基于移动最小二乘法,提出了一种应变测量数据场重构的方法.该方法将受轴压铝制圆筒的应变测量数据与相应的理论结果进行比较,筛选出了有效的应变测量数据.通过计算有效测点之间距离和采用冒泡排序法确定这些距离顺序的方式,高效简便地计算了各个有效测点的支撑域半径.根据获得的有效应变测量数据和计算得到的移动最小二乘形函数,重构出了重构区域三维表面各个节点的应变值,并且绘制出了相应的应变云图.数值计算结果验证了本文方法的合理性、精确性和高效性.

在大型航天结构舱段试验中,通常需要粘贴大量的应变片来获取结构的应变测试数据.为了能够准确定位结构舱段上的应变片位置,本文研究了基于单目视觉测量技术的应变片空间坐标重建方法.该方法采用一台单反相机,从不同视角连续对构件进行拍摄,获得一组包含圆环编码点和应变片的图像序列;通过检测编码点图像坐标,构建相邻帧之间的匹配关系,然后基于相对定位原理估计相机姿态信息;再利用深度学习技术提取图像中的应变片坐标,结合估计的姿态信息对提取的应变片进行立体匹配,并且采用三角测量方法重构应变片空间坐标,从而实现应变片的三维定位.利用所研究的方法,分别对铝质平板和圆筒上粘贴应变片的三维坐标、碳纤维标尺的长度进行了定位.定位结果表明,该方法的重复定位精度优于0.05mm,三维点距离测量精度优于0.1mm.

本文介绍了一种基于单相机的应变片三维定位方法,可获取飞行器结构件表面应变片的空间坐标,有助于解决飞行器结构数值仿真计算与试验数据比对的技术难题.为便于使用,本文采用单个单反相机从多个角度对结构表面进行多视觉重叠成像.基于透视多点算法,根据光学编码点在相邻帧的图像坐标,解算当前相机相对于参考坐标系的旋转和平移信息.基于深度学习算法对相机所拍摄图像中的应变片进行自动识别,根据已确定的相机姿态构建相邻帧之间的极线约束,将识别到的应变片进行立体匹配,获得相邻帧之间的立体对应关系.最后利用三角测量原理对应变片三维坐标进行重构.实验验证本文方法的定位精度可以达到0.100mm/m.

为了获取六种边界等直梁振动响应的解析解,采用特征变换方法,得到了广义质量的解析解,并由此获得了不同边界和载荷作用下位移、速度、加速度和截面弯矩的动态响应放大系数的解析解和曲线,指出了速度与截面弯矩动态响应放大系数的相似特征和载荷响应分析的阶次要求.进一步推导出了有效质量的解析表达式,为基础激励方式的适用性分析提供了理论依据.

采用C~1自然单元法研究了不同工况下圆形、菱形、等边多边形薄板的极限承载力。根据薄板极限上限分析的迭代求解格式,构造出了满足平衡方程和边界条件的广义应力场,并由极限下限定理和得到的广义应力场,建立了求解薄板结构极限下限载荷乘子的迭代格式。提出的数值方法克服了极限下限定理中约束条件的强非线性,降低了下限分析的计算规模,具有易于程序实现的优点。该数值方法与极限上限分析方法相结合可以有效估算出薄板结构极限载荷的范围。数值算例表明,提出的求解薄板结构上、下限载荷的方法是有效的,具有较高的计算精度和较快的收敛性。

将无网格自然邻接点Petrov-Galerkin法与预校正形式的Newmark法相结合,建立了一种轴对称结构动力弹塑性分析的新方法.由于几何形状和边界条件的轴对称特点,三维的轴对称问题可转化为二维问题.此外,计算时仅需要轴对称面上的一组离散节点,有效地避免了复杂的网格划分和网格畸变的影响.在轴对称面上的局部多边形子域上采用局部加权余量法推导了轴对称结构动力弹塑性分析的离散化控制方程,并采用预校正形式的Newmark法在时间域上进行求解.为了克服本质边界条件不能直接施加的缺点,试函数采用自然邻接点插值进行构造.数值算例结果表明,该研究所提出的轴对称结构动力弹塑性分析方法是行之有效的.

根据端部带质量和弹簧约束悬臂梁的特征值条件,提出了一种特征变换方法,获得了带约束悬臂梁广义质量和振动响应的解析解.通过分析根部弯矩、端部位移、速度和加速度放大系数的变化特征可知,端部弹簧的刚度对静态和一阶载荷响应有明显的影响,减载设计时可以放宽对端部质量的限制,载荷响应分析阶次介于速度和加速度的分析阶次之间.提出的特征变换方法可应用于求解其他载荷分布、边界条件和端部约束悬臂梁的振动响应解析解.

In order to investigate the limit load-carrying capacities of plate structures,this paper implements the upper bound limit analyses of square and rectangular plates under some different loading conditions by using the nonconforming rectangular bending element ACM.According to the upper-bound theorem of plastic limit analysis and the von Mises yield criterion,the ACM-based mathematical programming formulation of perfectly rigid-plastic thin plates is established,and a direct iteration algorithm is used to solve it.The plastic limit loads of square and rectangular plates are obtained,and the relevant plastic dissipation work distributions at the limit states are visually displayed.The numerical results illustrate that the obtained solutions are reasonable.Meanwhile,it is also shown that utilizing nonconforming rectangular bending element ACM to carry out the upper-bound limit analyses has some advantages such as simple formulation,good accuracy,high efficiency and fast convergence.