基于有限元模拟的支架扩张、血流动力学及支架疲劳分析 被引量：23

1

作者 李红霞 张艺浩 王希诚 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期178-185,共8页

目的利用有限元方法研究支架在狭窄血管内的扩张性能、支架内血流动力学状况和支架的疲劳寿命。方法采用ANSYS模拟支架在狭窄血管内的扩张过程,提取扩张后相关节点数据,建立血流动力学分析模型,并建立与之对应的简化模型,模拟分析支架... 目的利用有限元方法研究支架在狭窄血管内的扩张性能、支架内血流动力学状况和支架的疲劳寿命。方法采用ANSYS模拟支架在狭窄血管内的扩张过程,提取扩张后相关节点数据,建立血流动力学分析模型,并建立与之对应的简化模型,模拟分析支架内血流动力学状况。分别基于Goodman图表和累计损伤法,对支架的疲劳寿命进行评估。结果 (1)支架上绝大部分部位发生塑性变形,主要应力发生在镂空孔的角点。(2)支架附近流动紊乱,血流流入端的桥接支柱附近应力最高。(3)Goodman图表法表明该支架是安全的,累计损伤法表面支架在血流流入端桥接支柱所在的第2个横截面上累计损伤最大。结论有限元方法能有效地应用于支架扩张、支架内血流动力学以及支架的疲劳模拟仿真。 展开更多

关键词 支架 有限元分析 扩张性能 血流动力学 疲劳寿命 变形

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基于SHPB实验的挤压AZ91D镁合金动态力学行为数值模拟 被引量：9

2

作者 周霞 赵昌美 +1 位作者 李利 黄宏军 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1968-1975,共8页

使用霍普金森压杆技术对挤压AZ91D镁合金进行3种应变速率下的动态压缩实验,基于实验数据的拟合确定了其动态压缩的Johnson-Cook(J-C)本构方程。采用拟合的J-C本构参数和LS-DYNA有限元软件对挤压AZ91D镁合金在3种应变速率下的SHPB实验进... 使用霍普金森压杆技术对挤压AZ91D镁合金进行3种应变速率下的动态压缩实验,基于实验数据的拟合确定了其动态压缩的Johnson-Cook(J-C)本构方程。采用拟合的J-C本构参数和LS-DYNA有限元软件对挤压AZ91D镁合金在3种应变速率下的SHPB实验进行了数值模拟,根据模拟得到的入射波、反射波和透射波形计算得到各应变速率下完整的应力-应变曲线,并与实验及拟合的应力-应变响应进行了对比。结果表明:当应变速率在400~1000 s-1之间变化时,AZ91D镁合金的应变速率敏感性随应变率增大而增大;基于J-C材料模型描述的AZ91D镁合金应变速率相关的应力-应变本构模型,其数值模拟结果与拟合结果及实验结果基本吻合。 展开更多

关键词 挤压AZ91D镁合金 动态压缩实验 本构行为 数值模拟

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海底管道铺设分析的子结构方法 被引量：3

3

作者 张向锋 张文首 +1 位作者 李欣 岳前进 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期279-282,共4页

深水S型铺管涉及三维空间的大变形和接触分析,由于收敛速度慢而导致求解困难。为克服这个问题,本文提出了一种子结构方法;通过凝聚托管架内部结点自由度,铺管问题可在二维空间表述和求解。本文方法具有快速收敛的特点,可对铺管问题进行... 深水S型铺管涉及三维空间的大变形和接触分析,由于收敛速度慢而导致求解困难。为克服这个问题,本文提出了一种子结构方法;通过凝聚托管架内部结点自由度,铺管问题可在二维空间表述和求解。本文方法具有快速收敛的特点,可对铺管问题进行广泛的参数研究。 展开更多

关键词 管道 托管架 子结构 托辊

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生物与仿生材料表面微纳力学行为 被引量：8

4

作者 吴承伟 张伟 孔祥清 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2010年第5期542-562,共21页

评述了国内外在生物材料表面微纳力学行为研究方面的若干分支,包括:生物材料的疏水特性、水面昆虫的浮水力学、生物材料表面的减阴特性、生物材料吸附与脱附微纳力学行为、以及表面疏水和吸附仿生材料的制备与应用,并注重分析了在微纳... 评述了国内外在生物材料表面微纳力学行为研究方面的若干分支,包括:生物材料的疏水特性、水面昆虫的浮水力学、生物材料表面的减阴特性、生物材料吸附与脱附微纳力学行为、以及表面疏水和吸附仿生材料的制备与应用,并注重分析了在微纳尺度上生物结构、生物材料、生物生存技能与生存需求等方面的多功能自然协同进化和优化. 展开更多

关键词 生物材料 表面力学 微纳结构 进化与优化 超疏水表面

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具有不同拉压性能材料的连续体结构拓扑优化 被引量：3

5

作者 蔡坤 陈飙松 张洪武 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期646-653,共8页

采用浮动的拉伸与压缩生长参考区间法讨论材料的拉伸与压缩性能差别对最优拓扑的影响.材料的拉伸与压缩性能差别包含两个方面,其一,基础材料的拉伸杨氏模量与压缩杨氏模量存在差异;其二,基础材料在拉伸变形与在压缩变形下生长的参考应... 采用浮动的拉伸与压缩生长参考区间法讨论材料的拉伸与压缩性能差别对最优拓扑的影响.材料的拉伸与压缩性能差别包含两个方面,其一,基础材料的拉伸杨氏模量与压缩杨氏模量存在差异;其二,基础材料在拉伸变形与在压缩变形下生长的参考应变区间不同.两者对结构最优拓扑的影响具有等效性.数值算例证明了这一等效性.数值算例进一步表明,对于一个给定的设计域,基础材料的拉伸与压缩性能差异对结构最优拓扑影响很大.因此,考虑结构及材料具有不同拉压性能时的拓扑优化工作具有明显的工程意义. 展开更多

关键词 拓扑优化 浮动参考应变区间 不同拉压性能 连续体结构 构造张量

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基于模糊数学的贴片式左手超材料微结构选择方法研究 被引量：1

6

作者 史鹏飞 高仁璟 刘书田 《计算力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第4期440-446,共7页

研究了基于模糊数学的贴片式左手超材料结构的选择机制,其核心思想是基于现有左手超材料结构构建左手材料微结构集合,将集合中结构的特性参数以某种隶属函数映射到[0,1]区间,用隶属度表示各元素对设计需求的符合度;根据模糊目标及约束... 研究了基于模糊数学的贴片式左手超材料结构的选择机制,其核心思想是基于现有左手超材料结构构建左手材料微结构集合,将集合中结构的特性参数以某种隶属函数映射到[0,1]区间,用隶属度表示各元素对设计需求的符合度;根据模糊目标及约束的隶属度确定元素的模糊优越集,最终找到最适合于相应设计的结构方案。给出了材料库中每种结构方案相对于模糊目标及约束的隶属度的确定方法。为了验证所提出选择方法的可行性,建立了不同拓扑形式的左手超材料构型集合和不同尺寸的巾型构型集合,针对具体的设计目标和约束要求,计算了相应集合的模糊优越集,给出了最适合的个体元素排序,计算结果表明本文提出的结构选择方法可选出满足设计要求的结构构型。 展开更多

关键词 优化设计 左手材料 微结构设计 多目标优化 模糊数学

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线性常微分方程灵敏度分析的精细积分法

7

作者 刘诗源 陈飙松 丁海宽 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期453-459,共7页

利用指数矩阵的导数计算来求解一类一阶线性常系数微分方程组对某一设计变量的灵敏度计算问题。对于初值问题,利用指数矩阵的导数,递推得到状态向量的灵敏度;对于线性两点边值问题,通过两点之间的状态向量的导数关系,得到全部初始条件,... 利用指数矩阵的导数计算来求解一类一阶线性常系数微分方程组对某一设计变量的灵敏度计算问题。对于初值问题,利用指数矩阵的导数,递推得到状态向量的灵敏度;对于线性两点边值问题,通过两点之间的状态向量的导数关系,得到全部初始条件,进而转化为初值问题计算。指数矩阵及其导数阵的高精度计算基于2N类算法,在此基础上可实施灵敏度分析的计算。本文给出了初值和两点边值常微分方程的高精度灵敏度计算方法,计算结果可认为是计算机上的精确解,算例验证了算法的有效性。 展开更多

关键词 精细积分 指数矩阵 指数矩阵导数 灵敏度分析

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车桥系统非平稳随机振动的PEM-PIM算法 被引量：7

8

作者 张志超 张亚辉 +1 位作者 赵岩 林家浩 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期26-32,共7页

研究了车桥耦合系统受到路面不平激励而发生的非平稳随机振动。采用虚拟激励方法(PEM)将路面的竖向随机不平度精确地转化为一系列竖向简谐不平度的叠加,从而简化了运动方程的求解,在此基础上用精细积分法(PIM)的三种格式进行数值计算。... 研究了车桥耦合系统受到路面不平激励而发生的非平稳随机振动。采用虚拟激励方法(PEM)将路面的竖向随机不平度精确地转化为一系列竖向简谐不平度的叠加,从而简化了运动方程的求解,在此基础上用精细积分法(PIM)的三种格式进行数值计算。这种基于虚拟激励法的精细积分(PEM-PIM)算法比通常的数值积分方法更真实地模拟了车辆作用力在时间域和空间域上的连续变化,也更精确地实施了数值积分。与广泛采用的Newmark方法比较,三种PEM-PIM格式处理这类问题时在分析精度和计算效率上都有显著的改善,而又各有特色。 展开更多

关键词 车桥耦合系统 精细积分 虚拟激励法 路面不平顺

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血流作用下冠脉支架的疲劳寿命优化 被引量：5

9

作者 张艺浩 李红霞 +1 位作者 高月华 王希诚 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期521-526,共6页

目的评估血流作用下冠脉支架的疲劳寿命,并在此基础上对支架的疲劳寿命进行优化设计。方法采用Pro/Engineer建立包含植入支架、血液、血栓以及动脉壁的简化组合模型,使用ANSYS有限元分析程序,利用有限元法模拟支架在动脉壁中受血流的周... 目的评估血流作用下冠脉支架的疲劳寿命,并在此基础上对支架的疲劳寿命进行优化设计。方法采用Pro/Engineer建立包含植入支架、血液、血栓以及动脉壁的简化组合模型,使用ANSYS有限元分析程序,利用有限元法模拟支架在动脉壁中受血流的周期性作用,并根据支架内的血流动力学分析结果对评估支架的疲劳寿命。以支架的几何参数作为设计变量,通过拉丁超立方抽样方法选取样本点并得到对应的响应值,建立Kriging代理模型,对冠脉支架的疲劳寿命进行优化。结果 Goodman图显示优化后支架是安全的;累积损伤法表明支架最大损伤点处于支架血流流入端的第2交叉面上,优化后支架的疲劳寿命提高30.55%。结论有限元法可对冠脉支架疲劳寿命进行有效的评估,建立Kriging代理模型对支架进行优化设计可以有效地提高支架的使用寿命。 展开更多

关键词 冠脉支架 有限元法 疲劳寿命 血流 Kriging代理模型

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基于元胞自动机的变厚度薄壁梁侧向耐撞性优化设计方法 被引量：8

10

作者 刘书田 刘杨 童泽奇 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期528-535,共8页

薄壁结构是汽车等运载工具的重要防护装置,除了其轴向防撞能力外,侧向耐撞性能分析与提升方式也非常重要。研究基于薄壁结构厚度合理分布的侧向耐撞性能提升方式和建立基于元胞自动机的变厚度薄壁梁侧向耐撞性优化方法。以汽车B柱受力... 薄壁结构是汽车等运载工具的重要防护装置,除了其轴向防撞能力外,侧向耐撞性能分析与提升方式也非常重要。研究基于薄壁结构厚度合理分布的侧向耐撞性能提升方式和建立基于元胞自动机的变厚度薄壁梁侧向耐撞性优化方法。以汽车B柱受力环境和性能要求为设计需求,首先利用所建立的方法给出了连续变厚度的薄壁梁厚度分布设计,其性能较常规的等厚度薄壁梁最大侵入位移大幅下降(下降82%),验证了变厚度设计的有效性;然后,考虑单向变厚度便于柔性轧制工艺制成TRB,给出了轴向连续变厚度薄壁梁的厚度分布设计,该设计较等厚度梁最大侵入位移下降73%;与连续变厚度梁相比,在侵入位移降低量略小的情况下,实现了可制造性。设计实例表明本文提出的连续变厚度设计能够有效提高侧向耐撞性能,所建立的方法能够获得合理的厚度分布设计,是有效的耐撞性优化设计方法。 展开更多

关键词 冲击吸能 薄壁结构 变厚度板 结构优化 元胞自动机

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基于Kriging代理模型的连梁金属阻尼器性能研究与参数优化设计 被引量：6

11

作者 张喆 欧进萍 李冬生 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期131-136,共6页

连梁阻尼器是剪力墙连梁结构中主要的耗能部件,其构造形式直接影响剪力墙的性能。本文从连梁阻尼器的几何特征入手,在用料相同的前提下,对四种典型开孔形式金属平面内屈服连梁阻尼器进行耗能性能对比研究,引入Kriging代理模型,构造出不... 连梁阻尼器是剪力墙连梁结构中主要的耗能部件,其构造形式直接影响剪力墙的性能。本文从连梁阻尼器的几何特征入手,在用料相同的前提下,对四种典型开孔形式金属平面内屈服连梁阻尼器进行耗能性能对比研究,引入Kriging代理模型,构造出不同开孔尺寸与滞回耗能的关系。然后,分别对四种开孔形式的连梁阻尼器几何参数进行进一步优化,以获得最优构型。为简化优化迭代过程中反复的多步加载非线性求解计算,在优化过程中以Kriging代理模型作为反演优化平台,代替原有的几何参数与滞回耗能关系,并采用最大期望提高加点方法,不断提高代理模型在最优解附近的精度,在提高代理模型的代理精度同时,也提高了优化设计效率。所提算法为寻求一种形式简单、性能优越的金属平面内屈服连梁阻尼器提供了新的解决框架。 展开更多

关键词 联肢剪力墙 连梁阻尼器 滞回性能 承载力 Kriging代理模型

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基于不同扩张模拟方式的支架优化设计 被引量：4

12

作者 李红霞 王希诚 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S1期267-272,共6页

为选取一种简洁而有效的支架扩张模拟方式,用于基于有限元分析的结果对支架进行优化设计,本文选用典型的菱形支架作为算例,采用目前两种常用的支架扩张模拟方式:球囊内施加内压和球囊内施加径向位移,利用与改进的拉丁抽样法相结合的Krig... 为选取一种简洁而有效的支架扩张模拟方式,用于基于有限元分析的结果对支架进行优化设计,本文选用典型的菱形支架作为算例,采用目前两种常用的支架扩张模拟方式:球囊内施加内压和球囊内施加径向位移,利用与改进的拉丁抽样法相结合的Kriging替代模型优化算法,以减小支架扩张过程中的"Dogbon-ing"效应为目的,分别对支架进行了的优化设计,得到了这两种模拟方式下的优化结果.数据结果表明,基于球囊内施加内压模拟分析的优化结果更符合现有的设计理念. 展开更多

关键词 血管支架 有限元分析 优化 Kriging替代模型 Dogboning效应

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车辆主动悬架设计的约束H_∞控制方法 被引量：1

13

作者 宋刚 吴志刚 林家浩 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期196-201,共6页

针对线性离散时间系统,研究其时域硬约束下的H∞输出反馈控制问题。假定外界扰动能量有限,基于线性矩阵不等式处理方法,提出并证明了时域硬约束下H∞输出反馈控制器存在的充分条件,并应用于车辆主动悬架设计。四分之一车辆模型数值仿真... 针对线性离散时间系统,研究其时域硬约束下的H∞输出反馈控制问题。假定外界扰动能量有限,基于线性矩阵不等式处理方法,提出并证明了时域硬约束下H∞输出反馈控制器存在的充分条件,并应用于车辆主动悬架设计。四分之一车辆模型数值仿真结果表明,即使车辆模型参数存在不确定性,本文提出的控制器在提高车辆乘坐舒适性的同时,仍能很好地兼顾车辆的其他性能要求。 展开更多

关键词 主动悬架 时域硬约束 H∞控制 输出反馈 线性矩阵不等式

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基于自适应网格的材料渗透系数设计

14

作者 徐胜利 程耿东 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第2期238-244,共7页

采用基于单元(结点)密度为设计变量进行结构和材料的拓扑优化设计时,有限元网格的密度对优化设计有很大影响.在以渗透系数为目标进行材料微结构设计时,为了较好地描述单胞中的流固边界,需要将单胞划分为很小的网格,进一步增加了有限元... 采用基于单元(结点)密度为设计变量进行结构和材料的拓扑优化设计时,有限元网格的密度对优化设计有很大影响.在以渗透系数为目标进行材料微结构设计时,为了较好地描述单胞中的流固边界,需要将单胞划分为很小的网格,进一步增加了有限元计算和优化分析的规模.为了降低计算规模,研究了基于自适应网格的逆均匀化方法,以最大化各向同性等效渗透系数为目标,进行材料微结构设计.优化迭代过程中,对单胞中流固界面处的网格进行自适应加密,降低优化问题的计算规模.采用这一算法,对不同初始密度分布得到的单胞优化结果虽然不同,但具有相同的材料微结构,一定程度上说明了该方法的有效性. 展开更多

关键词 拓扑优化 材料设计 等效渗透系数 自适应网格

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基于Kriging模型的汽轮机基础优化方法 被引量：3

15

作者 马晓光 高月华 +2 位作者 李正夫 李红霞 王希诚 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S1期79-85,共7页

本文以Kriging方法为基础,以ANSYS软件平台为构建汽轮机基础模型以及求解位移响应的依据,对汽轮机基础结构进行了常规动力优化.针对汽轮发电机基础动力优化问题,以汽轮机基础结构截面面积和几何位置为设计变量,以结构重量和最大动位移... 本文以Kriging方法为基础,以ANSYS软件平台为构建汽轮机基础模型以及求解位移响应的依据,对汽轮机基础结构进行了常规动力优化.针对汽轮发电机基础动力优化问题,以汽轮机基础结构截面面积和几何位置为设计变量,以结构重量和最大动位移最小化为目标的多目标优化设计模型.采用分级优化的思想,截面面积优化与几何位置优化交替进行,通过多个汽轮机基础的算例结果表明:本方法适用性强,优化效果比较明显,具有一定的工程应用价值. 展开更多

关键词 KRIGING ANSYS 汽轮机基础 动力优化

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