海洋管缆疲劳试验机主体框架优化及其力学性能分析
这是一篇关于动态疲劳试验机,主体框架,渐进均匀化方法,数值仿真,优化设计,力学性能的论文, 主要内容为随着我国“海洋强国”战略提出,海洋能源开发所需配套装备的自主研发愈显重要。对于海洋开发所需的海洋管缆,出厂前需要在动态疲劳试验机上进行疲劳力学性能测试。然而海洋管缆疲劳试验机设计复杂,制造成本较高,并且现有试验机主体框架设计较为保守,对部分没有受力区域造成了材料浪费。为了可以更好的向深海领域挺进,本文针对某设计中的海洋管缆疲劳试验机主体框架,采用渐进均匀化方法对主体框架进行快速优化设计,为疲劳试验机设计提供科学依据,对海洋管缆的检测和使用有着重要的理论价值和工程意义。本文采用渐进均匀化方法对不同主体框架结构的单胞构型进行构型及选型布置设计,分别采用单目标和多目标优化方法对主体框架的单胞结构和主体框架子结构进行了优化设计,并对优化后的主体框架整体结构进行力学性能分析,主要研究工作如下:(1)主体框架单胞结构的构型选型及选型布置设计。采用渐进均匀化方法建立6种不同形式的单胞构型,通过分析等效弹性模量EH与杆件数量的规律确定单胞构型。通过对精确模型和等效模型进行有限元分析,对比结果验证渐进均匀化方法的正确性。在此基础上对单胞构型进行选型布置设计。(2)主体框架单胞杆件截面尺寸的单目标优化设计研究。对于横截面为矩形的单胞杆件,采用单目标优化方法,分别以结构应变能和等效弹性模量分量E11为目标函数进行优化设计,并给出结构敏度信息确定优化方向的正确性,综合考虑两种优化结果确定主体框架最终构型,并与未优化的构型进行比较,证明优化方法的可行性和有效性。(3)主体框架子结构截面尺寸的多目标优化设计研究。对于横截面为H型杆件,采用多目标优化方法,分别以三维子结构最小质量和最小总变形、以及最小总变形和最大基频为目标函数,采用响应面优化方法对子结构杆件的截面尺寸进行优化设计,考虑H型钢的强、弱轴之分,重新进行合理布置,确定最终的主体框架子结构模型。通过静力分析结果与初始方案进行比较,证明优化后的设计方案较为合理。(4)针对优化设计后的主体框架整体研究,采用有限元方法对优化后的主体框架进行稳定性能、动力性能和疲劳性能分析。通过分析可以充分验证动态疲劳试验机主体框架的力学性能。本文的研究成果为海洋管缆动态疲劳试验机的设计和实际建造提供了一定的研究方法,有一定的指导作用和参考价值。
D公司生鲜电商供应链绩效提升研究
这是一篇关于生鲜电商,供应链绩效,区块链,stackelberg博弈,数值仿真的论文, 主要内容为受疫情影响,我国生鲜电商市场发展迅猛,市场规模2020年超5万亿,国内众多资本巨头纷纷布局生鲜电商赛道。D公司作为石家庄本地生鲜电商企业,面对众多电商巨头带来的竞争压力和业务量的上升,公司生鲜供应链绩效的水平提升刻不容缓。本文以D公司生鲜电商供应链为背景,首先,深入分析了D公司生鲜电商供应链基本结构、绩效现状和绩效管理存在的问题,确定供应商关系质量和顾客服务质量两个因素分别带来的供应交货延迟、机会主义行为和质量安全、物流不可追溯等问题制约着D公司生鲜电商供应链绩效的提升。然后,通过对区块链技术特征与生鲜电商绩效提升需求进行耦合分析,提出了构建基于联盟链的生鲜电商供应链信息平台方案,设计了系统管理模块、智能合约模块、供应商管理模块、信息追溯查询模块和数据储存模块等五个主要功能模块,解决D公司生鲜供应链绩效提升存在的问题,实现了提升产品质量、运营效率和经济效益的目标,达到了绩效提升的目的。最后对区块链信息平台实施后的效果进行了分析,并通过stackelberg博弈模型对D公司生鲜电商供应链收益的分析,从理论方面验证区块链技术对生鲜电商供应链绩效提升效果,证明了该方案的合理性和有效性。该方案解决了供应商关系和顾客服务质量两方面制约D公司生鲜电商供应链绩效提升存在的问题,提升了生鲜电商供应链内部运营效率和顾客满意度。不仅对于D公司生鲜供应链绩效提升具有重要意义,而且对区块链技术在供应链领域的应用具有借鉴意义。
基于演化博弈的回收商与电商平台协作回收机制研究
这是一篇关于电商平台,协作回收机制,演化博弈,数值仿真的论文, 主要内容为回收商与电商平台协作回收是指专业回收商与电商平台合作,电商平台将专业回收商与回收需求用户连接起来的协作回收模式,简记为电商平台协作回收。相比较于传统的制造商回收、单独的第三方回收等模式而言,该模式在国内起步较晚,但因为有着电商平台的参与,所以电商平台协作回收模式具有流量大、沟通便捷等优势。为此,本文对电商平台协作回收模式展开研究,全新的从宏观群体博弈的角度研究该模式的协作回收机制问题,为当前国内外就定价、资金投入等微观问题的研究提供理论前提,通过引导其模式向着规模扩大、结构均衡、发展增速的理想状态演化,帮助回收处理行业突破回收难度大、回收意愿低等行业瓶颈。首先,论文就电商平台协作回收行业现状进行了调研,并根据调研结果和相关文献,分析出当前电商平台协作回收模式存在的典型问题,同时对这些需求进行了分类和归纳总结。在此基础上,分析了这些问题中的主要参与群体以及他们的相关行为,进而形成了以构建稳定合作机制为前提,形成均衡分布结构为保障,进而研究投资发展的电商平台协作回收机制研究框架。其次,论文就电商平台协作回收合作机制考虑了合同罚金、政府奖惩、佣金率、推广费用等因素构建了回收商、电商平台、政府三方演化博弈模型,并且运用Matlab软件进行了数值仿真,提出了相关建议以引导回收商和电商平台双方群体建立稳定良好的合作机制。随后,结合当前废旧电子电器回收成本高、利润低的背景,综合考虑回收商群体内部的竞争行为,构建了回收商受到资金约束时的场景。与此同时,为预测电商平台协作回收模式的分布结构,参考相关文献和实际情况建立了以回收商群体为主体,考虑同平台竞争因素下的博弈模型。通过理论推导预测出各情形下的演化均衡状态,给出相关建议以引导电商平台协作回收模式建立起良好的分布结构。最后,针对当前电商平台协作回收发展缓慢的问题,以回收商、电商平台双方群体为研究主体,综合考虑双方可能出现的投资搭便车收益和投资方式构建了双方群体演化博弈模型。在理论分析复制动态系统演化均衡状态的同时,针对共同“加大投资”与其它策略组合共为演化均衡状态的不确定次优情形进行了重点仿真分析,并给出了相关建议以引导电商平台协作回收朝着增速发展的方向演化。
柱状陶瓷/层间混杂纤维复合材料设计与抗侵彻行为研究
这是一篇关于柱状陶瓷,层间纤维混杂,损伤失效,弹道侵彻性能,数值仿真的论文, 主要内容为近年来,国际局势云谲波诡,边境冲突、地缘战争、恐怖主义等不断发生。为应对这种复杂多变的国际局势,我国有必要确保自身具备足够的国防实力以应对国际霸权主义的威胁。单兵防弹衣作为保障士兵战场存活率、维护军队体系战斗力的重要装备,一直以来都被各国广泛关注,我国对高性能防弹材料的需求也日益扩大。高性能防弹材料通常需要兼顾轻质耐用、高抗弹等级、高环境适应性等性能要求。特别是“轻质-高强”这一对矛盾,成为防弹领域科研工作者研究的重点和产品开发的难点。为解决高性能单兵防弹衣“轻质-高强”的研发难题,给高性能单兵防弹衣提供新的设计研发思路,本课题依托国家重点研发课题和企业研发项目,进行了一类柱状陶瓷/层间混杂纤维复合材料的结构设计与制备,利用数值仿真、Micro-CT等多种分析方法对其抗侵彻行为进行研究,为防弹领域的研究与产品开发提供理论和经验参考。本课题的主要研究内容如下:(1)柱状陶瓷/层间混杂纤维复合材料中陶瓷面板结构的参数化仿真设计。构建柱状陶瓷面板结构参数的耦合方程,利用SPH-FE耦合的数值模拟方法进行陶瓷结构设计的参数化研究,获得陶瓷结构参数与陶瓷板防护能力的变化规律。研究表明,陶瓷面板的抗侵彻行为具有明显的尺寸效应、形状效应和空间位置效应。陶瓷面板的抗弹性能弱环随着陶瓷柱体半径和弧面半径的减小由三颗陶瓷拼接缝隙转移到单颗陶瓷中心。基于靶板后效穿深和能量吸收率的综合评价,优选具有最佳抗侵彻性能的陶瓷结构。(2)柱状陶瓷/层间混杂纤维复合材料中高性能纤维背板的结构设计与抗侵彻行为仿真预测。设计了四种混杂结构的Kevlar/UHMWPE复合板,利用VUMAT子程序构建了包含纤维应变率效应的本构模型,并结合SPH-FE方法对柱状陶瓷/层间混杂纤维复合材料抗7.62 mm53式穿甲燃烧弹的损伤过程进行仿真预测,揭示了复合材料的损伤失效和吸能机制。结果显示,复合材料的抗侵彻行为分为陶瓷面层碎裂破坏磨蚀子弹吸能、背板纤维剪切破坏吸能和纤维拉伸吸能、背板纤维拉伸破坏吸能和层间分层破坏吸能、背板层间分层破坏吸能四个阶段。其中前三个阶段可以有效吸收子弹能量并发挥防弹作用。第二阶段向第三阶段转变的判断标志为背板中部开始出现明显的分层现象。纤维层间混杂结构可有效提高复合材料的抗侵彻性能。(3)柱状陶瓷/层间混杂纤维复合材料的弹道性能测试与表征。利用浇筑法和热压法制备四种柱状陶瓷/层间混杂纤维复合材料靶板。通过7.62 mm穿甲燃烧弹弹道侵彻实验和Micro-CT技术对复合材料的弹道性能进行测试验证与表征,推断出复合材料的主要损伤过程和耗能机制。结果表明,纤维层间混杂结构能有效提高复合材料的抗单发和抗多发子弹侵彻能力。相较于UHMWPE复合材料靶板,层间混杂纤维复合材料靶板受侵彻后的孔隙体积比减少57%,背凸深度减少3-5 mm。背板为K/U/K结构的柱状陶瓷/层间混杂纤维复合材料可防止子弹穿透。通过与数值仿真结果比较,验证了数值仿真模型预测结果的可靠性,数值仿真预测结果与实际测试结果的误差不超过10%。
柱状陶瓷/层间混杂纤维复合材料设计与抗侵彻行为研究
这是一篇关于柱状陶瓷,层间纤维混杂,损伤失效,弹道侵彻性能,数值仿真的论文, 主要内容为近年来,国际局势云谲波诡,边境冲突、地缘战争、恐怖主义等不断发生。为应对这种复杂多变的国际局势,我国有必要确保自身具备足够的国防实力以应对国际霸权主义的威胁。单兵防弹衣作为保障士兵战场存活率、维护军队体系战斗力的重要装备,一直以来都被各国广泛关注,我国对高性能防弹材料的需求也日益扩大。高性能防弹材料通常需要兼顾轻质耐用、高抗弹等级、高环境适应性等性能要求。特别是“轻质-高强”这一对矛盾,成为防弹领域科研工作者研究的重点和产品开发的难点。为解决高性能单兵防弹衣“轻质-高强”的研发难题,给高性能单兵防弹衣提供新的设计研发思路,本课题依托国家重点研发课题和企业研发项目,进行了一类柱状陶瓷/层间混杂纤维复合材料的结构设计与制备,利用数值仿真、Micro-CT等多种分析方法对其抗侵彻行为进行研究,为防弹领域的研究与产品开发提供理论和经验参考。本课题的主要研究内容如下:(1)柱状陶瓷/层间混杂纤维复合材料中陶瓷面板结构的参数化仿真设计。构建柱状陶瓷面板结构参数的耦合方程,利用SPH-FE耦合的数值模拟方法进行陶瓷结构设计的参数化研究,获得陶瓷结构参数与陶瓷板防护能力的变化规律。研究表明,陶瓷面板的抗侵彻行为具有明显的尺寸效应、形状效应和空间位置效应。陶瓷面板的抗弹性能弱环随着陶瓷柱体半径和弧面半径的减小由三颗陶瓷拼接缝隙转移到单颗陶瓷中心。基于靶板后效穿深和能量吸收率的综合评价,优选具有最佳抗侵彻性能的陶瓷结构。(2)柱状陶瓷/层间混杂纤维复合材料中高性能纤维背板的结构设计与抗侵彻行为仿真预测。设计了四种混杂结构的Kevlar/UHMWPE复合板,利用VUMAT子程序构建了包含纤维应变率效应的本构模型,并结合SPH-FE方法对柱状陶瓷/层间混杂纤维复合材料抗7.62 mm53式穿甲燃烧弹的损伤过程进行仿真预测,揭示了复合材料的损伤失效和吸能机制。结果显示,复合材料的抗侵彻行为分为陶瓷面层碎裂破坏磨蚀子弹吸能、背板纤维剪切破坏吸能和纤维拉伸吸能、背板纤维拉伸破坏吸能和层间分层破坏吸能、背板层间分层破坏吸能四个阶段。其中前三个阶段可以有效吸收子弹能量并发挥防弹作用。第二阶段向第三阶段转变的判断标志为背板中部开始出现明显的分层现象。纤维层间混杂结构可有效提高复合材料的抗侵彻性能。(3)柱状陶瓷/层间混杂纤维复合材料的弹道性能测试与表征。利用浇筑法和热压法制备四种柱状陶瓷/层间混杂纤维复合材料靶板。通过7.62 mm穿甲燃烧弹弹道侵彻实验和Micro-CT技术对复合材料的弹道性能进行测试验证与表征,推断出复合材料的主要损伤过程和耗能机制。结果表明,纤维层间混杂结构能有效提高复合材料的抗单发和抗多发子弹侵彻能力。相较于UHMWPE复合材料靶板,层间混杂纤维复合材料靶板受侵彻后的孔隙体积比减少57%,背凸深度减少3-5 mm。背板为K/U/K结构的柱状陶瓷/层间混杂纤维复合材料可防止子弹穿透。通过与数值仿真结果比较,验证了数值仿真模型预测结果的可靠性,数值仿真预测结果与实际测试结果的误差不超过10%。
基于物联网的化工园区事故态势感知研究
这是一篇关于物联网,应急信息系统,事故态势感知,危险化学品泄漏扩散,数值仿真的论文, 主要内容为化工园区内大量危险物质及工艺装置聚集,潜在事故风险拓展由点及面。传统风险的管控技术存在监控覆盖面窄、实时信息共享不足、数据服务表观化、研判策略经验化等局限性。采用现代物联网技术,构建数据驱动的、面向态势感知的应急信息系统,对提升区域风险管控及事故应急一体化、集成化水平具有重要意义。本文以化工园区区域性事故灾害预防及应急一体化管控为核心目标,以态势信息流作为研究主线,结合物联网技术优势与态势感知理论指导,选取危险物质泄漏扩散事故场景进行态势感知及其信息支持系统的研究与开发。主要研究内容如下:(1)化工园区事故态势感知技术需求分析。基于态势感知信息模型,采用数据驱动的需求分析方法,识别化工园区事故态势感知在数据采集、数据挖掘、数据集成等技术层面的关键需求,即分布式联网数据采集、智能事故态势分析及园区级集成应用平台。(2)化工园区联网数据采集与监测技术方案设计。基于物联网感知层与网络层技术,确定监测终端部署、通信传输组网、数据集中采集策略。通过构建化工园区安全监控小型试验平台,开发数据集中采集与前端监测预警程序,为园区级应急信息在线服务平台的原型系统开发提供底层技术支持。(3)危险物质泄漏扩散事故态势研判技术研究。包括事故源参数反演和事故模式识别技术。当事故模式已知时,基于扩散浓度场拟合原理,结合监测数据及经典扩散后果模型,构建参数优化求解模型,反向演算包括事故源位置、源强等在内的关键源项参数;当事故模式未知时,将监测数据分别与不同泄漏扩散模式及其后果模型进行优化搜索与匹配分析,从而确定最佳匹配的事故模型进行参数反演。通过数值仿真实验说明其可行性与有效性,并从准确性、稳健性与计算效率等方面对方法性能加以分析。(4)基于WEB的化工园区应急信息服务平台开发。采用MVC模式的Struts2+Spring+Hibernate+Ajax框架,综合运用主流Java Web开发技术,构建覆盖全区域、远程联网、实时动态的园区级应急信息在线共享与集成应用平台,重点开发了应急值守管理和应急监测预警2个子系统,共含11个功能模块。
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