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时域动载荷作用下多微结构多尺度并行动力学拓扑优化

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振动与冲击 2024年第12期43卷 53-64页

作者：江旭东吴昊滕晓艳熊冶平哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室哈尔滨150080 哈尔滨工程大学机电工程学院哈尔滨150080 南安普顿大学工程与物理科学系英国南安普顿SO167QF

采用拓扑优化方法对含多种多孔材料的结构进行结构与材料微结构构型一体化设计,可以获得具有优良力学性能的结构设计。该文面向多晶胞双尺度结构的时域动刚度最优设计问题,考虑不同晶胞间的可连接性,并行设计微结构的构型及其宏观布局... 详细信息

采用拓扑优化方法对含多种多孔材料的结构进行结构与材料微结构构型一体化设计,可以获得具有优良力学性能的结构设计。该文面向多晶胞双尺度结构的时域动刚度最优设计问题,考虑不同晶胞间的可连接性,并行设计微结构的构型及其宏观布局。首先,引入双Helmholtz平滑-分块投影方案,识别不同多孔材料的宏观结构域。其次,通过均匀化方法计算多孔材料的宏观等效力学性能,利用有序SIMP(soid isotropic material with penalization)方法优化不同微观结构的宏观布局。同时,为了保证不同晶胞间的可连接性,在不同多孔材料微结构的边界区域设置为相同拓扑描述的可设计连接域。然后,基于先离散-后微分的伴随敏度分析方法,实现了时空离散动力系统的一致性敏度计算。最后,以双尺度结构动柔度最小化为目标,以材料用量为约束条件,提出了时域动载荷作用下多微结构多尺度并行动力学拓扑优化方法。数值算例结果表明,提出的优化方法能够实现多晶胞结构的构型与宏观布局设计,充分提高了多孔结构的承载性能,同时保证不同晶胞之间的几何连续性,研究结果可为高承载多孔材料结构设计提供理论参考。

关键词：多尺度并行拓扑优化多晶胞结构瞬态动力学微结构连接性数值均匀化

局部有限寿命疲劳约束条件下的结构拓扑优化方法

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振动与冲击 2023年第16期42卷 110-119页

作者：江旭东武子旺滕晓艳哈尔滨理工大学机械动力工程学院哈尔滨150080 哈尔滨工程大学机电工程学院哈尔滨150001

拓扑优化方法为工程结构抗疲劳性能的改善提供了有效的设计策略,为了减少大规模局部疲劳约束引起的计算代价,往往采用P范数方法将其凝聚成全局约束,但是,满足这类弱约束的最优解与原问题的最优解存在间隙。为了精确满足局部疲劳约束和... 详细信息

拓扑优化方法为工程结构抗疲劳性能的改善提供了有效的设计策略,为了减少大规模局部疲劳约束引起的计算代价,往往采用P范数方法将其凝聚成全局约束,但是,满足这类弱约束的最优解与原问题的最优解存在间隙。为了精确满足局部疲劳约束和降低约束数量,采用增广拉格朗日方法将原问题处理为无约束问题,提出局部有限寿命疲劳约束条件下的结构拓扑优化方法。考虑变幅值的比例载荷作用,采用Palmgren-Miner线性损伤假设和Sines疲劳准则评价材料点的疲劳强度,以局部疲劳性能为约束条件,建立结构的轻量化设计模型,采用全局收敛移动渐近线算法求解局部疲劳约束下的结构拓扑优化问题。另外,将非结构化多边形网格技术融入到拓扑优化模型,实现复杂几何边界结构的抗疲劳轻量化设计。数值算例结果表明,与P范数方法的优化结果相比,局部疲劳约束条件下的优化结构具有更优的抗疲劳性能和更少的材料用量,因而考虑局部疲劳约束有益于材料的充分利用和结构抗疲劳性能的改善。

关键词：拓扑优化非凝聚方法局部有限寿命疲劳约束增广拉格朗日方法多边形有限元网格

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附加自由阻尼板高频振动响应的能量流模型

振动与冲击 2023年第14期42卷 321-330页

作者：江旭东韩月东滕晓艳哈尔滨理工大学机械动力工程学院哈尔滨150080 哈尔滨工程大学机电工程学院哈尔滨150001

为了预示自由阻尼结构(free layer damping,FLD)的高频振动响应,将复刚度法与能量流分析(energy flow analysis,EFA)理论相结合,推导了大阻尼条件下高频振动自由阻尼板的能量密度方程。分析了阻尼交界面处的能量传递关系,利用耦合结构... 详细信息

为了预示自由阻尼结构(free layer damping,FLD)的高频振动响应,将复刚度法与能量流分析(energy flow analysis,EFA)理论相结合,推导了大阻尼条件下高频振动自由阻尼板的能量密度方程。分析了阻尼交界面处的能量传递关系,利用耦合结构的能量流分析方法推导了局部附加阻尼处理的薄板结构的能量密度方程。基于上述能量密度方程,构建了完全/局部自由阻尼板的能量有限元法(energy finite element method,EFEM)模型,求解了阻尼层合结构的高频能量流响应。通过对比模态解析解与能量有限元模型的数值解,验证了所建立的自由阻尼板高频振动能量流模型的有效性。

关键词：能量流分析自由阻尼结构能量有限元法(EFEM) 高频振动

轴向力影响下大阻尼梁高频能量流响应解析模型

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噪声与振动控制 2023年第1期43卷 1-6,30页

作者：江旭东熊志滕晓艳哈尔滨理工大学机械动力工程学院哈尔滨150080 哈尔滨工程大学机械机电工程学院哈尔滨150001

针对轴向力作用下大阻尼梁的高频振动问题,基于能量流分析方法构建高频动响应解析预报模型。推导梁结构的能量传递方程和能量损失方程,结合功率平衡方程构建轴向力影响下大阻尼梁的能量密度控制方程。以简支梁为典型算例,分析结构的能... 详细信息

针对轴向力作用下大阻尼梁的高频振动问题,基于能量流分析方法构建高频动响应解析预报模型。推导梁结构的能量传递方程和能量损失方程,结合功率平衡方程构建轴向力影响下大阻尼梁的能量密度控制方程。以简支梁为典型算例,分析结构的能量密度响应,研究轴向力和结构阻尼损耗因子对高频能量流响应的影响。数值结果表明:提出的能量流响应解析模型渐进一致逼近基于波动分析法的经典模型解,可以准确预示轴向力作用下大阻尼梁的高频弯曲振动响应。随着梁结构轴向载荷和阻尼损耗因子的增加,能量密度自激励点向两端约束边界衰减速度提高。但是,梁结构的弯曲振动总能量随轴向载荷单调增加,而随阻尼损耗因子单调减小。

关键词：振动与波能量流响应大阻尼梁轴向力高频解析模型

压差式管道机器人柔性多体系统流固耦合模型构建

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农业工程学报 2020年第8期36卷 31-39页

作者：滕晓艳江旭东马睿哈尔滨工程大学机电工程学院哈尔滨150001 哈尔滨理工大学机械动力工程学院哈尔滨150080

流体驱动下压差式管道机器人的运动属于复杂的流固耦合动力学问题,通过数值模拟方法分析机器人的动力响应,评估机器人在管道内的巡线能力具有重要的工程意义。该文基于耦合的欧拉-拉格朗日(Coupled Eulerian-Lagrangian,CEL)方法,构建... 详细信息

流体驱动下压差式管道机器人的运动属于复杂的流固耦合动力学问题,通过数值模拟方法分析机器人的动力响应,评估机器人在管道内的巡线能力具有重要的工程意义。该文基于耦合的欧拉-拉格朗日(Coupled Eulerian-Lagrangian,CEL)方法,构建了机器人柔性多体系统的流固耦合动力学模型,以平均驱动压差、平均摩擦力和密封皮碗的米塞斯应力峰值为指标,评价机器人对管道环境的适应性。数值模拟结果表明,与3舱段管道机器人相比,5舱段管道机器人的平均速度和速度波动幅值分别降低5.3%和18.6%,但是平均驱动压差、摩擦力和峰值米塞斯应力分别增加了56.9%、95.7%和42.0%。由此,随着舱段数增加,密封皮碗的变形进一步增加,流体需提供更大的驱动压差克服摩擦力作用,但机器人系统的速度平稳性有所提高。3舱段和5舱段机器人在管道焊瘤高度20 mm、弯道角度90°、弯道曲率半径300 mm时的平均摩擦力、平均驱动压差以及密封皮碗的米塞斯应力峰值均达到最大值:3舱段机器人分别为0.98MPa、10.61kN和28.30 MPa,5舱段机器人分别为0.63 MPa、5.64 kN和24.16 MPa。因此,与3舱段机器人相比,在弯道与焊瘤约束的联合作用下,5舱段机器人需要消耗更多的流体压力能克服管道的约束阻力;更高的摩擦力将使密封皮碗磨损加速,削弱密封性能,而更高的米塞斯应力峰值也将增加密封皮碗的脆性断裂风险,导致5舱段机器人对于管道环境的适应性弱于3舱段机器人。研究结果可为管道机器人的巡线能力评价和设计优化提供参考。

关键词：机器人数值分析流固耦合柔性多体系统压差式管道机器人动力特性

光滑双向渐进结构优化法拓扑优化连续体结构频率和动刚度

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农业工程学报 2019年第7期35卷 55-61页

作者：滕晓艳毛炳坤江旭东哈尔滨工程大学机电工程学院哈尔滨150001 哈尔滨理工大学机械动力工程学院哈尔滨150080

针对双向渐进结构优化(bi-directional evolutionary structural optimization, BESO)方法的单元过删除问题,提出了光滑双向渐进结构优化(smooth bi-directional evolutionary structural optimization, SBESO)方法,通过引入权重函数更新单元的质量与刚度矩阵,控制单元删除率以使低效单元逐渐从设计域中删除。以连续体结构固有频率最大化为目标,提出了一种基于SBESO的频率优化方法,对比分析了常函数、线性函数和正弦函数等不同权重函数对连续体结构优化的影响。将等效静载荷(equivalentstatic loads,ESL)方法与SBESO方法相融合,提出了动载荷作用下连续体结构的动刚度优化方法。数值算例表明,SBESO方法通过调节单元删除率和权重函数,控制低效单元在结构设计域中逐渐被删除,有效抑制了单元的过删除问题。采用线性和正弦权重函数,更有利于获得连续体结构的频率最优拓扑解。随单元删除率的减少,动刚度最优拓扑解的结构边界逐渐光滑,而且逼近于同一构形。由此,所提出的SBESO方法完善了BESO方法的优化准则,对于解决连续体结构动力学优化设计问题具有较为重要的理论意义。

关键词：优化模型光滑双向渐进结构优化频率优化等效静载荷动刚度优化

基于CEL方法的压差驱动式管道机器人动力特性分析

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振动与冲击 2019年第23期38卷 259-264,270页

作者：江旭东孙其海滕晓艳哈尔滨理工大学机械动力工程学院哈尔滨150080 哈尔滨工程大学机电工程学院哈尔滨150001

针对压差驱动式管道机器人多柔体系统与管内流体的流固耦合问题,基于耦合的欧拉-朗格朗日(CEL)方法建立了机器人系统流固耦合模型,获得了机器人在复杂管道内运行时的结构动力响应。对比分析了不同管道内径和机器人舱段长度下的密封皮碗... 详细信息

针对压差驱动式管道机器人多柔体系统与管内流体的流固耦合问题,基于耦合的欧拉-朗格朗日(CEL)方法建立了机器人系统流固耦合模型,获得了机器人在复杂管道内运行时的结构动力响应。对比分析了不同管道内径和机器人舱段长度下的密封皮碗应力场、管道与机器人间的摩擦力和流体对管道机器人的驱动压差。数值结果表明,管道机器人进入管道初期驱动压差出现峰值,随着机器人运动速度的波动和管道拓扑的改变,驱动压差再次出现峰值。管道机器人位于小曲率半径弯道时,密封皮碗经历强烈的局部化挤压作用形成峰值等效应力,但是,由于密封皮碗与弯道的间隙引起摩擦力降至谷值。此外,随着管道内径的减少,密封皮碗的等效应力、平均摩擦力以及平均驱动压差增大;舱段长度增加,密封皮碗的等效应力、平均摩擦力以及平均驱动压差随之增大。

关键词：压差驱动式管道机器人 CEL方法动力特性流固耦合有限元法

转型期我国企业员工的组织文化认同方式探析——一种包含感性的“有限理性”行为

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转型期我国企业员工的组织文化认同方式探析——一种包含感性的“...

作者：滕晓艳吉林大学

学位级别：硕士

组织文化认同是现代组织文化建设的一个瓶颈,也是现代组织社会学,组织行为学以及心理学关注的热点。转型期很多国内企业对组织文化认同方式一直存在着误区,认为它是理性主导的行为方式。组织社会学关于合理性和组织行为学有关“有限理... 详细信息

组织文化认同是现代组织文化建设的一个瓶颈,也是现代组织社会学,组织行为学以及心理学关注的热点。转型期很多国内企业对组织文化认同方式一直存在着误区,认为它是理性主导的行为方式。组织社会学关于合理性和组织行为学有关“有限理性”的观点给了我们重要的启示,通过运用有关我国企业文化认同动机的调研资料,论证了我国企业成员组织文化认同方式不是单纯的“经济理性”行为,而是感性和理性的复杂结合,是包含感性的“有限理性”。所以在企业进行文化认同建设过程中,重视企业成员的感性认同方式,用理性引导感性,感性促进理性,实现感性与理性的有机结合是组织文化建设的一个突破点。

关键词：有限理性感性组织文化企业文化认同

我国上市公司股权激励效果研究 ——基于三大板块的比较分析

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我国上市公司股权激励效果研究 ——基于三大板块的比较分析

作者：滕晓艳江苏科技大学

学位级别：硕士

股权激励是一项重大的激励机制创新,具有长期的激励作用。在西方发达国家,股权激励的效果已经得到了证实。相比于国外,我国股权激励起步较晚。在股权分置改革后,我国越来越多的上市公司也推出股权激励计划。在西方发达国家股权激励已经... 详细信息

股权激励是一项重大的激励机制创新,具有长期的激励作用。在西方发达国家,股权激励的效果已经得到了证实。相比于国外,我国股权激励起步较晚。在股权分置改革后,我国越来越多的上市公司也推出股权激励计划。在西方发达国家股权激励已经是较为成熟的机制,在我国股权激励是否发挥了其激励作用?我国主板、中小企业板、创业板的上市公司股权激励效果有什么不同,以及不同的影响因素对三大板块上市公司的股权激励效果的影响是否一致?可以为监管部门完善制度、改善监管环境提供哪些可行性建议?对公司股权激励方案的设计和治理结构的完善有哪些创新性启示?以上这些问题是本文研究的动机和关键。本文从我国三大板块之间的比较分析出发研究股权激励的效果,在股权激励效果研究中发现我国三大板块上市公司的股权激励效果均不理想,但主板好于中小企业板,中小企业板好于创业板;在第6章股权激励影响因素的实证研究中发现不同的影响因素对三大板块上市公司股权激励效果的影响不同,实证的结果表明:①在主板与中小企业板中,上市公司股权激励效果与股权激励比例呈正相关关系,但不显著;在创业板中上市公司股权激励效果与股权激励度呈负相关关系也不显著,②在三大板块中股权激励有效期与上市公司业绩呈不显著的负相关关系,③在主板与中小企业板中,股票期权的激励效果没有其他激励模式的激励效果好但不显著,在创业板中股票期权的激励效果要显著好于其他激励模式,④在主板中股权激励效果与公司规模呈不显著的正相关关系。在中小企业板与创业板中呈显著正相关关系,⑤在三大板块中资产负债率与股权激励效果均呈显著的负相关关系,⑥在三大板块中前5大股东持股之和与股权激励效果存在正相关关系但统计上不显著;最后,结合我国股权激励的实施现状和特征,从公司治理结构、市场环境、业绩体系等方面分别向公司和监管部门提出一些可行性的政策建议,根据实证的结果,为三大板块上市公司在制定股权激励方案时提供一些参考。

关键词：股权激励主板中小企业板创业板上市公司公司业绩