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期刊信息/Journal information
力学季刊
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范立础

季刊

0254-0053

021-65983708

200092

上海四平路1239号

力学季刊/Journal Chinese Quarterly of MechanicsCSCD北大核心CSTPCD
正式出版
收录年代

    组合弹性无缘轮半被动行走的混沌和同步分析

    陈伟张奇志周亚丽
    132-143页
    查看更多>>摘要：本文提出了组合弹性无缘轮模型,通过加入周期振荡的间接控制,实现了组合弹性无缘轮的半被动行走.通过观察组合弹性无缘轮半被动行走的步态,分析了混沌和同步化的非线性行为.首先,建立组合弹性无缘轮半被动行走的动力学模型,使其能够实现稳定的周期行走;其次,通过对组合弹性无缘轮半被动行走的典型步态分析,表明极限环的稳定性对初始条件敏感;最后,通过观察组合弹性无缘轮半被动行走的步态,分析振荡频率与系统行走频率关系,以及振荡频率与系统行走频率的相位差与行走步数之间是否存在同步化和混沌等非线性行为.仿真结果表明,对于振荡频率与系统行走频率之间的关系,较轻的摆动质量和较小的摆动振幅呈现出同步化现象,较重的摆动质量和较大的摆动振幅呈现出混沌现象;对于振荡频率与系统行走频率的相位差与行走步数的关系,较轻的摆动质量和较小的摆动振幅呈现出混沌现象.

    组合弹性无缘轮半被动行走间接控制混沌同步

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    温湿变参数旋转复合材料薄壁梁扭转振动特性

    袁玲李亮王龙李映辉...
    144-154页
    查看更多>>摘要：复合材料梁具有强度高、质量轻、耐腐蚀、耐高温以及抗疲劳等诸多优良性能,在工程中有广泛的应用,如风力机叶片、直升机螺旋桨等.基于湿热环境下旋转复合材料薄壁梁振动方程,研究了梁的扭转运动.采用Rayleigh-Ritz法求解振动特性,分析了温度、湿度、转速、安装角、铺层角等因素对固有频率和模态振型的影响.采用有限元方法验证了计算结果的精确性.研究表明:前2阶频率随着温度和湿度的升高而降低;与湿度相比,温度对频率的影响更为显著;T=325～425 K且铺层角为15°～30°时,温度对频率的影响略小;铺层角在0°或90°附近时,湿度对频率的影响不大;频率随转速增大而增大,随安装角增大而降低;铺层角对频率有较大影响;温度、湿度、转速、铺层角和安装角对前2阶模态振型影响很小.

    动态特性薄壁梁复合材料温度湿度铺层

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    基于能量转化机制的岩石强度的演化机理研究

    郭建强王姣姣张钦榕刘继...
    155-166页
    查看更多>>摘要：针对岩石强度的演化机理是提高强度准则计算精度与适用性的前提,基于能量转化是物质物理过程的本质属性,弹性应变能是材料破坏的内在机理,通过试验与理论研究,探究了围压、中间主应力及泊松比对岩石强度演化规律的影响.结果表明:岩石破坏与应力状态及岩石变形特性有关,忽略泊松比的影响是中间主应力效应提出的理论依据,并指出围压效应与中间主应力效应忽略变形影响,既与试验结果不一致,又是据此建立的强度理论精度较差的内在原因.岩石强度的演化是围压、中间主应力及泊松比共同作用的结果,并据此研究了静水应力状态下材料破坏特性、围压区间性及三轴拉伸强度恒大于三轴压缩强度条件.理论及试验表明,体现了围压、中间主应力及泊松比影响的强度理论具有较高计算精度与适用性.研究成果对于精准地描述岩石破坏特性,建立普遍适用的强度理论具有重要意义.

    弹性应变能强度演化中主应力效应泊松比应力状态

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    模拟爆炸冲击加载下岩石破裂行为的改进JH2模型

    彭涛王蒙
    167-176页
    查看更多>>摘要：JH2模型广泛应用于模拟脆性材料的动态力学行为,但是其强度准则和损伤定义存在一定不足,因此本文针对爆炸冲击荷载作用下的岩石材料提出了一个改进JH2模型.首先为强度模型增加了初始屈服面和非线性损伤尺度因子,对拉伸和压缩损伤分别进行拉压不对称处理,并将体积塑性应变引入到压缩损伤中.将该模型嵌入LS-DYNA材料子程序后,开展一系列单元测试、分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)动态劈裂试验和岩石爆破试验的数值模拟.数值模拟结果表明:改进后的JH2模型克服了原始JH2模型在损伤演化的拉压不对称特性、非线性应变硬化行为、洛德角效应和体积行为等方面的不足,证明了本文所提改进JH2模型的预测精度和应用潜力.

    改进JH2模型损伤本构模型岩石材料拉压不对称岩石爆破

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    三角迷宫式侧堰的水力特性研究

    李珊珊曹顶业沈桂莹李国栋...
    177-186页
    查看更多>>摘要：迷宫式侧堰具有较大的泄流能力,广泛应用于流量控制、农田灌溉和排水系统.为研究三角迷宫式侧堰的复杂水力特性、泄流规律及泄流影响因素,本研究首先基于FLOW-3D软件和RNG k-ε湍流模型,对侧堰的15种工况进行数值模拟计算,获得侧堰水面流态、流速分布等水力特性.同时,通过白金汉兀定理推出影响迷宫式侧堰流量系数的无量纲参数,探究流量系数Cd与无量纲参数之间的变化规律,利用人工智能遗传规划(Genetic Programming,GP)算法拟合出流量系数计算公式.结果表明:主渠道内水流为缓流,堰顶角θ较小时,二次流使得水面流态变化,流速在靠近侧堰时发生急剧变化,堰内产生回流.随着θ的增大,堰顶上方水舌从对称分布变为偏右侧下泄,堰内回流现象消失;Cd随上游弗劳德数Fr和溢流前沿与堰顶水深之比l/h1的增加而减小,随堰高与堰上水头之比p/h,的增加而增加,θ越大,Cd变化趋势越大;流量系数预测公式在测试阶段的决定系数R2=0.913,均方根误差RMSE=0.045,流量系数预测值与试验值的散点图拟合效果良好,数据点分布均匀且关于拟合线对称,表明GP模型得出的结果较为准确,满足灌区量水精度要求.该研究成果可为迷宫式侧堰在实际工程中的应用提供理论依据和技术支撑.

    三角迷宫式侧堰水力特性遗传规划算法数值模拟

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    几何偏差对多螺栓复合材料接头螺栓载荷和应力分布的影响研究

    万朋李志敏郑丞杨礼睿...
    187-199页
    查看更多>>摘要：本研究建立了考虑间隙的复合材料双搭接结构的半解析模型,描述了几何偏差对螺栓载荷和应力分布的影响.首先,从典型复合螺栓接头中提取螺栓/孔局部结构作为代表单元,建立考虑随机几何偏差与接触状态的螺栓/孔对的局部刚度模型.基于Reddy高阶剪切板理论,建立复合材料层合板有限元分析模型.将螺栓/孔对的局部刚度模型与层合板全局刚度模型相结合,形成了综合考虑螺栓/孔间隙和孔拉伸变形的多螺栓复合材料接头装配力学分析模型.随机螺栓/孔组合间隙分析结果表明,合理的螺栓间隙设置可以得到更均匀的钉载分布,为多螺栓接头的排孔设计提供理论指导.

    复合材料多螺栓连接几何间隙局部/全局刚度螺栓荷载分布板应力

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    外磁场调控下偶极梯度半空间中弹性波的反射

    边鑫禹李月秋王长达
    200-209页
    查看更多>>摘要：本文研究了在偶极梯度弹性固体中,在外加磁场调控作用下,弹性波在界面上的反射问题.当入射波的波长与材料的微结构特征长度近似或者弹性波的频率较高时,材料的微结构效应显著增加.本文首先应用偶极应变梯度理论和麦克斯韦电磁理论推导出弹性波传播的色散方程,然后根据界面条件分别计算出P波入射和SV波入射时各种反射波与入射波的振幅比.最后,根据数值计算结果,讨论了外加磁场以及入射波长对反射波传播的影响.研究结果发现,在偶极梯度弹性固体中,微结构效应可以导致新的波动模式产生和弹性波的色散特征的出现,而外加磁场只是通过洛伦兹力的作用对弹性波传播的速度产生影响,但不会产生新的波动模式和影响弹性波的色散性质.

    偶极应变梯度微结构效应洛伦兹力反射

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    基于跨模型模态应变能变化的结构损伤识别两阶段法

    朱学坤李翠俞记生张雅儒...
    210-221页
    查看更多>>摘要：为提高结构损伤识别精度,采用跨模型模态应变能变化(Cross-model Modal Strain Energy Changes,CMSEC)代替传统的模态应变能变化(Modal Strain Energy Changes,MSEC)建立先定位后定量的结构损伤识别两阶段法.与传统模态应变能(Modal Strain Energy,MSE)计算时仅利用结构损伤后的振型不同,跨模型模态应变能(CMSE)的计算同时利用结构损伤前后的振型.先利用CMSEC构建CMSECI(Cross-model Modal Strain Energy Index)损伤指标来确定损伤位置,筛选出疑似损伤构件后,再利用CMSEC建立定量识别损伤程度的灵敏度方程.采用基于奇异值截断的迭代法求解该方程,以避免迭代过程中可能出现的病态方程问题.根据公式构成可以定性判断CMSEC比MSEC更难被噪声干扰.某简支梁算例表明,本文方法在损伤定位和损伤定量两个阶段均比传统方法具有更高的识别精度.为了深入考察本文方法的优越性,采用蒙特卡洛法从宏观的相对误差上界和具体的相对误差分布这两个视角解释了本文方法优于传统方法的原因.

    损伤识别模态应变能模态识别结构健康监测损伤灵敏度

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    热冲击下含缺陷超高压管的弹塑性有限元分析

    刘洋郑雅芳赵力伟孙欣...
    222-229页
    查看更多>>摘要：含有轴向裂纹的内压管,在热冲击作用下产生的热应力会使应力场发生变化,塑性极限内压也将发生变化.对热冲击下的外壁含有缺陷的超高压聚乙烯反应管的瞬态温度场和应力场进行有限元模拟.利用扩展有限元法,得到裂纹扩展过程中裂纹尖端的应力场云图.将单独内压作用时得到的塑性破坏压力值与PCORRC(Problem Context Opinion Reason Refutation Conclusion)准则的预测值进行一致性对比,验证有限元模型和采用的损伤失效准则的有效性.在热-力耦合场中,通过对裂纹前沿各位置的单元的瞬态应力以及反应管极限内压的分析,显示出瞬态温度效应对结构的承载力影响较大.热冲击下管子内壁的自增强作用使得具有外裂纹的反应管更容易产生塑性破坏.

    热冲击超高压管扩展有限元法极限内压

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    叠合板底板弯折钢筋与附加钢筋连接试验研究

    刘庆文付光麒李劲杰
    230-238页
    查看更多>>摘要：为研究边缘叠合板U型钢筋和叠合区域预制底板钢筋弯折高度的影响,进行了1个现浇板和4个叠合板受弯性能试验,对比分析了试验板的裂缝发展、破坏模式、挠度、承载力以及钢筋应变情况.结果表明:配置U型钢筋的叠合板承载能力和变形能力与现浇板接近,U型钢筋的销栓作用限制了裂缝沿叠合斜面的发展;预制底板钢筋采用90°弯折措施的叠合板在叠合区域根部开裂以后,随着荷载的加大,叠合板的裂缝宽度沿叠合斜面发展很快,不利位置出现在板的叠合斜面处,导致叠合板承载能力和刚度降低;预制底板90°弯折钢筋叠合板在破坏时,叠合斜面根部位置钢筋达到了屈服强度,表明底板钢筋弯折构造措施可以让钢筋充分发挥性能.最后,提出了采用预制底板90.弯折钢筋边缘叠合板的设计建议.

    边缘叠合板弯折钢筋锚固强度受弯性能

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