首页期刊导航|力学学报（英文版）
期刊信息/Journal information
力学学报（英文版）
力学学报（英文版）

双月刊

0567-7718

010-62536271

100080

北京北四环西路15号中科院力学所

力学学报（英文版）/Journal Acta Mechanica Sinica(English Series)CSCDCSTPCD北大核心EISCI
查看更多>>是中国力学学会主办的学术期刊，刊登力学和相关交叉学科在理论研究、实验研究及在国民经济中具有创新性的优秀论文，反映力学学科的学术水平，是力学界同仁科学活动的知已和朋友。
正式出版
收录年代

    蚯蚓直线运动的三轴地面反作用力:测量、分析和对机器人建模的影响

    方虹斌师瑞徐鉴
    1-14页
    查看更多>>摘要：蚯蚓在狭窄受限环境中具有良好的移动性,但其在运动过程中与地面的三轴反作用力还未被深入研究.本文探讨了蚯蚓在直线运动过程中的三轴地反力特征及其对机器人建模的影响.具体地,本研究设计了一个基于应变片的三轴微型测力板来测量蚯蚓(P.guil-lelmi)在直线运动时的三轴地反力.通过建立地反力的时间历程与运动视频的对应关系,将蚯蚓的周期性运动划分为三个阶段,并从蚯蚓身体变形的角度解析了地反力在三个阶段的力学特征.本研究还对蚯蚓的地反力特征进行了统计分析,并建立了蚯蚓直线运动过程的阻力系数模型.以此为基础,本文还提出了与机器人节段/单元变形相关的阻力系数模型,为离散型和连续型仿蚯蚓机器人的动力学建模提供基础.本研究首次对蚯蚓运动过程中的mN级三轴地反力进行了测量、分析和建模,研究结果对蚯蚓运动生物力学、仿蚯蚓移动机器人设计和机器人-环境接触界面调控等具有重要的指导意义.

    Earthworm biomechanicsMiniature force plateTriaxial force measurementResistance coefficientEarthworm-like robot

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    交变电场作用下黏性射流的稳定性分析

    谢络崔孝贾伯琦李强...
    15-27页
    查看更多>>摘要：液体射流在静电或交变电场作用下的失稳和破裂问题在许多工业应用中都有涉及.与静电场作用下射流稳定性研究相比,交变电场下射流的稳定性分析研究要少得多.因此,本文采用电场力和黏性力共同修正压强的黏势流模型来描述交变电场作用下漏电介质液体射流的线性不稳定性,主要研究了交变电场、流体电学性质等参数的影响.交变电场作用下射流的毛细不稳定与静电场作用下射流不稳定特性是相似的.在足够强交变电场作用下,参数不稳定主导表面扰动的发展,从而进入共振电雾化模式.参数不稳定会被黏性耗散抑制,甚至随着频率的增加会完全消失.同时,导电电荷(主要取决于流体导电性)的作用与表面电荷是相反的,因此当电荷弛豫时间接近交变电场周期时,参数不稳定会受到强烈的抑制作用.此外,当气动作用足够强时,参数不稳定会被覆盖.

    Parametric resonanceElectrohydrodynamic instabilityAlternating electric fields

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于CDEM的天然气水合物沉积物水力压裂裂纹扩展数值模拟

    黄宇东王天驹王蕊王昊天...
    28-38页
    查看更多>>摘要：目前,天然气水合物开采存在储层渗透率低和热传导导致生产效率低等问题.作为一种常规油气勘探中有效提高储层渗透率的技术,水力压裂有望用于改善天然气水合物储层的渗透率,提高采收效率.然而,有关含天然气水合物沉积物(GHBS)水力压裂应用的研究却很少.本文采用有限元和离散元耦合的连续离散元法(CDEM),对不同地层性质的天然气水合物沉积物(GHBS)的水力压裂过程进行了二维的数值模拟,研究了储层性质和压裂参数对GHBS中裂缝生成的影响.主要结论是,在本研究考虑的压裂参数和沉积物性质中,内摩擦角越小、注入流量越大对产生裂缝越有利;当饱和度和黏聚力处于适当范围时,最有利于产生裂缝;当各方向的地应力相等时,最有利于压裂产生裂缝,但最不利于主要裂缝向更远的方向延伸.

    Hydraulic fracturingContinuum-discontinuum element method(CDEM)Fracture initiation and extensionGas hydrate-bearing sediments(GHBS)

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于折射率匹配实验图像指标的含液颗粒物质系统内部固体体积分数重构

    孙云辉焦佳珺安翼王晓亮...
    39-53页
    查看更多>>摘要：折射率匹配技术被广泛用于研究颗粒-液体混合流动,但是目前针对其固体体积分数的确定为经验性的且缺乏理论或实验支撑.为了合理确定内部体积分数,本文开展了系统的标定实验来研究固体体积分数和图像指标的关系.结果表明基于面积分数的模型由于颗粒表观尺寸的不稳定性,会产生较大的误差,传统使用的正比例模型仅在靠近标定点附近的体积分数成立.本文提出了基于Voronoi多边形等效直径的预测模型,结果表明该模型更为准确且稳定,该模型被进一步应用于颗粒-液体斜槽流动中以研究内部体积分数剖面和底部应力.

    Refractive index matchingVolume fractionArea fractionVoronoi diagramInclined flow

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    辐射加热颗粒槽道湍流两相流的相间传热特性

    唐晓峰潘明杨文武董宇红...
    54-64页
    查看更多>>摘要：本文采用直接数值模拟方法结合拉格朗日点-粒模型研究了携带辐射热惯性颗粒的竖直槽道湍流两相流相间传热特性.研究中采用双向耦合模型描述分散相颗粒与流体之间的动量交换和热交换,辐射强度和颗粒Stokes数范围分别为1≤q/q0≤20,0.36×10-1≤Stf≤2.16×10-1.研究发现辐射加热颗粒对流体的动力学调制加速了流体运动,使湍流强度增大.高辐射下的小Stokes数颗粒能显著加热流体.我们从流场时均温度方程出发,导出了两相流系统中相间传热Nusselt数的理论表达式,理论分析表明相间传热引起冷板和热板Nusselt数的差异,并进一步得到了相间传热效率与颗粒Stokes数及颗粒所受辐射强度的标度关系.

    Turbulent channel flowRadiatively heated particleHeat transferTwo-way coupling

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    水下水平运动涡旋引起的声重力波

    董清晨赵欣黄彪王国玉...
    65-74页
    查看更多>>摘要：本文推导了重力声波的控制方程.基于该控制方程,研究了水下水平运动圆柱体所引起的声重力波.从声重力波的频谱中观察到强烈的各向异性现象.结果表明,在声重力波谱中可以观察到一组线谱,近似为两套连续谱.利用格林函数得到了二维空间中由运动涡对产生的声重力波的半解析解,分析了谱的特征频率.对三维空间中声重力波的远场解进行了渐近分析,以解释从频谱中观察到的现象.

    Acoustic-gravity waveUnderwater moving cylinderGreen's functionFar-field approximation

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    高速列车过隧道产生压力波的三维特性

    王田天陈嘉铭王军彦施方成...
    75-88页
    查看更多>>摘要：本文采用滑移网格法模拟了时速350km的高速列车通过350m标准单线隧道,研究了列车前方不同隧道横截面的压力分布,基于等压力曲面描述了压力波的三维特征和传播机理,并提出了一种新式精确的压力传感器布置方案.研究结果表明,隧道横截面距离列车车头越远,平面压力差异越小.受列车车头和隧道横截面形状的影响,压力波不是简单的平面波,而是在传播过程中复杂变化的球面波.以隧道断面的压力差异小于1 Pa来定义平面波,可发现平面波出现在列车前方16.6 m附近.此外,在70-90 m的隧道断面上,隧道壁面测点和建筑限界测点之间的压力峰峰值差异可达13％,因此应将压力传感器布置在附属设施表面而不是隧道壁面.综上所述,本研究对于理解压力波的形成和传播机理以及指导隧道内压力传感器的科学布置具有重要意义.

    High-speed trainTunnelPressure wavesThree-dimensional characteristicsPressure sensors layout

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    具有随机分布的全/半开孔隙的多孔泡沫吸声分形模型

    肖田卢溜于晨磊舒高...
    89-102页
    查看更多>>摘要：具有随机孔隙的多孔泡沫在声音管理应用中得到越来越多的利用,其吸声系数通常作为性能评估和设计优化的关键声学参数.根据不同的加工方法,泡沫中的孔隙可以是全开或半开的,并且通常表现为分形分布特征.为了便于工程应用,有必要对这些泡沫的吸声系数进行分析预测.然而,分析预测泡沫的吸声系数是一个挑战.因此,本研究提出了半开孔和全开孔的简化代表结构来微观分析泡沫内部的流动特性,并应用分形理论来描述随机分布的孔隙.引入一个叫"开孔度"的参数来表征孔隙的开放程度,可以解析地获得代表结构的粘性和热特征长度.随后,在经典吸声系数Johnson-Champoux-Allard模型的基础上,建立了一种将代表结构与分形理论统一起来的解析模型,从而可以将吸声系数作为具有全开/半开孔泡沫的关键形态参数的函数进行预测.与已有的实验测量和数值模拟结果相比,本文提出的分析模型可以较好地预测了半开孔和全开孔泡沫的关键流动特性和吸声系数.在0到4500Hz的频率范围内,半开孔泡沫相对于具有相同孔隙率的全开孔泡沫可以更好地衰减声波.在孔隙率为0.95的条件下,半开孔泡沫的总体吸声系数分别提高了21.2％、57.7％和75.8％,此时开孔度由0.75到0.50降低了0.25.

    Cellular foamSemi-open poreSound absorptionFractal theoryAnalytical model

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于模拟-建模研究化学与温度对难熔高熵合金力学行为和变形机制的影响

    李甲任思危刘彬Peter K.Liaw...
    103-115页
    查看更多>>摘要：难熔高熵合金在高温下表现出优异的性能,突破了传统高温合金的工作温度上限.我们采用原子模拟研究了化学元素分布和温度对等原子比MoNbTaW难熔高熵合金变形机制的影响.根据微观结构演化,建立了基于微观结构的本构模型,定量评估多种强化机制的贡献.结果表明,应变硬化后,流动应力随应变呈锯齿状剧烈波动.由于退火结构的溶质浓度降低,温度升高降低了应变硬化率和流动应力波动幅度.变形孪晶在变形机制中起着关键作用,能够通过位错基塑性和晶粒中的非晶形核进一步调节局部变形.有序结构的存在强烈影响了应力和应变分配.固溶强化和晶界强化对流动应力的贡献很大,孪晶强化对流动压力的贡献很小.原子模拟和力学模型为深入理解难熔高熵合金变形行为及性能的精确预测提供依据.

    Refractory high entropy alloysTemperatureShort-range orderingMechanical propertiesDeformation behaviour

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    脆性材料Ⅰ型(张开)-断裂韧性测定的PFC2D和试验研究:一种新方法

    付金伟Hadi HaeriJoseph F.LabuzVahab Sarfarazi...
    116-130页
    查看更多>>摘要：在本文研究中,通过利用优势边缘缺口盘型(END)试样,确定了石灰石的断裂韧性,提出了一种新的石灰石归一化相应力、高相变的计算方法.采用柔性有限元法(FEM)对试样的Ⅰ型(张开)-断裂韧性进行了精确计算,并得到了相应实用公式.在试验中,还使用含缺口巴西圆盘(NBD)试件,测试了END程序的准确性.为了在数值上重现这些测试并验证断裂韧性测量的正确性,还对END测试进行了离散元分析.数值模拟结果与实验结果吻合良好.然而,END研究所确定的韧性水平低于NBD测试规定的韧性水平,这是因为END石灰石样品中的缺口具有均匀的拉伸应力分布.

    FEMMode Ⅰ(opening)-fracture toughnessEdge-notched discLimestone

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据