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期刊信息/Journal information
应用力学学报
应用力学学报

陈绍汀

双月刊

1000-4939

cjam@mail.xjtu.edu.cn

029-82668756

710049

西安交通大学西安市咸宁西路28号

应用力学学报/Journal Chinese Journal of Applied MechanicsCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是由国家科委审批公开发行的中央级学术刊物。主要反映现代力学在工程实际中的应用，及时交流运用控力学理论、计算方法和实验技术在解决工程实际问题中取得的新成果。涉及内容包括流体、振动、强度等方面的问题。
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    斜爆震燃烧与斜爆震发动机研究进展

    薛瑞杜鹏丁国誉杨志龙...
    241-259页
    查看更多>>摘要：发展更高性能的吸气式高超动力成为未来高超声速飞行器研制的重中之重。现有基于煤油燃料的超燃冲压发动机，主要以爆燃模式组织燃烧，在高来流马赫数(Ma≥8)条件下，将面临高来流总温带来的高温离解和化学非平衡效应所带来燃料的能量难以充分释放和利用的难题，相比之下，斜爆震组织燃烧更接近于等容燃烧，具有燃烧释热速率快、热循环效率高等优势，是一种可应用于高马赫数吸气式动力的理想燃烧模式。斜爆震发动机能够显著缩短燃烧室长度，减少释热面积，是高马赫数飞行器极具潜力的吸气式动力方案。其中，斜爆震发动机内流道各部件的匹配设计、燃料喷注-混合、斜爆震波的起爆与驻定等是斜爆震发动机研制的关键技术，是当前高超声速领域的研究热点。但由于其面临的高速、高总温总压的来流条件以及爆震波在流场中的强间断与高速传播特性等，现有试验与数值模拟研究手段难以开展精细的燃烧流动机制研究，进而限制了相关控制机理的揭示与高精度模型的建立，使得斜爆震发动机工程研制较为困难，当前研究仍存在许多值得探讨的地方，文章在综述的同时对下一步研究提出相关建议。

    高超声速推进高马赫数斜爆震波斜爆震发动机

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    超声滚压金属材料的疲劳性能研究进展

    陈辉涛豆敏李磊曾延...
    260-287页
    查看更多>>摘要：超声滚压(ultrasonic surface rolling，USR)技术结合高能冲击和静载滚压的特点，处理后工件具有表面光洁度高、变形层深、残余压应力大和晶粒细化明显等优势;可通过适当的工艺参数设计，极大提高金属材料的疲劳强度，因而在制造业得到了广泛应用。自该技术应用至今，国内外学者做了大量有关USR工艺及性能方面的研究，并在多种重要金属材料及关键零部件中应用。截至目前，关于USR工艺参数对材料表面完整性和疲劳性能的研究，比较零散，缺乏系统总结。研究首先简要介绍了 USR的工作原理和可控性;然后总结了不同USR工艺参数诱导的残余应力和微观组织，以及残余应力在疲劳加载过程中的释放规律;分析了不同工艺USR诱导的表面完整性对疲劳性能的影响及其潜在机理;阐述了与USR相关的复合强化方法的最新进展，并展望了 USR金属材料的应用前景。

    超声滚压疲劳性能金属材料残余应力微观组织

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    SiC/SiC复合编织管的抗热冲击性能与失效机理研究

    胡庆宽许琦鹏万志慧杨保建...
    288-296页
    查看更多>>摘要：以二维二轴编织的SiC/SiC复合编织管为研究对象，研究其抗热冲击性能及失效机理。自主搭建了基于石英灯辐照加热的循环热冲击试验平台，基于该平台开展了 SiC/SiC复合编织管的循环热冲击试验考核，并对循环热冲击后的复合编织管进行了径向压缩测试，探究了复合编织管力学性能与破坏机理，拟合得到了热冲击强度退化经验公式。研究结果表明，搭建的循环热冲击试验平台能够模拟快速升降温的实际服役环境，最高升温、降温速率在试验过程中分别可达约40、60 ℃/s。随着热冲击循环次数的增加，SiC/SiC复合编织管环向拉伸强度下降，且降幅随之增大。热冲击产生的热应力导致纤维周围的基体产生微裂纹，弱化了纤维束与基体之间的连接，这是复合编织管强度降低的原因之一。拟合的强度退化经验公式能够准确描述强度退化规律，可以满足工程应用需求。

    陶瓷基复合材料SiC/SiC复合编织管石英灯辐照加热热冲击失效机理

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    共固化多层阻尼夹嵌复合材料梁的自由振动分析

    孙兴帅梁森杨功先
    297-308页
    查看更多>>摘要：为获得大阻尼复合材料结构，开展了共固化多层阻尼膜夹嵌复合材料梁的动力学性能研究。基于一阶剪切变形理论和Hamilton原理，提出并推导了该结构的动力学方程，运用变分原理和伽辽金法求解了，在固支边界条件下的自由振动特性理论解，通过仿真和试验对理论可行性进行了验证，揭示了参数变化对一阶固有频率和阻尼比的影响，为多层阻尼膜在复合材料结构中的优化设计提供了理论依据。

    多层阻尼膜夹嵌复合材料梁固支边界固有振动伽辽金法模态试验

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    聚脲材料动态力学性能试验研究

    刘文礼杜修力李亮马睿...
    309-317页
    查看更多>>摘要：应用低阻抗分离式霍普金森压杆和拉杆试验装置开展了聚脲材料动态力学性能的试验研究。分别开展了聚脲8380材料常温条件(T=18℃)下的动态压缩和动态拉伸试验，以及高温(50、80℃)和低温(-40、-20℃)条件下的动态压缩试验，研究了该种材料的动态压缩和动态拉伸性能，并研究了应变率和温度对材料动态力学性能的影响规律。研究结果表明:在不同温度下，聚脲8380材料的动态力学性能均呈现出显著的应变率效应;随着加载应变率的增大，材料的强度、变形能力和耗能能力均有不同程度的提升;聚脲8380材料的动态力学性能具有明显的温度相关性，高温和低温条件下材料的动态压缩性能呈现出不同的变化规律;高温条件下聚脲8380材料的动态压缩性能发生劣化，其动态抗压强度较常温条件下有较大幅度的降低，随着温度的升高，材料的动态抗压强度降低;低温条件下聚脲8380材料的动态压缩性能有显著的改善与提升，其动态抗压强度和耗能能力较常温条件下有大幅度的提高，随着温度的降低，材料的动态抗压强度提高。

    聚脲材料动态压缩动态拉伸应变率

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    鳍条效应软体采摘机械手建模与试验

    易伯阳周俊张震江自真...
    318-329页
    查看更多>>摘要：针对现有鳍条效应软体手指建模分析方法难以兼顾高精度与小运算量的问题，本研究以课题组设计的苹果采摘软体机械手为对象，在观察软体手指变形的基础上，提出将鳍条效应软体手指等效为串连铰链四杆机构;运用虚功原理推导了给定变形状态下软体手指各处接触力与驱动力矩计算方法;提出用线弹性扭簧模型描述变形恢复力矩，利用改进的粒子群算法求解各级四杆机构扭簧劲度系数;基于有限元模型，结合二次开发建立了给定关节转角和充气压力下驱动力矩的BP神经网络静态模型。搭建试验平台对3个不同大小的仿真苹果在3个不同高度位置下进行抓取力测量试验。试验结果表明，所建立的力学模型计算抓取力相对误差绝对值小于8。6％，与有限元模型精度相当;驱动力矩测量试验结果表明关节神经网络模型计算值与测量值变化趋势相同，相对误差小于12。7％。

    软体机械手鳍条效应虚功原理有限元分析粒子群算法

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    截面型式及槽宽比对高填明洞土压力影响分析

    何永泽李盛后浩斌马莉...
    330-339页
    查看更多>>摘要：利用离散元软件PFC2D，考虑到土体的离散性与不均匀性，通过分析洞顶平均竖向土压力、内外土柱相对沉降差以及颗粒间接触力链的变化规律，探讨截面型式(矩形、1/4拱形、1/2拱形)及槽宽比(B/b=1。5∶1，2∶1，3∶1，4∶1)变化对高填黄土明洞土压力的影响，结合顾安全公式，分析高填明洞沉降差与土压力间的函数关系，并修正该函数，使其可以适用与不同的截面型式与槽宽比下的高填明洞。结果表明:①B/b确定，明洞采用矩形截面时，接触力链在洞顶分布，平均土压力更大，明洞采用拱形截面时，平均土压力更小，但拱顶存在局部应力集中现象;②明洞截面型式一定，随着B/b的增大，洞顶平均竖向土压力与沉降差均随之增大，当B/b较小时，边坡作用增强，外侧土柱沉降降低，对内土柱的作用力变小，从而导致明洞顶竖向土压力更小;③内外土柱沉降差与附加土压力呈线性相关，相对于矩形截面，拱形截面下较小的沉降差会产生相同的附加土压力，更有利于结构的稳定。

    高填明洞截面型式槽宽比(B/b)PFC2D土压力沉降差

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    复式钢管混凝土T形件单边螺栓节点承载力研究

    张玉芬卜鸿凡高嘉岐
    340-351页
    查看更多>>摘要：T形件单边螺栓连接节点应用到复式钢管混凝土结构中可充分利用双层钢管的截面特点，传力性能好且抗震性能高。对5个节点试件进行柱端水平往复加载试验并进行了数值模拟分析，试验中T形件因加肋方式不同出现了 3种变形特征，而节点整体的破坏形态均为T形件屈服后钢梁塑性变形，数值模拟结果与试验结果吻合较好。根据试验和有限元结果分析了节点传力构件的受力机理，提出T形件受拉模型，分别计算T形件翼缘和加劲肋提供的抗弯承载力，从而得到节点的抗弯极限承载力计算公式，计算结果与试验结果误差较小，与数值模拟结果也十分相近。研究结果表明采用T形件受拉模型计算的节点承载力公式适用于T形件与单边螺栓强度相匹配的情况，T形件加肋形式对节点极限承载力影响最大，其次为T形件翼缘厚度，T形件腹板厚度影响很小;此外随着T形件翼缘厚度的增加节点承载力提高越来越小，故得出了单边螺栓直径与T形件翼缘厚度的最大临界值和最佳匹配值，为该节点工程应用提供理论参考和设计依据。

    复式钢管混凝土T形件单边螺栓低周往复荷载试验抗弯承载力

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    玄武岩纤维缠绕成型管道的损伤及承载能力研究

    李涛赵广慧段建良王怀安...
    352-362页
    查看更多>>摘要：玄武岩纤维增强复合材料(basalt fiber reinforced composite，BFRP)具有耐腐蚀性强、比强度高、环保等优点，正确评价BFRP管道性能的可靠性和承载能力是将其应用于高附加值的油气输送领域的基础。对于玄武岩纤维(basalt fiber，BF)缠绕成型的复合材料管道，首先在细观尺度上获得浸胶纤维束的强度。然后，沿着管道的轴向和环向分别截取试件，测量了两种试件的拉伸强度;基于试验结果和有限元模拟，研究了管壁结构层在拉伸、压缩以及剪切载荷作用下的损伤演化，得到结构层的宏观本构模型。最后，建立了 BF缠绕成型管道的有限元模型，研究纤维性能离散对管道承载能力的影响。结果表明，纤维有效含量对管道承载能力的影响很大，从纤维生产和管道成型工艺等方面降低纤维增强作用的离散性对于准确预测管道的承载可靠性，推动BF复合材料在油气管道领域的应用至关重要。

    玄武岩纤维缠绕成型管道复合材料代表体积单元损伤演化承载能力

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    骨料粒径对混凝土Ⅰ型断裂裂缝扩展影响研究

    陈徐东吴朝国黄业博张伟...
    363-371页
    查看更多>>摘要：为研究不同骨料粒径混凝土 Ⅰ型断裂裂缝扩展特性，开展了骨料粒径为10、20、30、40 mm的混凝土三点弯曲梁断裂试验;结合数字图像相关技术(digital image correlation，DIC)测得试件表面计算区域全场位移变化数据;对不同骨料粒径混凝土断裂能、断裂韧度、断裂过程区(fracture process zones，FPZ)变化和发展进行研究，探讨了 FPZ扩展过程与峰后荷载之间的关系。结果表明:随着骨料粒径增大，试件峰值荷载和断裂参数均呈现先增大后减小的趋势，M20试件FPZ长度的变化与峰后荷载的变化有很强的关联性，其骨料对微裂缝扩展的约束效果最好;此外，通过分析不同骨料粒径混凝土试件FPZ的发展规律，可知，骨料粒径为20 mm的混凝土试件，其峰后局部变形能力得到了改善，断裂能及断裂韧度得到了提高，在断裂过程中具有比其他骨料粒径混凝土更高的承载力和更小的FPZ，因此，合适的骨料粒径为20 mm。

    断裂骨料粒径数字图像相关断裂过程区

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