【摘 要】
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针对利用传统水平集法进行非线性结构拓扑优化计算过程复杂及计算效率低等问题,将参数化水平集方法引入材料非线性结构拓扑优化中.通过全局径向基函数插值初始水平集函数,建立了以插值系数为设计变量、结构的应变能最小为目标函数、材料用量为约束条件的材料非线性结构拓扑优化模型,利用有限元分析对材料非线性结构建立平衡方程,并用迭代法求解.同时,采用子结构法划分设计区域为若干个子区域,将全自由度平衡方程的求解分解为缩减的平衡方程和多个子结构内部位移的求解,减小了计算成本.算例表明,这种处理非线性关系的方法可以在保证数值稳定
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针对利用传统水平集法进行非线性结构拓扑优化计算过程复杂及计算效率低等问题,将参数化水平集方法引入材料非线性结构拓扑优化中.通过全局径向基函数插值初始水平集函数,建立了以插值系数为设计变量、结构的应变能最小为目标函数、材料用量为约束条件的材料非线性结构拓扑优化模型,利用有限元分析对材料非线性结构建立平衡方程,并用迭代法求解.同时,采用子结构法划分设计区域为若干个子区域,将全自由度平衡方程的求解分解为缩减的平衡方程和多个子结构内部位移的求解,减小了计算成本.算例表明,这种处理非线性关系的方法可以在保证数值稳定的同时提高计算效率,得到边界清晰、结构合理的拓扑优化构形.
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为了研究柔性纤维织布的抗爆性能,通过数值模拟的方法对芳纶纤维织布在爆炸冲击下的响应与失效行为进行了分析.对国产芳纶纤维织布H1000D-AP220进行了力学性能试验,建立了柔性平纹织布的本构模型和爆炸冲击数值分析模型,对不同厚度不同铺层角度织布进行了爆炸冲击数值分析,获得了织布在不同爆炸载荷下的动态响应和失效模式.结果 表明,织布在爆炸冲击载荷下主要表现为中心撕裂破孔和简支边界处拉伸撕裂2种典型的失效模式,并伴有明显褶皱,宽度方向出现织布向内侧收缩翻转现象;相比于中间层织布,迎爆面和背爆面吸能较多;在计算
高分子通过适当的分子结构设计,可自组装形成种类丰富的多级微相结构,表现比普通的单周期结构更优异的力学和光学等性能.理解和掌握高分子多级微相结构的形成机理是设计新颖多级结构材料的基础,同时揭示多级结构与性能的关系可为制备具有优异性能的多功能材料提供指导.从以上两个方面出发,结合理论模拟手段,详细阐述了各种高分子多级微相结构,特别是含液晶单元的多级结构的形成过程及机理,进而简述了高分子多级结构的性能,如力学性能和光电性能.最后,总结分析了高分子多级微相结构的研究进展,并展望了主要研究方向.
对一种含偶氮苯的光致形变液晶聚合物(PC11AB6)的细胞生物相容性进行了研究,并与其它3种常见生物应用材料(聚苯乙烯、玻璃、聚二甲基硅氧烷)进行了对比.结果 表明,经过亲水处理后,4种材料上的Madin-Darby狗肾(MDCK)细胞、人脐静脉内皮细胞(HUVEC)和诱导性多能干细胞(iPSC)的铺展状态无明显差异;在光响应聚合物PC11AB6薄膜上培养的HUVEC中内皮细胞标志物VWF的表达和iPSC中干细胞标志物SOX2和OCT3的表达与其它3种材料相比无显著差异;HUVEC在PC11AB6薄膜上的
液晶分子应用于有机太阳能电池器件是近年来光电领域的研究热点之一.液晶分子是一类兼具晶体和液体性质的功能性软材料,且具有较强的自组装特性.利用液晶分子的光吸收互补可有效调控有机太阳能电池的光吸收范围.此外,液晶分子具有强结晶性,能诱导活性层分子自组装提高其有序性,同时能提高分子结晶性能,从而提高活性层电荷迁移率,最终提高有机太阳能电池器件的短路电流和填充因子.因此,本文从液晶分子在活性层组分中发挥的作用出发,综述了其分别作为有机太阳能电池活性层材料和添加剂的研究进展.最后,对液晶分子在有机太阳能电池应用过程
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空间非合作目标的运动预测是航天器在轨服务中的一个重要问题.在获得非合作目标的运动预测结果后,追踪星即可规划运动轨迹以接近目标并对其进行捕获.该文提出了一种自由漂浮空间非合作目标的运动预测方法.该方法的核心思想是首先辨识出目标的姿态动力学参数和目标的质心运动学参数,然后利用参数辨识结果和目标的动力学方程实现对目标的运动预测.在姿态动力学参数的辨识过程中,首先对目标的惯性参数进行初步辨识,然后采用自适应无迹Kalman滤波器对姿态动力学参数进行粗略辨识,最后通过最优化方法进一步提高姿态动力学参数的辨识精度.该
目前基于液晶弹性体材料的软致动器大多结构简单,形变模式单一,很难满足实际复杂情况下的使用需求.因此将光热响应型液晶弹性体材料和扭曲环状拓扑结构相结合,制备了一系列新型扭曲环带软致动器,其可以在近红外光照射下实现稳定连续的旋转运动.在此实验基础上,利用MATLAB软件对B-M(o)bius[+2]型软致动器进一步建立三维有限元模型,通过对温度分布、重心、热应力、角速度、角加速度及角位移等参数进行设定、计算及调整,成功地模拟了扭曲环带软致动器在近红外光照射下的受力变化及运动状态变化过程,仿真结果和实验制备的光
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为了提高边界元法在求解稳态热问题时的计算精度,通过使用一种新型单元插值方法(称为扩展单元插值法),实现对稳态传热问题的求解.扩展单元是在传统不连续单元的边界配置虚拟节点,把原非连续单元变成高阶的连续单元,并将其作为新型的插值单元.利用虚拟节点和内部源节点构造出的插值函数,可以精确插值边界上的连续和不连续物理场,插值精度要比原始不连续单元高两阶.另外,边界积分方程只在传统的不连续单元的内部节点处建立,只包含内部源节点的自由度,而虚拟节点的自由度可通过与内部源节点之间的关系消除掉,因此最终系统方程的求解规模不
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