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考虑接地效应的轮胎柔性圆环建模及其径向振动特性研究

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机械工程学报 2024年

作者：余旭东赵剑郭烈李刚大连理工大学宁波研究院大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室大连理工大学机械工程学院大连理工大学力学与航空航天学院

为了进一步研究轿车用子午线轮胎在自由和接地状态下的径向振动特性，从动力学建模、实验模态分析、参数辨识等研究手段出发，基于经典二维柔性圆环模型，提出了一种考虑垂向载荷和接地长度变化的改进轮胎柔性圆环模型，利用模态叠加法... 详细信息

为了进一步研究轿车用子午线轮胎在自由和接地状态下的径向振动特性，从动力学建模、实验模态分析、参数辨识等研究手段出发，基于经典二维柔性圆环模型，提出了一种考虑垂向载荷和接地长度变化的改进轮胎柔性圆环模型，利用模态叠加法计算得到了胎面径向振动模态。该改进模型主要包括三个子模型：自由轮胎振动模型、静载状态下的轮胎接触模型和接地轮胎振动模型。首先，借助自由状态下的轮胎模态实验和理论模型，采用遗传算法对模型结构参数进行识别；其次，基于轮胎结构参数，利用静载状态下的轮胎接触模型，建立轮胎垂向力-垂向变形关系；最后，通过接地轮胎振动模型计算得到不同垂向载荷下的轮胎固有频率，并开发轮胎有限元模型进行验证。结果表明，提出的改进轮胎柔性圆环模型能够反映出1000～5 000 N垂向载荷下接地轮胎频率分裂现象，并且可以有效预测接地振动行为。研究丰富了经典轮胎柔性圆环模型的应用场景，为接地条件下的轮胎振动和噪声分析提供了可供借鉴的思路和方法。

关键词：柔性圆环模型轮胎接地振动模态分析轮胎垂向刚度频率分裂现象

基于双光子聚合技术的微纳结构增材制造与压缩性能研究

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应用力学学报 2024年

作者：李佳禹刘书田工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室大连理工大学

双光子聚合（Two-Photon Polymerization，TPP）制造技术具备100 nm的打印精度，是实现微纳尺度复杂结构高质量、高精度制备的强大工具。然而，面向TPP增材制造的材料基本属性及打印工艺参数对结构的影响仍未明确，限制了其在复杂性能... 详细信息

双光子聚合（Two-Photon Polymerization，TPP）制造技术具备100 nm的打印精度，是实现微纳尺度复杂结构高质量、高精度制备的强大工具。然而，面向TPP增材制造的材料基本属性及打印工艺参数对结构的影响仍未明确，限制了其在复杂性能需求设计中的应用。因此，本文给出了详细的打印及测试流程。针对典型试件研究了光敏聚合物树脂IP系列中的IP-Dip材料的最佳打印工艺，给出了激光功率、扫描速度等不同参数的设置参考。应用获得参数进行立杆和晶格结构的制备，通过原位SEM/FIB纳米力学性能测试系统进行样件单轴压缩试验，给出了材料的压缩模量，并给出了微纳级点阵结构在压缩过程中分层破坏及卸载回弹的压缩曲线。

关键词：双光子聚合技术增材制造光敏聚合树脂IP-Dip 压缩测试微纳结构

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海洋工程典型装备智能化研究进展

科技导报 2024年第13期42卷 16-26页

作者：阎军苏琦许琦杨建业陈金龙卢海龙武文华大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室力学与航空航天学院大连116024 大连理工大学宁波研究院宁波315016

为了推动海洋工程装备智能化发展、加快智慧海洋工程装备建设,综述了海洋油气资源开发中关键装备的实践创新,包括海洋柔性立管及脐带缆、海洋浮体结构以及海洋结构监测技术3个研究领域。首先,通过对现阶段的海洋柔性立管及脐带缆发展现... 详细信息

为了推动海洋工程装备智能化发展、加快智慧海洋工程装备建设,综述了海洋油气资源开发中关键装备的实践创新,包括海洋柔性立管及脐带缆、海洋浮体结构以及海洋结构监测技术3个研究领域。首先,通过对现阶段的海洋柔性立管及脐带缆发展现状进行系统阐述,总结了智能算法在结构分析与设计中的探索尝试;其次,介绍了海洋浮体结构的理论模型、数值模拟和模型实验在智能化方向的发展历程,指出了现阶段分析技术的局限性及未来的重点研究方向;最后,梳理了海洋装备结构智能化监测技术的应用研究,强调了监测技术作为智能感知的重要途径,在未来的发展中将逐渐标准化与智能化。随着信息技术高速发展,传统自动化手段难以解决海洋装备运维过程中面临的新挑战。全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测以及协同控制等多种智能化技术综合应用于海洋工程装备,已经是未来发展的必然趋势。

关键词：海洋工程装备智慧海洋海洋柔性立管海洋浮体结构海洋结构监测

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电喷雾推力器单发射点电流模型及稳定性分析

推进技术 2024年第5期45卷 250-258页

作者：陈冲夏广庆康会峰范益朋鹿畅孙斌大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学辽宁省空天飞行器前沿技术重点实验室辽宁大连116024 北华航天工业学院河北省微纳卫星协同创新中心河北廊坊065000

为促进对纯离子模式下电喷雾推力器的深入理解,分析了电喷雾推力器单发射点受力、供液及离子蒸发行为,建立了发射电流理论模型,明确了电压、供液装置流阻等参数对发射电流的影响规律。所得结果与现有实验数据吻合良好。基于所得模型,进... 详细信息

为促进对纯离子模式下电喷雾推力器的深入理解,分析了电喷雾推力器单发射点受力、供液及离子蒸发行为,建立了发射电流理论模型,明确了电压、供液装置流阻等参数对发射电流的影响规律。所得结果与现有实验数据吻合良好。基于所得模型,进而对单发射点顶端用于发射离子的凸起结构进行了瑞利稳定性分析,得到了单发射点稳定发射的电流上限,并分析了流阻对电流上限的影响。结果表明:发射电流为外加电压的二次函数,与供液装置的流阻成反比关系;纯离子模式存在一个稳定发射电流上限,超过此上限,凸起结构便会破碎;流阻越大,发射电流上限越大。

关键词：电推进电喷雾推力器纯离子模式电流模型稳定性分析

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基于辛Runge-Kutta方法的棋盘形褶皱二维薄膜-基底结构动力学特性研究

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计算力学学报 2024年第1期41卷 186-193页

作者：张博涵曹善成王博欧阳华江徐方暖西北工业大学工程力学系西安710072 西北工业大学航天学院西安710072 西南交通大学机械工程学院成都610031 大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室大连116024

基于力学屈曲原理的褶皱薄膜-基底结构已成功应用于制备可延展无机电子器件。然而,该类电子器件在应用时需要服役于复杂动态环境中,针对棋盘形褶皱薄膜结构的动力学问题鲜有研究,此问题又是该类电子器件走向实际应用需要解决的关键问题... 详细信息

基于力学屈曲原理的褶皱薄膜-基底结构已成功应用于制备可延展无机电子器件。然而,该类电子器件在应用时需要服役于复杂动态环境中,针对棋盘形褶皱薄膜结构的动力学问题鲜有研究,此问题又是该类电子器件走向实际应用需要解决的关键问题之一。本文首先采用能量方法,分别计算了二维薄膜的弯曲能、膜弹性能和柔性基底中的弹性能以及薄膜动能;然后采用拉格朗日方程,推导出了该结构的振动控制方程;而该方程为非线性动力学方程,无法给出其解析解;因此,本文采用辛Runge-Kutta方法对其进行数值求解;数值结果表明,辛数值方法具有长期稳定的特性和系统结构特性,为高精度的可延展电子器件的动力学问题研究提供了优异的数值方法。

关键词：可延展电子器件薄膜-基底结构辛算法保结构

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DH36海洋工程钢焊接结构的氢脆敏感性研究

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中国腐蚀与防护学报 2024年

作者：李新城李兆南王海锋徐云泽王明昱甄兴伟工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室大连理工大学船舶工程学院

以DH36海洋工程钢的焊接构件为研究对象，通过氢渗透和慢应变速率拉伸试验（SSRT）对DH36钢焊接结构不同区域的氢脆敏感性进行对比研究。结果表明，热影响区的氢扩散系数最大，焊缝区次之，母材区最小；热影响区的氢脆系数最高，且热影... 详细信息

以DH36海洋工程钢的焊接构件为研究对象，通过氢渗透和慢应变速率拉伸试验（SSRT）对DH36钢焊接结构不同区域的氢脆敏感性进行对比研究。结果表明，热影响区的氢扩散系数最大，焊缝区次之，母材区最小；热影响区的氢脆系数最高，且热影响区在极化电位为-950 mV时，可以观察到明显的氢脆现象，而母材区与焊缝区当阴极保护电位为-1050 mV时才表现出氢脆特征。热影响区氢脆敏感性高于焊缝区，而焊缝区高于母材区。

关键词：氢脆热影响区氢渗透 SSRT试验阴极保护

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基于离散变量的多材料结构拓扑优化设计

计算力学学报 2024年第4期41卷 611-617页

作者：刘宏亮王成梁缘沈阳航空航天大学辽宁省飞行器复合材料结构分析与仿真重点实验室沈阳110136 大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室大连116024

多材料结构拓扑优化相比于单材料结构优化具有更大的设计空间,展现出巨大的设计潜力和应用前景。本文基于离散设计变量研究多材料结构拓扑优化,通过建立有效的设计优化方法,获得轻质高效的结构设计。首先,根据离散变量的特点,建立多材... 详细信息

多材料结构拓扑优化相比于单材料结构优化具有更大的设计空间,展现出巨大的设计潜力和应用前景。本文基于离散设计变量研究多材料结构拓扑优化,通过建立有效的设计优化方法,获得轻质高效的结构设计。首先,根据离散变量的特点,建立多材料结构拓扑优化模型,由离散变量下约束函数和目标函数的灵敏度信息构造序列近似整数规划子问题,采用运动极限策略限制设计变量的改变量以保证整数规划子问题的近似精度。为了解决离散变量的组合复杂性,采用具有多项式复杂度的正则松弛算法来高效求解(和经典的连续变量算法效率相当)。本文利用多材料结构最小柔顺性优化问题以及最大传热效率优化问题研究离散变量方法的有效性。数值算例表明,离散变量优化方法可以获得稳定迭代收敛的多材料拓扑设计,优化构型中的材料界面清晰分明,有效避免了出现模糊区域。

关键词：拓扑优化离散设计变量整数规划多材料结构

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晕动病的个体易感性分析及物理治疗策略

中国科学:生命科学 2024年

作者：蒋茂松于申齐莉萍曹妍璐吴翔夏书峰刘文龙大连理工大学信息与通信工程学院大连理工大学工业设备结构分析国家重点实验室大连理工大学控制科学与工程学院徐州医科大学医学影像学院大连理工大学人工智能大连研究院人工智能重点实验室

晕动病(motion sickness, MS)是一种由前庭系统受到异常运动刺激所引发的综合征.本文通过探究MS易感性差异的标志物,以实现个体MS易感性分析,并寻找无副作用的物理治疗策略.本文将数值模型和眼震实验相结合,明确眼震慢相角速度(slow pha... 详细信息

晕动病(motion sickness, MS)是一种由前庭系统受到异常运动刺激所引发的综合征.本文通过探究MS易感性差异的标志物,以实现个体MS易感性分析,并寻找无副作用的物理治疗策略.本文将数值模型和眼震实验相结合,明确眼震慢相角速度(slow phase angular velocity, SPV)是个体MS易感性差异的标志物,并将其用于分析个体MS易感性.同时,利用数值模型分析了在低温条件下前庭半规管嵴顶力学行为的变化.在此基础上,本文提出了一种缓解MS症状的前庭系统低温治疗策略,旨在通过调整嵴顶力学性质来缓解MS症状.此外,本文还研发了一种降温设备,并进行了对36名受试者的低温缓解MS的行车实验.实验结果表明,眼震SPV可以作为评估个体MS易感性差异的重要标志物.在正常体温旋转椅实验中,观察到在相同角加速度刺激下, MS易感者的眼震SPV高于非易感者.由于眼震SPV与嵴顶变形之间近似正比例关系,而低温可以增加嵴顶弹性模量.本文通过数值模型验证了在相同角加速度刺激时降温可以减小嵴顶变形,从而降低MS易感者的眼震SPV,使其趋于与非易感者相近的水平.这一发现启发了本研究采用物理降温的方法来缓解MS症状.在低温旋转椅实验中,本文验证了MS易感者的眼震SPV更趋于不易感者.由此,本文研制了一种前庭降温设备,并通过行车实验进一步证明了低温治疗策略的有效性.综上,结合数值模型与眼震实验,提出了一种个体MS易感性分析方法,并提出了一种缓解MS的低温治疗策略,该策略在减轻MS症状方面取得了显著的效果.

关键词：晕动病数值模型 MS易感性眼震慢相角速度治疗策略

极地半潜式海洋平台在不同环境载荷下的动态响应分析

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船舶力学 2024年第3期28卷 422-434页

作者：张奥博闯振菊刘社文李春郑季顺迎屈衍大连海事大学船舶与海洋工程学院辽宁大连116026 上海勘探设计研究院有限公司上海200335 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024 华南理工大学海洋科学与工程学院广州511442

北极地区拥有丰富的油气资源,在该海域进行油气资源的开发和利用具有巨大的发展前景,但也极具挑战性。当前海洋平台的设计规范并未充分考虑海冰的影响。北极海域存在无冰期和有冰期,为了实现平台全年在海上进行作业,需要联合考虑波浪载... 详细信息

北极地区拥有丰富的油气资源,在该海域进行油气资源的开发和利用具有巨大的发展前景,但也极具挑战性。当前海洋平台的设计规范并未充分考虑海冰的影响。北极海域存在无冰期和有冰期,为了实现平台全年在海上进行作业,需要联合考虑波浪载荷和冰载荷的作用。本文研究某半潜式海洋平台在波浪、平整冰以及碎冰不同工况下的动态响应,采用势流理论和莫里森方程计算波浪载荷,利用离散元方法求解冰载荷,使用细长体有限元的方法分析锚泊系统,通过非线性时域计算求解得出平台的运动以及锚泊系统受力。结果显示:相较于其他环境载荷,平整冰作用下锚链的张力最大;在较小的海冰厚度、海冰密集度和冰块平均面积下的碎冰区,平台的运动符合现行安全规范。本文的研究可为北极地区油气资源的安全开发提供参考价值。

关键词：北极油气资源半潜式海洋平台波浪载荷冰载荷冰与结构相互作用

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