关键词： 深基坑   反压土   有限元分析   小应变刚度   本构模型  

摘要： 在大型深基坑工程中，反压土支护由于经济性好、施工方便而得到了越来越多的应用，但是现有基坑规范并未给出设计方法。亚洲最大的地下综合交通枢纽北京城市副中心站V区基坑采用两级反压土支护，开挖深度达34.4m，变形控制要求严格。通过三维数值模拟研究其支护效果，建立包含19个计算阶段的有限元模型，并基于相关试验结果确定了适用于北京地区土层的HSs模型参数。有限元预测结果表明该支护体系能够满足工程要求，反压土支护效果明显。同时，对比分析了小应变模型与常用的摩尔-库伦模型的计算结果，发现即便人为提高摩尔-库伦模型刚度，由于其单一模量的特点，仍无法得到合理的变形预测，深基坑变形计算中必须考虑土体小应变刚度特性，但是摩尔-库伦模型对支挡结构内力的计算结果与小应变模型比较接近。

关键词： 韧性损伤   孔洞形状   孔洞演化   神经网络  

摘要： 金属材料在外力和环境作用下，可能发生变形、断裂、腐蚀、磨损等不同形式的失效破坏，其中断裂是其中危害性和破坏性最为显著的一种。韧性断裂是金属中常见的一种断裂形式。从材料内部来看，金属的韧性断裂与微孔洞的形核、扩展和聚合的过程有关。这个过程受应力状态、孔洞体积分数、孔洞形状及温度等众多因素的影响。目前，考虑孔洞演化的韧性损伤模型多采用球形孔洞假设，在理论模型推导中考虑非球形孔洞及其演化对材料韧性损伤过程的影响具有较大难度。此外，在试样和构件尺度上开展韧性损伤的力学分析需要解决跨尺度关联难题。针对这些问题，本文建立了含不同初始形状孔洞的弹塑性代表体元模型，通过有限元模拟系统地分析了初始孔洞形状和应力状态对代表体元应力应变响应和韧性损伤演化的影响。基于代表体元模拟数据和神经网络模型，发展了考虑初始孔洞形状影响的韧性损伤本构代理模型。在此基础上开发了基于神经网络本构模型的有限元计算程序，并分析了初始孔洞形状对带缺口试样韧性损伤过程的影响。

关键词： 高混凝土坝   不确定量化   随机比例边界有限元法   八叉树网格   模型降阶  

摘要： 高混凝土坝在地震作用下的动力响应分析一直是工程抗震领域的热点，该分析过程中存在诸多随机性。本工作从改善网格精度和提高计算效率的角度出发，提出一种新颖的基于随机比例边界有限元法（SSBFEM）的高混凝土坝抗震不确定量化分析方法。该方法采用八叉树网格技术离散高混凝土坝-地基-库水系统，并构建了随机比例边界有限元法，分析随机参数对系统动力响应的影响。提出的计算方法通过商业软件ABAQUS的用户自定义单元集成八叉树网格和随机比例边界有限元法，为基于蒙特卡罗模拟（MCs）的不确定量化分析提供高精度样本。针对蒙特卡罗模拟计算耗时的特点，提出一种模型降阶（MOR）组合径向基函数（RBF）的快速算法。通过线性组合构造的低阶子空间，快速获得MCs所需的解，有效地提升了传统MCs的计算效率。最后，通过三个不同的工程实例，验证了所提出的不确定量化方法准确性和有效性。

关键词： 微机电系统   U型电热驱动器   V型电热驱动器   抗高过载   有限元分析  

摘要： 针对硅基U型和V型微电热驱动器在MEMS引信安全系统高过载使用环境中的应用，开展了微电热驱动器的抗高过载性能研究。以不同类型微电热驱动器在最高温度下拥有相同输出位移作为指标，确定了具有相同输出性能的U型和V型微电热驱动器的结构参数。并分别在不同方向、幅值和脉宽的冲击载荷下进行有限元仿真。由仿真结果得到两种驱动器各截面第一主应力值，根据单晶硅材料的许用应力确定针对两种微电热驱动器的冲击载荷脉宽-幅值临界曲线，以此将冲击载荷划分为安全载荷与失效载荷。搭建马希特锤冲击平台，对两种驱动器样机进行了多次冲击测试。结果表明：在脉宽为80μs -100μs的冲击载荷作用下，U型微电热驱动器在3781g-8036g的冲击载荷作用下发生断裂；而V型微电热驱动器可承受幅值18000g的冲击载荷不损坏，足以抵御引信安全系统跌落在硬目标上的勤务载荷。研究结果可为高过载环境下的微电热驱动器的选用、设计提供参考。

关键词： 复杂网络   LNG贸易   贸易网络   链路预测   随机森林  

摘要： 聚焦2013-2022年全球LNG贸易网络，旨在通过改进的链路预测算法识别潜在的LNG贸易关系，以帮助LNG消费国寻找潜在的合作商并保障能源供应安全。为充分考虑节点之间的地理距离、贸易量、国家政治稳定性等外部因素的影响构建外部指标，结合网络内部指标进行多指标耦合，并使用随机森林进行链路预测。结果表明，该方法的平均预测AUC可达97.55%，成功识别出120条潜在链路，其中99条在2022年前转变为真实链路，且有94条链路在三年内转变为真实链路。这不仅验证了该算法在预测未知链路方面的高准确性，也显示出其对未来潜在链路的高效识别能力。

关键词： 地铁车辆   线性相关性   纵向载荷谱   有限元分析   疲劳损伤特征  

摘要： 为研究正线运行中地铁列车的纵向载荷谱，对某运行地铁车辆的牵引拉杆、连挂车钩进行了准静态标定；开展了载客环境下的纵向载荷正线测试，得到了包含启动、制动、直线和曲线工况下的载荷-时间历程曲线；应用波动中心法得到了各工况载荷谱；基于有限元模型，结合实测载荷谱和线性累积损伤理论，分析了不同工况及不同载客量对车体关键焊缝疲劳损伤的影响以及站间损伤占比。研究结果表明，车体纵向载荷间的线性相关性均在0.8以上；启动、制动时，纵向载荷满足一定的比例关系，高峰期纵向载荷有1～3 kN的增量；该阶段的大幅值载荷下产生的损伤占站间总损伤的90%以上，再生制动使得制动阶段的损伤占比相比启动阶段有8%的降幅。

关键词： 电弧增材   数值模拟   变形   应力  

摘要： 利用瞬态热源、热循环曲线、全热循环、固有应变4种算法，依次对电弧增材典型框体构件变形和应力进行模拟，分析不同算法下的预测精度与计算效率。研究结果表明：瞬态热源算法预测的最大变形位置为框体顶部4个边角处，应力主要集中分布在框体拐角及顶部区域，与实验结果吻合良好，特征点变形与应力的预测精度分别为96.59%与95.01%，计算时间为326h；热循环曲线算法的预测精度与瞬态热源算法相当，但计算时间缩短至117h，预测的变形云图及应力曲线与实验结果吻合较好；相较于前两种算法，全热循环和固有应变算法对特征点变形的预测精度较低，分别为85.68%和65.86%，预测的变形云图与实验结果存在较大差异，可信度较低，但计算时间分别缩短至4h和2h，效率显著提高。

关键词： 常导磁浮列车   五相直线同步电机   长定子齿槽结构   有限元   牵引与悬浮特性  

摘要： 针对常导磁浮列车对高速性能的需求，提出采用五相直线同步电机(Linear synchronous motor,LSM)作为牵引、悬浮系统。在不改变传统三相LSM长定子齿槽结构的基础上，增加悬浮电磁铁的主磁极与末磁极宽度，使其满足动子极距为长距的原则；然后根据解析法计算五相LSM的电抗、电阻和励磁电动势等参数，并建立等效电路；最后在有限元中建立五相与三相LSM的二维模型，计算分析五相LSM的牵引、悬浮特性。结果显示，在五相与三相同等电压的情况下，五相LSM能够提供更大的电枢电流，有利于推力的提升；且在悬浮气隙不变的情况下，同一励磁电流激励五相LSM的牵引力与悬浮力要比三相更大；在励磁电流不变的情况下，同一悬浮气隙的五相LSM的牵引力和悬浮力也要比三相更大。上述结果表明，五相LSM比三相LSM具有更好的牵引与悬浮特性，同时也具有更高的速度提升范围。

关键词： 多智能体系统   一致性   边界耦合   观测器  

摘要： 针对一类由偏微分方程建模的多智能体系统一致性控制问题，提出了一类空间边界耦合方法。边界耦合方法与传统的状态耦合方法相比具有更为灵活和有效的特性。具体而言，研究了两种不同的Neumann边界耦合形式：同位边界耦合和异位边界耦合，这两种耦合形式为多智能体系统提供了更为多样化的协作机制。在控制设计中，引入了状态观测器来对系统状态进行预估，状态观测器能够有效地捕捉系统动态，并在一定程度上减少由于信息传递延迟而带来的负面影响。同时采用了李雅普诺夫理论和积分不等式方法来保证系统的观测误差和一致性误差能够以指数形式收敛，得出了在两种边界耦合下系统一致性的两个充分条件。最后，通过两个具体的例子验证了所提出的空间边界耦合方法的有效性。实验结果表明，在不同的边界耦合形式下，多智能体系统均能实现较好的一致性控制，进一步证明了边界耦合在多智能体系统中的潜在应用价值。

关键词： 侧前方入路腰椎融合手术   振动载荷   有限元  

摘要： 为评估内固定系统材料参数对侧前方入路腰椎融合术(oblique lumbar interbody fusion， OLIF) 振动力学特性的影响。本研究通过有限元法建立了不同材料的椎弓根螺钉固定系统的OLIF术后模型（即：Ti－单侧模型组、Ti－双侧模型组、PEEK－单侧模型组、PEEK－双侧模型组），对比了四组模型椎骨的应力峰值动态反应。结果发现，固定系统Ti材料和PEEK材料的改变对椎骨应力峰值动态响应没有明显影响。双侧组中应力较单侧组的明显降低。考虑到PEEK材料在临床方面独有的优势，其为临床内固定系统提供了一种新的选择。