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期刊信息/Journal information
计算力学学报
大连理工大学 中国力学学会
计算力学学报

大连理工大学 中国力学学会

钟万勰

双月刊

1007-4708

jslxxb@dlut.edu.cn

0411-84708744，84709559

116024

大连市甘井子区凌工路2号（大连理工大学校内）

计算力学学报/Journal Chinese Journal of Computational MechanicsCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是经国家科技部批准、由教育部主管、中国力学学会和大连理工大学联合主办的专业学术性期刊，1984年2月创刊，公开发行，2003年起由季刊改为双月刊。它是在我国计算力学这门新学科有了相当发展的情况下由中国科学院资深院士、国际计算力学协会发起人之一、前中国力学学会理事长钱令希教授主持创办的，编委会由全国计算力学界的专家组成，钱令希教授任主编。1997年更名为《计算力学学报》，中国科学院院士、国际计算力学协会执行委员会委员钟万勰教授任主编。2001年, 第四届编委会组成, 新一届编委会有12名院士,并充实了一批目前活跃在国内外力学界的年轻专家、学者、学科带头人。
正式出版
收录年代

    基于离散变量的多材料结构拓扑优化设计

    刘宏亮王成梁缘
    611-617页
    查看更多>>摘要：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.

    拓扑优化离散设计变量整数规划多材料结构

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    基于77GHz毫米波角雷达的天线罩优化设计方法

    邓舒文彭辉万振中高仁璟...
    618-625页
    查看更多>>摘要：77 GHz毫米波雷达因其体积小和分辨率高等特点在无人驾驶车辆领域具有广阔的应用前景.,天线罩作为毫米波雷达系统的重要组成部分,能有效防御恶劣环境对雷达系统工作性能的影响,但天线罩在保护雷达系统的同时会在雷达电磁波传播路径上引入介质,从而造成天线辐射性能的衰减.为了改善天线罩对雷达天线辐射性能的影响,本文提出了一种基于77 GHz毫米波角雷达天线罩的优化设计方法.该优化方法以遗传算法(GA)作为优化算法,运用MATLAB将GA与高频仿真软件HFSS结合,通过优化拱形天线罩横截面圆弧的圆心角和天线罩与天线的垂直间距,使雷达天线在其工作频段内具有高增益和低旁瓣的同时,增大天线3 dB方位面波束宽度,提高毫米波角雷达视场角的宽度.仿真结果表明,优化天线罩后阵列天线的3 dB方位面波束宽度增大了37°,工作带宽增大了 1.04 GHz,俯仰面最大旁瓣降低了 1.02 dB.分析结果表明,基于优化方法设计的天线罩能够有效增大毫米波角雷达阵列天线的视场角,拓宽该雷达天线阵列的工作频带,并降低其俯仰面最大旁瓣.77 GHz毫米波角雷达天线罩数值算例验证了该优化方法的有效性.

    天线罩毫米波角雷达天线宽视场角优化方法

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    基于BP算法的二维阵面推进网格划分方法的优化与应用

    刘翰林崔会敏张珍韩智铭...
    626-633页
    查看更多>>摘要：在计算流体力学中,网格质量和生成效率对整个算例数值结果精度及运算效率的影响至关重要.本文在BP算法非结构网格阵面推进法的基础上,为达到优化效果,利用阵元法向建立节点筛选算法对生成的网格分类筛选,并构建神经网络结构以及重新设置损失函数和激活函数.最后,利用优化后的方法生成了若干二维非结构三角形网格(以圆柱传热问题、NACA-0012翼型流动问题和一组单节理裂纹扩展问题为例),采用特定方法测试了网格质量和生成耗时,并将其与传统阵面推进法和优化前的结合神经网络阵面推进法进行对比.结果表明,在保证网格质量不下降的前提下,尤其在针对复杂外形网格划分中,优化后的方法较传统阵面推进法缩短了约43％生成时间,较优化前的结合神经网络阵面推进法缩短约25％生成时间,可见网格生成效率明显提高.

    计算流体力学机器学习BP算法阵面推进法网格生成

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    基于等效刚度阻尼系统的中低速磁浮列车与大跨度桥梁耦合振动响应分析

    罗浩徐楚懿甘贤备刘谋刚...
    634-640,650页
    查看更多>>摘要：针对中低速磁浮列车与大跨度连续梁桥的耦合动力响应问题,本文基于等效刚度阻尼系统建立多编组磁浮列车模型;基于国内在建磁浮专线连续梁桥(35 m+55 m+35 m),采用ANSYS中实体单元建立全桥模型.并将两个独立系统在SIMPACK进行车桥耦合,设定车重参数分别为空载、定员和超载,且列车按单线和双线工况运行,计算耦合系统的动力响应.结果表明,本文建立的列车模型受到轨道激励时,磁浮间隙在额定范围内浮动,即等效刚度阻尼系统有良好的控制效果;车辆磁浮间隙的变化量、车体竖向加速度与车重成反比,而磁浮力与车重成正比;在计算工况下,桥梁主跨及边跨的竖向位移均满足设计要求的限值,双线列车超载运行桥梁跨中最大位移仅为4.503 mm.说明连续梁桥具有较大的刚度,能满足磁浮车辆安全运行的要求;对比列车单双线运行,主跨跨中的竖向位移最大值后者达到前者两倍,而边跨位移的最大值后者仅比前者增大70％,表明双线列车对开运行对桥梁的动力响应存在增大效应.相关研究成果对磁浮线路建设有一定参考意义.

    磁浮列车连续梁桥车桥耦合位移限值

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    基于DKF和稀疏约束的激励和响应估计

    彭珍瑞董琪王启栋
    641-650页
    查看更多>>摘要：针对使用加速度测量响应进行激励和响应估计时发生低频漂移的问题,提出基于DKF(dual Kalman fil-ter)和稀疏约束的激励和响应估计的方法.首先根据状态空间模型建立DKF算法,将激励和状态估计分开进行;然后考虑到激励的稀疏性和测量噪声的不确定性,根据压缩感知CS(compressive sensing)理论建立激励估计的不等式约束优化模型,利用伪测量PM(pseudo measurement)技术求解该优化问题,得到更新后的激励,进而利用模态叠加法重构各类型响应;最后通过数值仿真和简支梁试验验证本文方法的可行性.结果表明,当加速度传感器并置时,本文方法能够得到激励的稀疏解,通过对比激励、位移的时程曲线和频谱图发现,激励和位移的低频分量受到有效抑制,且对噪声具有较好的鲁棒性,在两个激励作用下依然能够保持激励的稀疏性.当加速度传感器非并置时,无法估计完整的空间稀疏激励,但是依然可以估计未知的响应.

    激励和响应估计DKF算法压缩感知伪测量技术

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    极地海冰动力过程的多面体离散元方法

    李继王嗣强王安良季顺迎...
    651-658页
    查看更多>>摘要：极地海冰影响局部海域的通航条件乃至地质尺度上的气候预测,由于基于连续介质理论的海冰数值模式如网格方法难以应对浮冰尺度的模拟,近年来离散元方法越来越多用于海冰动力学领域.本文使用基于表面网格划分的多面体描述浮冰,通过使用GJK(Gilbert-Johnson-Keerthi)算法以进行初步接触判断并提高计算效率,采用基于能量守恒接触理论确定单元间接触力,由此建立了极地海冰多面体离散元方法.将该方法应用于极地海冰动力过程模拟,并考虑Hopkins提出的冰脊形成导致的海冰间塑性接触力.首先通过两个浮冰间碰撞模拟以验证接触力计算的正确性,再通过对单向均匀风场下浮冰挤压的模拟验证冰脊生成的模拟能力,最后研究冻结强度参数对剪切风场下冰盖断裂和冰脊生成的影响.结果表明,极地海冰多面体离散元方法能够合理地反映地质尺度海冰的动力过程,并且可有效地模拟冰盖线性运动引起的冰隙和冰脊等动力特征.

    海冰动力学离散元方法冰脊模型海冰断裂

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    基于离散单元法的不同含水率土壤在转鼓中的流动行为研究

    陈萌瑶周连勇黄泽廖晓玲...
    659-665页
    查看更多>>摘要：机械化学法修复POPs污染土壤应用前景良好,但由于无法通过实验手段获取球磨罐内颗粒运动信息,难以对工艺参数进行优化.考虑到土壤颗粒在球磨罐中的流动状态与在转鼓中十分相似,本文采用离散单元法(DEM)研究不同含水率土壤在转鼓中的流动行为.为了模拟土壤的结块特性,本文采用基于JKR理论的Surface Cohesive Force模型建立土壤粘聚力模型,并以转鼓试验过程颗粒的坍塌周期和质心角为指标验证了仿真参数的合理性.根据试验与仿真的结果可得,土壤的含水率越高,转鼓中土体坍塌周期和单次坍塌块体体积越大;土壤含水率在仿真过程中以表面能极性分量为表征,含水率越高,表面能极性分量越大,土壤内聚力作用下的结块现象越明显.此外,在仿真过程中,土壤的滚动摩擦系数显著影响转鼓内土壤颗粒整体的分层效果.由于本文使用球形颗粒代替土壤团聚体,摩擦系数的选取不应限于SiO2材料的摩擦系数取值范围,才能保证仿真与试验结果的一致性.

    离散单元法土壤结块转鼓表面能

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    月面手动插旗过程的离散元-有限元耦合分析

    梁绍敏冯云田王志华
    666-673,688页
    查看更多>>摘要：在月球表面插入旗帜对人类探索宇宙具有重要意义.本文采用离散元-有限元耦合算法对手动插旗过程进行数值分析,首先,建立月壤的离散元模型、旗杆的有限元模型以及月壤与旗杆相互作用的离散元-有限元耦合模型;然后,对旗杆的结构进行优化设计以提高其稳固性;最后,提出三种不同的插旗方式并讨论不同插旗方式下旗杆的动力特性.研究结果表明,离散元-有限元耦合算法对月面插旗过程的模拟是有效的;底部尖锐度及稳定支架开叉角度的合理设计有利于增大旗杆的入壤深度和旗杆的稳固性;增大直接插入法中轴向力、提高敲击插入法中敲击力和敲击频率均可以增加旗杆的入壤深度;旋转插入法中旋转速度和旋转频率对插入过程影响较小.以上研究可为月面手动插旗提供有效的方案和理论参考.

    旗杆结构设计插旗方式入壤深度稳固性分析离散元-有限元耦合算法

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    出口振动筒仓颗粒流动过程的离散元分析

    王鑫洋赵婷婷梁绍敏张祺...
    674-681页
    查看更多>>摘要：对于筒仓内的颗粒物质而言,颗粒流量W会受到出口尺寸D的限制.当出口尺寸较小时,颗粒流很容易发生堵塞,而研究解堵塞方法对颗粒输送和疏通问题具有重要的意义.本文利用离散元法构建了一个出口做水平简谐振动的准二维筒仓,详细讨论了出口振动幅度A、频率f以及由这两个参数确定的出口振动速度V和振动加速度Γ对筒仓内球形颗粒流态变化和颗粒流量的影响.结果表明,颗粒流量随出口振动强度的变化趋势与筒仓出口尺寸相关,即D＜5时,W随着振动加速度Γ或振动速度V的增加而增加,W是关于振动速度V的函数;D＞5时,W随着振动加速度Γ或振动速度V的增加而减少,振幅和频率分别通过改变颗粒纵向流动范围和流速波动频率对颗粒流量造成影响,导致W不再是振动速度V的函数.

    离散元方法颗粒介质解堵塞过程振动速度振动加速度

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    基于断裂相场的高分子黏结炸药裂纹演化及其力学性能退化分析

    龙旭朱佳琦苏昱太姜夕博...
    682-688页
    查看更多>>摘要：为了解高分子黏结炸药裂纹演化过程及其力学行为,综合考虑弹性、黏性以及热特性的影响及作用机制,提出了该材料热黏弹性断裂相场模型.基于断裂相场,建立了热黏弹性体的单一单元模型,对不同温度和应变率进行参数分析.然后,针对高分子黏结炸药开展该材料断裂相场的模拟及其模型参数校准.从而基于断裂相场在细观层面上阐明不同应变率、不同环境温度作用下高分子黏结炸药材料的裂纹演化及其力学性能退化的规律.结果表明,驱动断裂的能量和抗压强度随着应变率降低和温度的升高而呈现出减小的趋势,因此裂纹出现的时间越晚,扩展速度越慢.

    高分子黏结炸药细观形貌热黏弹性体断裂相场模型裂纹演化

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