要苹果产区日趋严重,对我国苹果产业发展带来极大的威胁。本文开展了对苹果黑... 详细信息

苹果黑星病是世界各苹果产区的重要病害之一。主要危害苹果果实、叶片、花、枝条等,常常造成叶片早期脱落、产量下降、品种降低。近年来,苹果黑星病在我国主要苹果产区日趋严重,对我国苹果产业发展带来极大的威胁。本文开展了对苹果黑星病中长期远程动态预测的研究工作,取得了如下结果: 1.建立苹果黑星病长期预测模型。以渭北旱塬地区1997-2009年病害流行程度为基础数据,建立了基于马尔可夫链法和方差周期外推法的预测模型,预测了2010-2015年苹果黑星病的流行程度依次为3、3、1、2、1、2级。 2.依据多年苹果黑星病的调查和研究资料,建立了累积温度预测模型、苹果叶片面积增长模型、苹果叶龄模型、苹果叶片数量模型、落叶上假囊壳数量模型、子囊孢子成熟概率模型、子囊孢子释放着落模型、子囊孢子萌发模型、子囊孢子侵染概率模型、病斑数目模型、病斑扩展模型等11个子模型,并结合专家系统的思想,组建了渭北旱塬苹果黑星病中期预测模型。 3.以网络技术为基础,采用PHP、HTML/CSS、JavaScript等主流网络脚本语言,实现了渭北旱塬苹果黑星病的中长期远程预测系统,为苹果黑星病的远程诊断、预测、决策和互动交流等方面提供了相应的技术支持。该系统的开发为各级政府部门的决策提供必要的技术支持,为广大苹果种植业者对苹果黑星病的早期识别、预测和防治等提供指导,真正实现了苹果黑星病防控技术的网络化应用,为有害生物防治技术的推广探索了一个新模式。

关键词：苹果黑星病苹果黑星病菌中期模型长期模型远程预测

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水轮机蜗壳导流板静力与动力分析研究

水轮机蜗壳导流板静力与动力分析研究

作者：周书涛华中科技大学

学位级别：硕士

安全稳定运行是水轮发电机组长期安全运行的重要保障,许多已经投入运行的水轮机组出现了较剧烈的机械振动,个别机组还出现噪声较大的现象。蜗壳导流板出现撕裂的现象也给机组的安全稳定运行带来较大的隐患,目前常见的解决措施是修复并... 详细信息

安全稳定运行是水轮发电机组长期安全运行的重要保障,许多已经投入运行的水轮机组出现了较剧烈的机械振动,个别机组还出现噪声较大的现象。蜗壳导流板出现撕裂的现象也给机组的安全稳定运行带来较大的隐患,目前常见的解决措施是修复并增焊加强筋.本文采用有限元法对三峡水轮机组的蜗壳导流板进行静力分析和动力响应分析,着重对比加筋前后导流板上的位移和应力的变化和动力响应特性变化,检验增焊加强筋能否提高导流板抗撕裂的能力,为机组的振动研究和优化运行提供参考意见和科学依据。本文主要进行了以下工作: 1、应用有限元软件ANSYS结合实际数据建立水轮机组导流板加筋前与加筋后的模型,根据实际情况施加适当的边界条件。 2、用APDL语言编程计算,把给定的载荷数据通过插值计算的方式转换为模型上的载荷数据,并且将其分别加到加筋前与加筋后导流板的模型上去。 3、分别对加筋前与加筋后的导流板进行静力分析,查看模型的变形和应力;对结果进行分析、比较。 4、根据一些机组的实际运行所测得的数据,利用模拟的时间载荷对模型进行动力学分析,得到其动力响应特性并对其进行对比分析。本文对三峡水轮机组的蜗壳导流板进行了计算分析,为水轮机组的蜗壳导流板振动研究和抗撕裂分析等方面提供了理论依据及参考意见,此外,文中载荷转换中的数据处理思想和计算方法也对其它编程计算和结构分析具有借鉴作用。

关键词：水轮机组有限元法蜗壳导流板静力分析瞬态分析

端部带质量和弹簧约束悬臂梁振动响应的解析解

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北京航空航天大学学报 2019年第5期45卷 883-892页

作者：马斌捷周书涛贾亮侯传涛荣克林北京强度环境研究所北京100076

根据端部带质量和弹簧约束悬臂梁的特征值条件,提出了一种特征变换方法,获得了带约束悬臂梁广义质量和振动响应的解析解。通过分析根部弯矩、端部位移、速度和加速度放大系数的变化特征可知,端部弹簧的刚度对静态和一阶载荷响应有明显... 详细信息

根据端部带质量和弹簧约束悬臂梁的特征值条件,提出了一种特征变换方法,获得了带约束悬臂梁广义质量和振动响应的解析解。通过分析根部弯矩、端部位移、速度和加速度放大系数的变化特征可知,端部弹簧的刚度对静态和一阶载荷响应有明显的影响,减载设计时可以放宽对端部质量的限制,载荷响应分析阶次介于速度和加速度的分析阶次之间。提出的特征变换方法可应用于求解其他载荷分布、边界条件和端部约束悬臂梁的振动响应解析解。

关键词：悬臂梁端部质量端部弹簧特征变换法振动响应