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期刊信息/Journal information
力学学报
力学学报

郑泉水

双月刊

0459-1879

lxxb@cstam.org.cn

010-62536271

100190

北京市北四环西路15号2号楼 324 房间

力学学报/Journal Chinese Journal of Theoretical and Applied MechanicsCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《力学学报》由首任主编钱学森等创刊1957年，由中国科学院主管、中国力学学会和中国科学院力学研究所主办。《力学学报》是力学学科的综合性学术刊物，报道在理论和应用力学所有领域里，在理论、方法和实验方面的研究进展。期刊鼓励发表与力学相关的交叉学科的研究成果，力求成为力学与其他工程和科学分支的桥梁，成为有助于中国力学年青学子成长和推动与中国重大工程建设合作的平台。从2012 年开始，学报将提供四个栏目： 1 、特邀论文，2 、全文，3 、快报，4 、对近期在本刊发表论文的讨论。对栏目 1和2的论文从收稿到发表的平均周期，将力争控制在6个月以内；对栏目3和4，则为3个月以内。尽管期刊是逢单月正式发表，论文稿一旦接受发表，将在24小时内网上登出。本刊论文对中国力学学会的所有会员（超过2万人）开放下载
正式出版
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    褶皱缺陷对复合材料拉伸性能的影响规律:试验及数值模型

    凌圣博姚启王乐蓬梅杰...
    1740-1751页
    查看更多>>摘要：复合材料层合板在制造过程中会不可避免地产生各类缺陷,纤维褶皱缺陷是最为常见的缺陷形式之一.为了探究褶皱缺陷对复合材料层合板纤维方向拉伸性能的影响,制备了不含褶皱缺陷的高强玻璃纤维复合材料试验件,以及4种含有纤维褶皱缺陷的试验件.对制备的5组试验件进行了准静态拉伸试验,通过数字图像相关(DIC)技术测量了试验件的位移及应变.通过试验,研究了褶皱高宽比、褶皱角度对静强度及失效模式的影响.试验发现,含褶皱缺陷复合材料的静强度相比无缺陷复合材料降低40％以上,并且褶皱高宽比越大,或褶皱夹角越大,复合材料的静强度越低.与此同时,发现褶皱缺陷会显著改变复合材料的失效模式,使得原本单向纤维增强复合材料在纵向拉伸载荷作用下的炸裂失效变为纤维断裂失效和轻微的炸裂失效.此外,为了建立复合材料静强度与褶皱几何参数(高宽比和褶皱角度)之间的关系,使用多可信度机器学习算法构建了褶皱缺陷对复合材料静强度的影响模型,通过有限的试验数据预测了不同褶皱缺陷对复合材料静强度的影响规律.结果表明,构建的模型仅用极少的试验数据即可准确反应褶皱高宽比和褶皱角度对复合材料拉伸强度的影响,为研究含缺陷复合材料的力学性能提供了新方法.

    复合材料层合板褶皱缺陷多可信度机器学习失效模式静强度

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    斜激波冲击下层合壁板-空腔系统流-固-声耦合动力学分析

    刘昊瞿叶高孟光
    1752-1761页
    查看更多>>摘要：斜激波作用下复合材料壁板-空腔系统气动弹性问题涉及非线性气动力、壁板大变形振动和声腔流体声波的强耦合作用,是高速飞行器弹性壁板设计中关注的重要问题.以往研究主要分析声腔恒定压力对壁板颤振特性的影响,忽略了声场与结构之间的动态耦合特性.为了弥补这一研究缺陷,文章提出一种隐式分区计算方法实现对高速可压缩流体、大变形壁板和声腔流体声波3个物理场进行强耦合计算.基于任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrangian Eulerian,ALE)框架的有限体积法求解可压缩黏性流体Navier-Stokes方程,采用高阶剪切锯齿理论和有限元方法建立复合材料壁板非线性动力学模型,采用波动方程描述空腔内可压缩声学流体.揭示了空腔物理参数(声学流体密度、平均压力和空腔深度等)对壁板-空腔系统气动弹性响应的影响规律,发现了若干新现象:改变空腔物理参数可导致壁板运动从定点稳定静变形转变到周期极限环颤振;空腔内声学流体的"弹簧效应"导致壁板表面声压载荷反相位作用于壁板运动;特定空腔深度比下,空腔声模态变化会改变声压脉动与壁板振动的相位关系,导致壁板临界颤振动压降低.

    流-固-声耦合非线性壁板颤振壁板-空腔系统气动弹性

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    车辆在非光滑路面的接触动力学分析方法研究

    宋宁宁赵剑公爵李琳辉...
    1762-1774页
    查看更多>>摘要：车辆接触动力学研究有助于更加全面地了解整车力学性能,对整车稳定性和座舱舒适性设计具有指导性作用.文章基于非光滑多体系统理论,对车辆系统展开接触动力学研究.考虑到车辆在行驶过程中,轮胎是与地面接触的唯一部件,轮胎动力学模型对整车动力学分析发挥着重要的作用.首先,借助于张拉整体结构的思想,建立轮胎的等效模型.然后,采用拉格朗日乘子方法,将约束方程引入到拉格朗日函数中,并基于第二类拉格朗日方程,推导得到整车系统的一般动力学方程.由于接触碰撞的存在,会导致车辆的状态变量呈现出非连续性.利用牛顿碰撞定律,建立了碰撞响应的非光滑数学列式,并利用光滑化的Fischer-Burmeister函数将非光滑数学列式进行等效替换,以提高计算效率.其次,将摩擦响应的求解转化为优化问题进行描述,以避免求解摩擦方向时出现奇异.另外,将车辆系统的一般动力学模型分解为光滑部分与非光滑部分进行求解,并利用广义α离散策略给出了详细的求解流程.最后,对整车系统展开了多工况的接触碰撞数值仿真,分析了不同工况下的接触响应对整车动力学性能的影响,验证了所提方法的有效性.

    车辆多体系统动力学轮胎建模碰撞摩擦非光滑接触

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    堆叠三浦折纸隔振器理论模型及低频隔振特性

    樊东芝凌鹏马洪业潘侠圭...
    1775-1783页
    查看更多>>摘要：低频振动衰减速度慢难以控制,严重影响高端装备的精度、稳定性和可靠性.线性隔振器因承载能力和隔振频带之间的固有矛盾无法有效隔离低频振动.因此,可通过引入非线性获得等效负刚度和非线性刚度构建准零刚度隔振器,以实现低频隔振.折纸结构具有双稳态、负泊松比和负刚度等独特的力学特性,近年来得到了广泛关注.受堆叠三浦折纸(stacked Miura-ori,SMO)启发,提出了一种新型SMO隔振器,由SMO结构和线性弹簧并联构成.基于能量法推导了SMO结构的势能方程,获得了竖直方向的力-位移关系,揭示了SMO结构大行程负刚度机理.研究了无应力条件下不同初始角和折痕刚度比对SMO隔振器的恢复力的影响规律,阐明了SMO隔振器非线性刚度调节机制.建立了SMO隔振器的理论模型,基于谐波平衡法推导了位移传递率.通过数值仿真研究了不同负载下的低频隔振性能.最后研制了SMO隔振器的原理样机,试验验证了SMO隔振器的恢复力和低频隔振性能.结果表明,折纸隔振器峰值频率可低至1.52 Hz,最小峰值传递率为1.29.本研究为低频折纸隔振结构的设计提供了一种新思路.

    非线性隔振堆叠三浦折纸低频隔振非线性刚度调节

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    圆弧足被动行走机器人步态多重稳定性研究

    暴雨萌饶晓波丁顺良高建设...
    1784-1795页
    查看更多>>摘要：目前关于被动行走步态的研究主要是揭示参数变化对其稳定性的影响,而对于步态多重稳定性的研究则较为少见.步态的多重稳定性不仅是行走模式多样化产生的根源,还是引发步态突变的关键因素.尽管当前共存步态的存在性己受到关注,但关于这些步态的产生、演化以及消失机制的系统性研究尚未开展.为此,文章以圆弧足被动行走机器人为研究对象,应用胞映射及点映射算法探索到与周期一步态共存的几种高周期步态,绘制了共存步态的三维吸引盆并对这些步态的行走特性进行了详细的对比分析.此外,基于跳跃矩阵法改进了Poincaré-Newton-Floquet(PNF)算法,对被动行走系统的不稳定轨道及其对应的Floquet乘子进行了求解,并结合吸引盆进一步揭示了步态演化过程中的分岔和激变现象.研究结果表明,共存步态的周期越高,其平均步速越快,但步态稳定性越差;这些共存步态均由极限环的折叠分岔产生,并由倍周期级联路径通向混沌,最终与不稳定轨道在吸引盆边界上产生碰撞而消失.文章的研究结果有助于理解被动行走步态的多重稳定性,并为机器人的优化设计及稳定控制提供理论依据.

    被动行走多重稳定性PNF方法倍周期分岔折叠分岔边界激变

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    基于直接概率积分法的水下航行器随机动力响应高效分析

    陈翰澍陈国海杨迪雄傅卓佳...
    1796-1806页
    查看更多>>摘要：海洋是人类的资源宝库,随着海洋资源的不断发掘,海洋资源的探测与合理开发成为了当今世界各国广泛关注的热点,水下航行器的勘测活动也随之逐渐增多.然而,海洋环境具有极强的随机不确定性,给水下航行器的操作及轨迹规划带来了巨大影响.因此,准确预测随机海洋环境中水下航行器的随机响应特性具有重要意义.以无舵桨的新型水下航行器为研究对象,基于概率守恒原理,从随机积分的全新视角,建立了随机海洋环境中水下航行器的概率密度积分方程.在此基础上,提出了一种基于分块并行计算的直接概率积分法,该方法将水下航行器系统的控制方程与概率密度积分方程解耦,通过分块并行计算,实现了随机波浪激励下新型水下航行器的随机动力响应高效分析.此外,还将提出方法的计算结果与原直接概率积分法及蒙特卡洛模拟方法的计算结果进行了比较,进一步验证了提出方法的精确性和高效性.最终研究结果表明,海浪的有义波高和流动速度是影响水下航行器响应的主要随机因素.海浪有义波高和流动速度的增加会造成水下航行器偏离预定轨迹的概率显著提高.此外,较大的海浪流动速度还会引发随机跳跃现象,从而降低水下航行器的航行安全性.

    水下航行器随机响应分析分块并行计算概率密度积分方程直接概率积分法

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    不同生理状态下主动脉双叶机械心脏瓣膜流场特性PIV实验研究

    强彦段天赐张民祖祁亮...
    1807-1817页
    查看更多>>摘要：人工心脏瓣膜(PHV)替换发生病变的原生瓣膜是目前治疗瓣膜性心脏病的主要方法,其中双叶机械心脏瓣膜(BMHV)因其耐久性在临床上被广泛使用.瓣膜置换术后会出现血栓栓塞等并发症,这与机械瓣结构改变主动脉生理性血流模式直接相关.本研究搭建了生理性左心脉动流血液循环装置,使用基于医学CT影像制备的真实人体主动脉根部硅胶模型,采用可调节压力的透明腔体安置主动脉根部模型,来模拟动脉顺应性对血液流动的影响.并模拟出入口负荷条件,分别在健康、心衰以及运动3种不同生理压力和流量条件下,使用粒子图像测速(PIV)技术获取完整心动周期上血液通过主动脉双叶机械瓣的平面流场数据,采用速度分布、涡量分布和剪切应力分析评价双叶机械瓣在主动脉根部、窦腔与升主动脉处的血流流场特性,研究不同生理状态对血液跨瓣流动的影响,为术前瓣膜选择及术后患者康复治疗提供理论依据与实验数据支持.研究结果表明,在运动生理状态下较大的心排出量(CO=14.6 L/min)导致血液以2.2 m/s的峰值速度冲击主动脉窦与升主动脉相连接处的壁面,壁面存在最大数值为2.8 N/m2的剪切应力,且在整个收缩期内最大剪切应力都超过1.4 N/m2,易使胶原蛋白和组织因子暴露在流动的血液中导致血小板活化,为血栓的形成提供有利环境,瓣膜置换术后应避免患者长时间处于运动状态,以减少溶血导致的血栓栓塞等风险.

    双叶机械心脏瓣膜主动脉粒子图像测速血流动力学

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    征稿简则

    《力学学报》编辑委员会
    封4页
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