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颗粒随机分布复合材料热传导问题均匀化方法的理论分析 被引量:2
1
作者 李友云 向子权 +1 位作者 郑健龙 崔俊芝 《应用数学学报》 CSCD 北大核心 2010年第4期652-662,共11页
针对区域内颗粒随机分布复合材料的热传导问题给出了一种均匀化理论计算温度场.首先根据复合材料的特性以及通过用多尺度方法预测复合材料热传导参数的要求定义了一些基本的概率空间,然后结合材料的物理特性做合理的假设得到了在整个随... 针对区域内颗粒随机分布复合材料的热传导问题给出了一种均匀化理论计算温度场.首先根据复合材料的特性以及通过用多尺度方法预测复合材料热传导参数的要求定义了一些基本的概率空间,然后结合材料的物理特性做合理的假设得到了在整个随机复合材料区域上的期望温度场与均匀化温度场之间的一种理论估计,从而说明了此均匀化温度场可以作为预测此类随机颗粒分布复合材料期望温度场的理论基础. 展开更多
关键词 半随机分布复合材料 热传导均匀化参数 均匀化方法 期望温度场 均匀化温度场
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有限时间控制问题综述 被引量:87
2
作者 丁世宏 李世华 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2011年第2期161-169,共9页
有限时间控制系统因具有良好的鲁棒性能和抗扰动性能而受到广泛关注.首先,回顾了有限时间控制方法的起源,并列举了有限时间控制系统的几种常用判据;然后,总结了有限时间控制系统的研究现状;最后,讨论了未来可能的研究方向.
关键词 有限时间控制 齐次系统 LYAPUNOV方法 状态反馈 输出反馈
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连续体结构拓扑优化方法评述 被引量:88
3
作者 夏天翔 姚卫星 《航空工程进展》 2011年第1期1-11,55,共12页
连续体结构拓扑优化在优化中能产生新的构型,对实现自动化智能结构设计具有重要意义。目前,连续体结构拓扑优化方法主要有:均匀化方法、变厚度法、变密度法、渐进结构优化方法、水平集法、独立连续映射方法。本文首先系统回顾了以上方... 连续体结构拓扑优化在优化中能产生新的构型,对实现自动化智能结构设计具有重要意义。目前,连续体结构拓扑优化方法主要有:均匀化方法、变厚度法、变密度法、渐进结构优化方法、水平集法、独立连续映射方法。本文首先系统回顾了以上方法的发展历程,介绍了它们的研究现状。其次,通过对比以上拓扑优化方法对若干典型算例的优化结果,表明以上方法都有较好的减重效果。最后,对以上方法进行了总结,列出了它们的优缺点和发展方向。 展开更多
关键词 拓扑优化 均匀化方法 变厚度法 变密度法 渐进结构优化方法 水平集法 独立连续映射方法
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复合材料应力分析的均匀化方法 被引量:46
4
作者 刘书田 程耿东 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 1997年第3期306-313,共8页
建立了基于均匀化理论的确定复合材料结构应力场的方法.其实质是用均质的宏观结构和非均质的具有周期性分布的细观结构描述原结构;将力学量表示成关于宏观坐标和细观坐标的函数,并用细观和宏观两种尺度之比为小参数展开,用摄动技术... 建立了基于均匀化理论的确定复合材料结构应力场的方法.其实质是用均质的宏观结构和非均质的具有周期性分布的细观结构描述原结构;将力学量表示成关于宏观坐标和细观坐标的函数,并用细观和宏观两种尺度之比为小参数展开,用摄动技术将原问题化为一细观均匀化问题和一宏观均匀化问题.这两个问题的解确定了包含等效位移和一阶近似位移的位移场,由此获得应力场.利用该方法给出了圆柱形孔隙材料和单向纤维复合材料在单向拉伸时的应力场以及空隙材料简支梁的局部应力场。 展开更多
关键词 应力分析 复合材料 均匀化方法
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结构拓扑优化的发展及其模型转化为独立层次的迫切性 被引量:63
5
作者 隋允康 叶红玲 杜家政 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2005年第S1期107-118,共12页
回顾了结构拓扑优化的发展过程,叙述了结构拓扑优化的研究现状,阐述了各种常用的拓扑优化方法。结合作者在结构拓扑优化方面的研究工作,介绍了ICM(独立、连续、映射)方法,并通过连续结构和离散结构的典型数值算例说明了将结构拓扑优化... 回顾了结构拓扑优化的发展过程,叙述了结构拓扑优化的研究现状,阐述了各种常用的拓扑优化方法。结合作者在结构拓扑优化方面的研究工作,介绍了ICM(独立、连续、映射)方法,并通过连续结构和离散结构的典型数值算例说明了将结构拓扑优化的模型转化为独立层次进行研究的迫切性和重要性。 展开更多
关键词 拓扑优化 基结构法 均匀化方法 变密度法 ICM方法
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球形二氧化钛的制备 被引量:35
6
作者 赵旭 王子忱 +4 位作者 赵敬哲 赵纯 刘艳华 杨少凤 赵慕愚 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第3期303-305,共3页
采用均一沉淀法 ,以尿素为沉淀剂制备粒径为 2 0nm、40nm、80nm、2 μm、3 μm的球形二氧化钛粒子 ,产物的晶体粒径为纳米级。讨论反应物用量及表面活性剂DBS对晶体粒径、粒子粒径的影响。研究表明 ,通过改变表面活性剂DBS的加入量可以... 采用均一沉淀法 ,以尿素为沉淀剂制备粒径为 2 0nm、40nm、80nm、2 μm、3 μm的球形二氧化钛粒子 ,产物的晶体粒径为纳米级。讨论反应物用量及表面活性剂DBS对晶体粒径、粒子粒径的影响。研究表明 ,通过改变表面活性剂DBS的加入量可以在纳米级范围内控制球形粒子的粒径 ,改变反应物离子浓度可以控制微米级球形粒子粒径。 展开更多
关键词 球形二氧化钛 粒子粒径 均一沉淀法 制备
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三维编织复合材料研究进展 被引量:59
7
作者 汪星明 邢誉峰 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期914-927,共14页
重点回顾了三维编织复合材料各发展阶段的关键性成果,从研究方法和研究方向两个角度,对该领域的重要研究成果和笔者所在课题组的最新研究成果进行了评述。在编织工艺方面,重点介绍了编织物的细观结构和适用领域,指出了细观结构对最大纤... 重点回顾了三维编织复合材料各发展阶段的关键性成果,从研究方法和研究方向两个角度,对该领域的重要研究成果和笔者所在课题组的最新研究成果进行了评述。在编织工艺方面,重点介绍了编织物的细观结构和适用领域,指出了细观结构对最大纤维体积分数的影响和当前流行的建模方法,并且将周期性单胞划分方法和纱线截面形状的模拟归纳为参数化建模中的两个关键问题。对力学性能的研究成果进行了综述,在试验方面,重点介绍了编织角的变化对材料各种性能的影响;在理论方面,重点评述了几种多尺度细观力学方法和特征单元法。最后,对有待于进一步研究的问题进行了展望。 展开更多
关键词 复合材料 三维编织 力学性能 模型建立 均匀化方法 多尺度
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复合材料周期性线弹性微结构的拓扑优化设计 被引量:17
8
作者 袁振 吴长春 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第1期40-45,共6页
提出复合材料周期性线弹性微结构拓扑优化设计的模型 .模型 1设计具有极值弹性特性的复合材料 ,模型 2设计多工况最刚微结构单胞 .通过该模型和均匀化技术可以获得优化的微结构单胞 ,进而改善或者得到最优宏观特性的复合材料 .为了便于... 提出复合材料周期性线弹性微结构拓扑优化设计的模型 .模型 1设计具有极值弹性特性的复合材料 ,模型 2设计多工况最刚微结构单胞 .通过该模型和均匀化技术可以获得优化的微结构单胞 ,进而改善或者得到最优宏观特性的复合材料 .为了便于制造和应用 ,用胞体材料而不是多相材料来得到复合材料的极值弹性特性和最大刚度 .优化结果表明 ,该模型与数值方法相结合可以有效地实现微结构的拓扑优化设计 . 展开更多
关键词 复合材料 周期性线弹性微结构 拓扑优化 均匀化方法 优化微结构
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单向纤维复合材料导热性预测 被引量:26
9
作者 程耿东 刘书田 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第1期78-85,共8页
本文利用均匀化方法预测复合材料导热性。采用这一方法给出了单向纤维复合材料沿纤维方向的导热性表达式;将该方法与有限元技术结合得到了在垂直于纤维方向上复合材料导热性数值形式的预测结果。根据这些结果我们用曲线形式给出了材料... 本文利用均匀化方法预测复合材料导热性。采用这一方法给出了单向纤维复合材料沿纤维方向的导热性表达式;将该方法与有限元技术结合得到了在垂直于纤维方向上复合材料导热性数值形式的预测结果。根据这些结果我们用曲线形式给出了材料导热性同各组分体分比间的关系,分析了体分比、纤维截面形状和分布方式、纤维和基体间的相对导热系数等因素对材料整体导热性影响。注意到纤维分布的随机性,本文还研究了纤维相对位置对材料导热性的影响,指出相对位置的变化可导致材料的各向异性导热性。本文指出基体相导热性对材料整体导热性的影响比纤维相的影响更重要。和已有的理论和实验结果的比较说明,本文提出的方法是很有效的。 展开更多
关键词 导热性 单向纤维复合材料 均匀化方法
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多孔材料/结构尺度关联的一体化拓扑优化技术 被引量:29
10
作者 张卫红 孙士平 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期522-529,共8页
针对多孔材料的尺度效应和微结构构型的可设计性,提出以宏观结构最大刚度为目标,材料表征体胞构型为变量的材料/结构尺度关联一体化设计新方法.采用有限元超单元技术,验证了材料表征体胞尺度、边长比、平移、对称周期分布方式对构型... 针对多孔材料的尺度效应和微结构构型的可设计性,提出以宏观结构最大刚度为目标,材料表征体胞构型为变量的材料/结构尺度关联一体化设计新方法.采用有限元超单元技术,验证了材料表征体胞尺度、边长比、平移、对称周期分布方式对构型设计结果的影响,实现了材料宏观布局设计、材料表征体胞构型精细设计以及多尺度均匀化设计的统一.基于凸规划对偶优化求解技术与二次型周长控制约束,完成了快速设计与材料分布棋盘格效应的控制.计算结果表明,在给定材料用量的情况下,该方法能有效地实现蜂窝结构的拓扑优化设计,设计结果充分反映了蜂窝夹层结构的尺度效应,为轻质结构设计提供了新的设计方法. 展开更多
关键词 尺度效应 多孔材料 拓扑优化 材料设计 表征体胞
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三维均匀化方法预测编织复合材料等效弹性模量 被引量:20
11
作者 冯淼林 吴长春 孙慧玉 《材料科学与工程》 CSCD 北大核心 2001年第3期34-37,共4页
本文将基于小参数渐近展开和摄动方法的均匀化理论与有限元方法结合起来应用于三维编织复合材料弹性本构的数值模拟。通过对三维编织结构等效模量的数值计算 ,结果表明本文的方法可得到较为准确的等效模量 ,并较其它解法大大降低了计算量。
关键词 均匀化理论 有效模量 有限元 三维编织复合材料 弹性体 等效弹性模量 预测
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周期性点阵类桁架材料等效弹性性能预测及尺度效应 被引量:25
12
作者 阎军 程耿东 +1 位作者 刘书田 刘岭 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第4期421-428,共8页
比较了D irichlet型和Neum ann型边界条件下的代表体元法及均匀化方法对具有周期性结构的点阵类桁架材料等效弹性性能的预测结果.数值结果表明,D irichlet型和Neum ann型边界条件下的代表体元法所得结果随着参与模拟的单胞(微结构的最... 比较了D irichlet型和Neum ann型边界条件下的代表体元法及均匀化方法对具有周期性结构的点阵类桁架材料等效弹性性能的预测结果.数值结果表明,D irichlet型和Neum ann型边界条件下的代表体元法所得结果随着参与模拟的单胞(微结构的最小周期)个数的增加,分别从上下界逼近均匀化方法的结果.对于一类具有特殊微结构的桁架材料,只需一个单胞即可充分逼近均匀化结果.指出产生尺度效应的判据是,对D irichlet型边界条件下的代表体元法,单胞公共边界处的节点支反力是否平衡;对Neum ann型边界条件下的代表体元法,单胞边界间变形是否协调.最后,我们证明了对于一类均匀化方法求解中没有广义自由度的桁架材料,其均匀化结果就是各构件性能按照体积份数加权平均得到. 展开更多
关键词 桁架材料 等效性能预测 尺度效应 均匀化方法 代表体元法
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水热法合成纳米氧化铜粉体及其性能表征 被引量:9
13
作者 李冬梅 夏熙 《化学研究与应用》 CAS CSCD 北大核心 2002年第4期484-486,共3页
Nanophase CuO powder was prepared with urea and copper nitrate by hydrothermal method.The effects of temperature on yield and particle sizes were studied.The results showed that the yield increased while the particle ... Nanophase CuO powder was prepared with urea and copper nitrate by hydrothermal method.The effects of temperature on yield and particle sizes were studied.The results showed that the yield increased while the particle sizes decreased with the increase of temperature.The sample particles were spherical and the average particle size was between 25 and 60 nm. 展开更多
关键词 合成 性能表征 水热法 纳米粉体 氧化铜
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锚杆支护圆形隧洞弹塑性解 被引量:27
14
作者 孟强 赵洪波 +1 位作者 茹忠亮 李东利 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2015年第7期17-25,共9页
该文推导了锚杆支护前后圆形隧洞的应力、位移和塑性区半径表达式。首先考虑静水压力状态下,岩石表现为弹脆塑性材料模型,采用Mohr-Coulomb线性屈服准则以及非关联流动法则,推导了无支护状态下圆形隧洞的弹塑性解析新解。在此基础上,通... 该文推导了锚杆支护前后圆形隧洞的应力、位移和塑性区半径表达式。首先考虑静水压力状态下,岩石表现为弹脆塑性材料模型,采用Mohr-Coulomb线性屈服准则以及非关联流动法则,推导了无支护状态下圆形隧洞的弹塑性解析新解。在此基础上,通过均匀化方法,从宏观尺度将锚杆高密度支护模式下的岩石和锚杆复合体考虑成均匀连续、强度参数增强的等效材料,定义能够反映隧洞支护参数的锚杆密度因子,推导出等效弹性模量,等效粘聚力和等效内摩擦角的表达式,然后通过该文得到的隧洞在无支护状态下的解析解可以得到锚杆支护圆形隧洞解析解。最后将该文结果与前人研究结果及数值结果进行了比较分析,对比了锚杆支护前后圆形隧洞的塑性区半径、塑性区位移和塑性区应力,结果表明锚杆支护对隧洞的加固效果明显,该文结果可为地下工程中圆形隧洞的稳定性分析提供参考。 展开更多
关键词 弹塑性力学 弹塑性解析解 均匀化方法 圆形隧洞 锚杆支护 锚杆密度因子
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结构动力学拓扑优化局部模态现象分析 被引量:25
15
作者 朱继宏 张卫红 邱克鹏 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期619-623,共5页
使用拓扑优化技术进行结构自然频率最大化设计时的主要问题是结构空洞区域可能出现的局部模态现象。采用刚度矩阵和质量矩阵求解动力学特征方程,通过算例分析了结构密度差异、惩罚因子对自然频率和模态的影响以及局部模态现象产生的原... 使用拓扑优化技术进行结构自然频率最大化设计时的主要问题是结构空洞区域可能出现的局部模态现象。采用刚度矩阵和质量矩阵求解动力学特征方程,通过算例分析了结构密度差异、惩罚因子对自然频率和模态的影响以及局部模态现象产生的原因。结果表明,由于实体各向同性材料惩罚函数法(SIMP)使用了指数惩罚因子,空洞区域的密度与刚度差异远远大于实体区域,导致空洞区域局部模态的产生。分析了局部模态的产生过程,给出了结构自然频率和模态相对实体-孔洞区域密度的比值以及惩罚因子的变化趋势。同时,基于传统体胞微结构均匀化等效模型方法,提出了描述结构空洞区域的多种体胞微结构,计算证实这些微结构形式均可有效地避免局部模态的发生。 展开更多
关键词 动力学拓扑优化 微结构 局部模态 均匀化方法
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考虑孔隙和微裂纹缺陷的C/C-SiC编织复合材料等效模量计算 被引量:26
16
作者 汪海滨 张卫红 +2 位作者 杨军刚 许英杰 曾庆丰 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期182-189,共8页
通过观察C/C-SiC复合材料组元分布的扫描电子显微镜(SEM)照片,获得了C/C-SiC复合材料化学气相渗透(CVI)制备过程中产生孔隙和微裂纹的几何信息。在此基础上,建立了包含孔隙和微裂纹的C/C-SiC微结构有限元模型,并利用均匀化等效计算方法... 通过观察C/C-SiC复合材料组元分布的扫描电子显微镜(SEM)照片,获得了C/C-SiC复合材料化学气相渗透(CVI)制备过程中产生孔隙和微裂纹的几何信息。在此基础上,建立了包含孔隙和微裂纹的C/C-SiC微结构有限元模型,并利用均匀化等效计算方法预测了平纹编织C/C-SiC复合材料的模量。针对CVI沉积方式制备的2组不同的C/C-SiC复合材料,实验测试与等效计算结果表明:基于SEM照片建立的C/C-SiC纤维束和复合材料微结构有限元模型,能够反映CVI工艺制备C/C-SiC中孔隙和微裂纹的分布状况;计算结果与实验数据有良好的一致性,数值计算可有效预测C/C-SiC编织复合材料的模量。 展开更多
关键词 C/C—SiC复合材料 化学气相渗透 孔隙 微裂纹 均匀化方法
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Topology Optimal Design of Material Microstructures Using Strain Energy-based Method 被引量:24
17
作者 Zhang Weihong Wang Fengwen Dai Gaoming Sun Shiping 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2007年第4期320-326,共7页
Sensitivity analysis and topology optimization of microstructures using strain energy-based method is presented. Compared with homogenization method, the strain energy-based method has advantages of higher computing e... Sensitivity analysis and topology optimization of microstructures using strain energy-based method is presented. Compared with homogenization method, the strain energy-based method has advantages of higher computing efficiency and simplified programming. Both the dual convex programming method and perimeter constraint scheme are used to optimize the 2D and 3D microstructures. Numerical results indicate that the strain energy-based method has the same effectiveness as that of homogenization method for orthotropic materials. 展开更多
关键词 strain energy-based method homogenization method microstructure design topology optimization
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基于三维均匀化方法的复合材料本构数值模拟 被引量:14
18
作者 冯淼林 吴长春 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2000年第6期693-699,共7页
论文从小参数渐近展开和摄动方法的均匀化理论出发 ,构造了满足非协调元分片检验条件 (PTC)的形函数 ,并且对单向纤维增强复合材料的弹性本构进行了数值模拟 .结果表明该方法可得到较为准确的复合材料等效模量 ,并在一定程度上克服了一... 论文从小参数渐近展开和摄动方法的均匀化理论出发 ,构造了满足非协调元分片检验条件 (PTC)的形函数 ,并且对单向纤维增强复合材料的弹性本构进行了数值模拟 .结果表明该方法可得到较为准确的复合材料等效模量 ,并在一定程度上克服了一般等参元在模拟材料等效弹性常数所得结果过大 。 展开更多
关键词 均匀化理论 等效模量 有限元 复合材料 三维有限方法
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基于导热性能的复合材料微结构拓扑优化设计 被引量:18
19
作者 张卫红 汪雷 孙士平 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期1229-1233,共5页
基于均匀化理论和拓扑优化技术,提出了复合材料稳态导热性微结构构型的设计方法。根据均匀化理论给出的周期性材料微结构(单胞)等效导热系数的计算公式,结合有限元分析手段对单胞的等效导热系数求解;定义设计区域内微结构每个单元的导... 基于均匀化理论和拓扑优化技术,提出了复合材料稳态导热性微结构构型的设计方法。根据均匀化理论给出的周期性材料微结构(单胞)等效导热系数的计算公式,结合有限元分析手段对单胞的等效导热系数求解;定义设计区域内微结构每个单元的导热系数为伪密度设计变量,约束材料用量,分别以材料微结构某个方向导热性能最好为目标和宏观结构的散热性能最佳为目标;采用实体各向同性惩罚函数法(SIMP)构造单胞拓扑结构优化数学模型,导出材料等效导热系数的灵敏度计算公式;采用凸规划对偶求解与周长控制约束相结合进行拓扑优化并获得了优化的微结构构型,数值算例结果验证了所提出的拓扑优化方法可以有效地进行复合材料微结构的导热性能设计。 展开更多
关键词 复合材料 导热性 均匀化方法 微结构 拓扑优化
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蜂窝夹层结构等效弹性常数的多步三维均匀化数值计算分析 被引量:13
20
作者 邱克鹏 张卫红 孙士平 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期514-518,共5页
基于三维均匀化方法并结合有限元技术,计算三维蜂窝夹层板的等效弹性常数。首先把三维蜂窝夹芯看成由实体与空洞两相材料组成的复合材料结构,建立单胞有限元模型,计算宏观等效弹性常数,通过与其它计算方法相比较,验证了三维均匀化方法... 基于三维均匀化方法并结合有限元技术,计算三维蜂窝夹层板的等效弹性常数。首先把三维蜂窝夹芯看成由实体与空洞两相材料组成的复合材料结构,建立单胞有限元模型,计算宏观等效弹性常数,通过与其它计算方法相比较,验证了三维均匀化方法的有效性;在此基础上考虑上下面板,运用直接、二次及多步均匀化方法计算三维蜂窝夹层板的整体等效弹性常数,并与工程计算方法比较,结果表明三维均匀化方法的可靠性。 展开更多
关键词 均匀化方法 有限元分析 等效弹性常数 蜂窝夹层板
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