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基于孔变形的复合材料连接件疲劳性能分析

复合材料学报 2024年第3期41卷 1516-1527页

作者：刘学术王学尧大连理工大学运载工程与力学学部大连116033

在复合材料的实际应用中,以装配组件或紧固件失效作为复合材料螺栓连接失效的判定准具有极大的风险性。在分析复合材料疲劳损伤发展特点的基础上,本文提出了一种基于连接孔变形的螺接结构疲劳寿命预测方法,并以碳纤维复合材料双钉单剪... 详细信息

在复合材料的实际应用中,以装配组件或紧固件失效作为复合材料螺栓连接失效的判定准具有极大的风险性。在分析复合材料疲劳损伤发展特点的基础上,本文提出了一种基于连接孔变形的螺接结构疲劳寿命预测方法,并以碳纤维复合材料双钉单剪及单钉双剪连接拉-拉疲劳性能实验数据对模型进行了验证。结果表明:连接孔的变形量能很好地反映连接结构疲劳损伤的发展过程,本文所提的疲劳寿命预测模型的最大误差不超过-3.62%,装配间隙的存在可导致连接件疲劳寿命下降高达64.8%。

关键词：复合材料螺栓连接疲劳寿命孔变形装配间隙

高维数据最优划分聚类的k-Fermat算法研究

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系统工程理论与实践 2024年第2期44卷 752-772页

作者：李彤翟永南华英凡大连理工大学经济管理学院大连116024 大连理工大学商学院盘锦124221

将数论中的二维数据最优集结点(广义Fermat点)向高维空间拓展,提出以高维广义Fermat点作为最优聚类中心点的划分聚类算法——k-Fermat算法.首先对Fermat点作为聚类中心点的最优性、唯一性进行理论分析,其次建立了模拟植物生长算法(PGSA... 详细信息

将数论中的二维数据最优集结点(广义Fermat点)向高维空间拓展,提出以高维广义Fermat点作为最优聚类中心点的划分聚类算法——k-Fermat算法.首先对Fermat点作为聚类中心点的最优性、唯一性进行理论分析,其次建立了模拟植物生长算法(PGSA)求解高维数据的Fermat点并指导聚类过程的算法体系,最后对算法复杂性进行了严格证明.为验证算法性能,采用国际公布的经典数据集,将k-Fermat算法与近年来国际重要期刊和顶级会议发表的几十种主流聚类算法进行比较,验证了本文算法的精确性和稳定性.本文改进了目前划分聚类算法中没有最优聚类中心点的理论不足,为非监督学习探索了一个新方法.

关键词：划分聚类最优聚类中心广义Fermat点模拟植物生长算法(PGSA) k-Fermat算法

基于K-T条件的核环吊空间滑轮绳索接触段计算方法研究

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力学学报 2024年第4期56卷 1123-1137页

作者：赵天骄齐朝晖王天堉徐金帅大连理工大学工程力学系辽宁大连116024

滑轮绳索系统是一类可以利用内嵌于其中的绳索控制的多体系统,一般存在大量绳索接触段,随着机械系统的复杂化和智能化,对这类系统的精确性和可靠性提出了高要求.针对核环吊起升机构中空间滑轮绳索接触段,推导了接触段绳索微元体平衡方程... 详细信息

滑轮绳索系统是一类可以利用内嵌于其中的绳索控制的多体系统,一般存在大量绳索接触段,随着机械系统的复杂化和智能化,对这类系统的精确性和可靠性提出了高要求.针对核环吊起升机构中空间滑轮绳索接触段,推导了接触段绳索微元体平衡方程,得到了接触力密度的解析表达式.将绳索应变求解转化为优化问题,利用库恩塔克(K-T)条件,建立了绳索轴向应变以及应变对弧长导数满足的非线性方程,并求出了内部应变对滑轮两端参数的导数,计算了滑轮与绳索接触段的应变分布,推导了绳索方位角与弧长应满足的协调方程.同时结合接触段滑轮槽截面的几何特点,推导了切向和法向接触力密度与绳索轴向应变之间的关系,提出了滑轮两侧绳索应满足的边界条件,利用边界点处绳索与滑轮物质速度相等的条件,建立了约束方程.数值算例表明,计算结果符合绳索受力变形规律和接触力变化趋势.提供的方法为包含空间滑轮绳索机构的核环吊机构以及其他大型机械系统分析提供了新的思路.

关键词：滑轮绳索系统起升机构应变分析接触力密度空间描述

Ti_(43.76)Zr_(12.50)Cu_(37.49-x)Ni_(6.25)Co_(x)非晶钎料真空钎焊TC4钛合金/316L不锈钢

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焊接学报 2024年第1期45卷 47-57,I0006页

作者：韩文倩董红刚马月婷李鹏吴宝生张亮亮大连理工大学大连116024

根据双团簇模型设计并制备了Ti-Zr-Cu-Ni-Co系非晶钎料,用于真空钎焊TC4钛合金和316L不锈钢,分析了钎料中Co元素含量对钎焊接头界面微观组织形貌、力学性能及断裂行为的影响规律.结果表明,钎焊接头可划分为TC4/扩散区(Ⅰ区)/钎缝中心区... 详细信息

根据双团簇模型设计并制备了Ti-Zr-Cu-Ni-Co系非晶钎料,用于真空钎焊TC4钛合金和316L不锈钢,分析了钎料中Co元素含量对钎焊接头界面微观组织形貌、力学性能及断裂行为的影响规律.结果表明,钎焊接头可划分为TC4/扩散区(Ⅰ区)/钎缝中心区(Ⅱ区)/界面区(Ⅲ区)/316L,界面典型微观组织结构为TC4/β-Ti+Ti_(2)Cu/(Ti,Zr)_(2)(Cu,Ni)+Ti_(2)Cu+Ti_(2)(Cu,Ni)+TiFe/(Fe,Cr)_(2)Ti+α-(Fe,Cr)+τ+γ-(Fe,Ni)+σ/316L,随着Co元素含量的增加,接头剪切强度先升高后降低再升高,当Co元素含量为1.56%时达到最大310 MPa,不添加Co元素时,接头断裂于钎缝中心区(Ⅱ区);当Co元素含量为1.56%~6.24%时,接头断裂于靠近316L母材的界面区(Ⅲ区)附近,断裂模式为典型的解理断裂.

关键词：真空钎焊非晶钎料钛合金/不锈钢异种金属微观组织剪切强度

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根部加强的镁合金搅拌摩擦焊分析

焊接学报 2024年第1期45卷 23-30,I0004,I0005页

作者：任大鑫丛凌翔韩荣豪宋刚刘黎明大连理工大学大连116024

常规搅拌摩擦焊中,不同厚度的材料所适配的最佳搅拌针长度也不相同,搅拌针过长或过短都会对焊接效果产生不利影响.为了解决这一局限性,提出了一种在焊缝背面添加适当厚度同种材料垫板的新型焊接工艺,在该工艺中,搅拌针长度大于被焊板材... 详细信息

常规搅拌摩擦焊中,不同厚度的材料所适配的最佳搅拌针长度也不相同,搅拌针过长或过短都会对焊接效果产生不利影响.为了解决这一局限性,提出了一种在焊缝背面添加适当厚度同种材料垫板的新型焊接工艺,在该工艺中,搅拌针长度大于被焊板材厚度,将垫板与母材焊接在一起,一方面,降低了对搅拌针长度的要求;另一方面,可消除焊缝减薄产生的不利影响.结果表明,采用该方法分析1.5 mm厚AZ31B镁合金的对接焊,接头抗拉强度最大可达母材的91.19%,此外,分析了焊缝横截面微观组织和显微硬度分布,通过所建立的卷积神经网络模型,对接头抗拉强度随参数变化的分布情况进行了预测,获取了最佳工艺参数.

关键词：搅拌摩擦焊 AZ31B镁合金垫板神经网络

基于深度学习的全三维气固两相流时空耦合智能预测

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工程热物理学报 2024年第2期45卷 446-452页

作者：谢心喻王晓放郝祎琛赵普谢蓉刘海涛大连理工大学能源与动力学院大连116024

气固流化床在化工、冶金及制药等领域得到了广泛的研究与应用。对流化床内气固两相流的动力学行为进行深入研究有利于流化床设备的设计和性能优化。本文利用深度学习技术构建了数据驱动的全三维深度时空序列模型,对流化床内气固两相流... 详细信息

气固流化床在化工、冶金及制药等领域得到了广泛的研究与应用。对流化床内气固两相流的动力学行为进行深入研究有利于流化床设备的设计和性能优化。本文利用深度学习技术构建了数据驱动的全三维深度时空序列模型,对流化床内气固两相流三维空间和时间维度的复杂动力学行为进行学习,并实现了对未知来流速度条件下流化床内气相和颗粒相速度场的合理预测。测试结果表明,该全三维智能模型的预测结果与CFD计算结果高度一致,具有较好的泛化能力;此外,该模型比传统的数值仿真速度快数百倍,可以用于流场的快速预测,以缓解数值仿真耗时问题。

关键词：深度学习气固两相流三维时空预测流化床

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车辆在非光滑路面的接触动力学分析方法研究

力学学报 2024年第6期56卷 1762-1774页

作者：宋宁宁赵剑公爵李琳辉彭海军大连理工大学机械工程学院汽车工程系辽宁大连116024 大连理工大学力学与航空航天学院工程力学系辽宁大连116024

车辆接触动力学研究有助于更加全面地了解整车力学性能,对整车稳定性和座舱舒适性设计具有指导性作用.文章基于非光滑多体系统理论,对车辆系统展开接触动力学研究.考虑到车辆在行驶过程中,轮胎是与地面接触的唯一部件,轮胎动力学模型对... 详细信息

车辆接触动力学研究有助于更加全面地了解整车力学性能,对整车稳定性和座舱舒适性设计具有指导性作用.文章基于非光滑多体系统理论,对车辆系统展开接触动力学研究.考虑到车辆在行驶过程中,轮胎是与地面接触的唯一部件,轮胎动力学模型对整车动力学分析发挥着重要的作用.首先,借助于张拉整体结构的思想,建立轮胎的等效模型.然后,采用拉格朗日乘子方法,将约束方程引入到拉格朗日函数中,并基于第二类拉格朗日方程,推导得到整车系统的一般动力学方程.由于接触碰撞的存在,会导致车辆的状态变量呈现出非连续性.利用牛顿碰撞定律,建立了碰撞响应的非光滑数学列式,并利用光滑化的Fischer-Burmeister函数将非光滑数学列式进行等效替换,以提高计算效率.其次,将摩擦响应的求解转化为优化问题进行描述,以避免求解摩擦方向时出现奇异.另外,将车辆系统的一般动力学模型分解为光滑部分与非光滑部分进行求解,并利用广义α离散策略给出了详细的求解流程.最后,对整车系统展开了多工况的接触碰撞数值仿真,分析了不同工况下的接触响应对整车动力学性能的影响,验证了所提方法的有效性.

关键词：车辆多体系统动力学轮胎建模碰撞摩擦非光滑接触

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直立宽大结构局部冰压力幅值研究

船舶力学 2024年第4期28卷 561-570页

作者：彭鑫王国军付仰华黄亚婷董睿张大勇大连理工大学海洋科学与技术学院辽宁盘锦124221 大连理工大学工程力学系辽宁大连116023 大连理工大学宁波研究院浙江宁波315000

为了明确极区直立宽大结构局部冰压力幅值及压力面积曲线的影响因素,本文首先对ISO 19906规范中的局部冰压力计算方法进行了分析,发现其局限性较大。其次,基于离散元方法模拟不同海冰条件与多种尺度结构的相互作用,发现局部冰压力幅值... 详细信息

为了明确极区直立宽大结构局部冰压力幅值及压力面积曲线的影响因素,本文首先对ISO 19906规范中的局部冰压力计算方法进行了分析,发现其局限性较大。其次,基于离散元方法模拟不同海冰条件与多种尺度结构的相互作用,发现局部冰压力幅值随冰厚的增大而明显增大,随结构宽度的增大而减小;局部冰压力幅值及其标准差随宽厚比的增加而减小,表现出明显的尺寸效应。最后,采用方形区域平均法研究了冰厚和宽度两种尺寸因素对压力-面积曲线参数的影响,选取某种相似工况与ISO规范进行对比。验证了离散元模拟方法处理局部冰压力-面积曲线的合理性,可为平台的抗冰性能分析和结构设计提供一定依据和参考。

关键词：直立宽大结构局部冰压力离散元方法尺寸效应方形区域平均法

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基于Walsh级数法层合梁自由振动分析

计算力学学报 2024年第4期41卷 775-780页

作者：郭诗白胡平黎胜大连理工大学力学与航空航天学院大连116024

本文提出了一种基于Walsh级数离散化方法(WSM)的频率求解方法,对具有一般边界条件的层合梁进行了自由振动分析.采用考虑剪切效应和转动惯量的一阶剪切变形理论建立了层合梁理论模型,采用边界权重参数等效一般边界条件.以Walsh级数作为... 详细信息

本文提出了一种基于Walsh级数离散化方法(WSM)的频率求解方法,对具有一般边界条件的层合梁进行了自由振动分析.采用考虑剪切效应和转动惯量的一阶剪切变形理论建立了层合梁理论模型,采用边界权重参数等效一般边界条件.以Walsh级数作为基函数离散位移最高阶导数再进行积分,由边界条件确定这一过程中产生的积分常数.将离散后的位移与转角代入控制方程转化为单变量线性方程.在此基础上,通过求解线性代数方程,可以得到复合材料层合梁的频率.对照现有文献计算结果,得到WSM法具有较好的收敛性和精度的结论.

关键词： Walsh级数法自由振动纤维层合梁