期刊,应用力学学报 2024年卷6期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

应用力学学报

主　　编：陈绍汀

出版周期：双月刊

国际刊号：1000-4939

电子邮箱：cjam@mail.xjtu.edu.cn

电　　话：029-82668756

邮政编码：710049

地　　址：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。

正式出版

收录年代

基于裂纹系的砼轴拉构件亚临界扩展研究

郑涛王桂尧张永杰

1317-1326页

查看更多>>摘要：普通混凝土构件存在多裂纹的特点，现有的单裂纹模型仅反映了构件的抗裂能力，而没有反映构件内部在极限荷载之前既已发生的有害的裂纹发展情况。针对这一问题，提出采用裂纹系模型研究混凝土构件的亚临界扩展过程。为简化，选取轴拉构件为研究对象，以缝端微裂纹区模型为基础建立了楔形的单裂纹模型，并以几何分布参数——裂纹平均间距、裂纹初始长度及其数量百分比为框架建立了由单裂纹模型串式排列而成的裂纹系模型。采用该模型模拟了轴拉构件的受拉试验和断裂试验，结果表明选取合适的参数后模型能够准确反映混凝土宏观断裂过程和微观裂纹扩展过程，并且对于含预制裂缝试件，裂纹总数为实际数量的裂纹系模型结果与现有单裂纹模型结果吻合。采用该模型的分析表明，混凝土亚临界扩展过程源于混凝土初始裂纹系由长到短逐级开展;其真实起裂点远早于通常试验观测到的起裂点，其失稳点——失稳韧度可以通过减小混凝土初始裂纹系最小长度提高。

关键词：

断裂裂纹系模型统计学参数亚临界扩展混凝土断裂试验模拟

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基于能量有限元的薄板结构多目标拓扑优化

解妙霞朱明辉姚飞龙张鹏...

1327-1335页

查看更多>>摘要：拓扑优化设计是结构设计中降低成本和实现轻量化的关键环节。能量有限元法(energy finite element analysis，EFEA)是高频动响应分析的有力工具。在高频动力学拓扑优化中，用能量有限元法代替有限元法(finite element analysis，FEA)进行动响应计算可以获得较高的计算效率和计算精度。为了使能量有限元求解和拓扑优化过程能够有效衔接，促进基于能量有限元法的高频动力学拓扑优化的工程应用，建立了基于能量有限元法的多目标拓扑优化模型。基于能量有限元法，以最小能量柔度和感兴趣单元最小能量密度作为高频动力学拓扑优化的目标函数，采用"线性加权法"，建立多目标情况下的拓扑数学模型;再对模型进行离散化，进而对其进行灵敏度计算，通过灵敏度过滤和最优化准则得到多目标拓扑优化构型。最后通过算例，分析不同激励频率对拓扑构型的影响，揭示不同目标权重系数对拓扑构型的交叉影响规律。结果表明，当权重系数相同，激励频率不同时，中高频的减重百分比较低频大;当频率相同，权重系数比为1∶1时，减重百分比最大。基于能量有限元的高频动力学拓扑优化模型有利于发展飞行器等易诱发高频振动的结构的优化设计理论，优化设计结果对实际的结构设计具有一定的参考价值。

关键词：

能量有限元法能量柔度高频动响应多目标拓扑优化

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基于PSO-ANFIS模型的矩形薄板荷载情况反演

张宇鹏刘韡

1336-1342页

查看更多>>摘要：荷载情况反演在汽车工程和医学等领域有重要意义，目前常用的方法普遍存在需要的观测点较多、计算量大和计算效率低的问题。为了通过少量观测点的挠度高效准确地反演矩形薄板荷载情况，建立了基于粒子群算法(particle swarm optimization，PSO)改进自适应神经模糊网络(adap-tive network-based fuzzy inference system，ANFIS)的反演模型。利用解析法求解矩形薄板在不同集中荷载作用下的挠度作为训练样本，输入4 个观测点的挠度，再利用粒子群算法对自适应神经模糊网络的适应度寻优，反演集中荷载的位置和大小。结果显示，PSO算法可以有效提高ANFIS模型的精度，ANFIS迭代次数的增加能提高精度。PSO-ANFIS模型中荷载位置xF、yF和荷载大小F的最大残差分别为0。027 m、0。025 m和0。126 N，最大相对误差分别为5。00%、4。40%和4。50%。

关键词：

矩形薄板PSO-ANFIS模型荷载情况反演

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柔性屏幕褶皱分析及无褶皱设计

赵振宇曾昱嘉张贤鹏

1343-1349页

查看更多>>摘要：褶皱对柔性投影屏幕显示效果具有极大影响，而目前关于大尺寸薄膜褶皱的研究较少。基于屈曲理论建立了投影屏幕的有限元模型，采用多种方法提高模型的收敛性和准确性。基于不同情况的模拟分析了产生褶皱的原因，结果表明两侧缺乏约束是月牙形褶皱的主要成因，屏幕下边沿水平变形是结论中放射状褶皱的主要成因。模拟结果与实测变形在幅值、周期、形状等方面基本一致。基于分析结果，对屏幕结构进行了改进，有效控制了屏幕褶皱变形。

关键词：

薄膜结构褶皱屈曲有限元模拟

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表面效应对纳米开关结构线性弯曲行为的影响

杨帆王旭阳李诚波

1350-1358页

查看更多>>摘要：纳米开关结构是纳米机电系统中的重要控制元件，基于表面能的模型引入表面效应，分析了表面效应和分子间作用力同时对纳米开关结构线性弯曲行为的影响。对应变能与表面能进行变分，并通过最小势能原理，推导出纳米开关的控制方程以及边界条件，并运用同伦摄动法来求解该非线性微分方程。通过计算结果具体分析了不同边界条件下纳米开关在考虑表面效应和Casimir力作用下表面效应对纳米开关弯曲变形、吸合电压的影响。研究结果表明，表面效应会使得纳米开关结构的弯曲变形更小，从而使得吸合电压变大，表面效应对纳米开关的吸合稳定性具有显著的影响。这对认识和研究纳米开关的力学行为，以及纳米开关的设计与制备有着重要的理论意义与实际使用价值。

关键词：

表面效应纳米开关分子间作用力弯曲变形

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钢套管-钢纤维砂浆加固预损柱轴压性能研究

李哲吕鑫康树宽王志立...

1359-1366页

查看更多>>摘要：为改善钢套管加固法的力学性能，引入新型加固材料钢纤维水泥砂浆，提出了钢套管-钢纤维水泥砂浆加固预损RC柱的新型组合结构形式。基于试验研究，利用ABAQUS建立了相应的加固柱计算模型并验证其合理性，并对影响此类加固柱轴压力学性能的关键因素进行了非线性参数分析。结果表明:加固柱极限承载力随钢套管厚度、钢材强度和钢纤维水泥砂浆强度的增大而提高，变化钢套管厚度对加固柱延性影响更大，而增大钢纤维水泥砂浆强度会对延性产生不利影响;采用套箍加载方式能够获得更高的承载力提升效果与变形性能;相同损伤程度情况下，变化内柱混凝土强度对加固柱性能影响很小;根据叠加原理推导了此类加固柱的轴压承载力计算公式，公式计算结果与有限元模拟结果吻合良好。

关键词：

钢纤维水泥砂浆预损加固有限元承载力分析

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扬矿泵位置对深海管道谐响应动力学行为的影响

邓旭辉蒙俞辛

1367-1377页

查看更多>>摘要：深海扬矿系统的工作环境极其复杂，目前针对扬矿系统的结构设计和各项参数还有待进一步的研究。以1km扬矿管道为例，研究扬矿泵在不同位置时对扬矿管道动力学行为的影响。为建立合理的动力学模型，采用弹性约束代替升沉补偿装置的作用;外激励主要考虑波流联合的水平激励、波浪纵向激励、扬矿泵正常工作时产生的扭矩激励;采用能量积分法建立管道的振动方程以及用有限元方法分析扬矿泵安装在管道的不同位置时的动力学响应。结果表明:随着扬矿泵安装位置沿着管道下降，系统的固有频率呈现出由小到大，再由大到小的变化规律，而管道的最大振幅呈现出由大到小、再由小到大的变化规律;单载荷激励作用下，管道的振幅和等效应力由小到大分别为扭矩激励、波浪纵向激励、波流联合水平激励，三者联合且同相位激励时，系统谐响应显著增大;随着扬矿泵安装位置沿着管道下降，管道的最大振幅和最大等效应力响应呈现出由大到小、再由小到大的变化规律。以上结果证明，在给定的合理安装位置范围内存在振幅和等效应力的极小值，即在力学上存在最优安装位置。在研究模型的基础上，以最小等效应力为判据确定了扬矿泵在管道上的次优安装位置。通过基于谐响应分析以等效应力为判据的扬矿泵安装位置的计算方法并证明存在力学上的最优安装位置，为扬矿系统的结构设计提供了重要的参考依据。

关键词：

扬矿管道扬矿泵位置模态分析谐响应分析

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外附轻质墙板的弱轴全螺栓装配式钢框架试验研究

韦俊樊敏王洪臣郭宏超...

1378-1384页

查看更多>>摘要：为实现钢框架H型钢柱的弱轴连接，设计了一种悬臂段H型钢梁柱的弱轴顶底L型件连接钢框架，并将保温装饰轻质墙板作为围护结构外挂于钢框架。对1 榀单层单跨1∶2缩尺试件进行抗震试验研究，分析结构体系的整体破坏模式、承载力、刚度以及耗能能力的变化，评价外挂轻质墙板体系的整体性能。结果表明:外挂轻质墙板全螺栓装配式弱轴连接钢框架的破坏模式合理，墙板体系稳定，L型件连接节点实现了梁端塑性铰外移。结构滞回曲线饱满，骨架曲线呈S型，正向屈服位移与极限承载力分别为27。08 mm与351。99 kN，负向为19。78 mm和377。43 kN，满足结构延性与承载力需求;试件塑性刚度退化缓慢，最大阻尼比达0。35，整体耗能性能较好。外挂墙板的干挂形式与钢框架的全螺栓连接方法共同提高了建筑装配化效率。

关键词：

钢框架弱轴连接轻质墙板循环加载抗震性能

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考虑应变率变化的岩石变形统计损伤模拟适用性分析

张超朱东平杨楚卿颜桢炜...

1385-1393页

查看更多>>摘要：针对应变率的变化影响岩石静动态变形破坏过程及其力学特性的特点，通过考虑应变率对岩石强度的影响，联系现有的静态岩石强度准则，建立能反映静动载荷条件下的岩石强度性质，且考虑应变率变化的岩石强度准则泛函式。基于本研究建立的强度准则泛函式，结合M-C强度准则和D-P强度准则，分别确定两种不同的岩石微元强度的合理度量方法，进而引入统计损伤理论，考虑岩石损伤阈值的影响，建立岩石静动态统计损伤本构模型，并提出静动态模型参数确定方法，从而建立考虑应变率变化的岩石变形过程模拟方法。通过与现有同类模型理论曲线以及相应试验曲线的比较分析得出:该模型不仅能模拟静载荷条件下的岩石变形过程，还能模拟动载荷条件下的岩石变形过程，适用于模拟不同应变率条件下的岩石变形破坏过程，且与试验曲线较为贴合。

关键词：

岩石力学统计损伤强度准则泛函式应变率本构模型

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水玻璃模数对地聚物再生混凝土尺寸效应的影响

丁兆洋周静海苏群孙红...

1394-1402页

查看更多>>摘要：设计了 4 种不同边长立方体(70、100、150 和 200 mm)和 9 种不同水玻璃模数(0。3、0。6、0。9、1。2、1。5、1。8、2。1、2。4 和2。7)的地聚物再生混凝土试件，研究了不同水玻璃模数条件下的地聚物再生混凝土的抗压强度及其尺寸效应。通过试验发现:水玻璃模数过低导致地聚物胶凝材料无法凝结，地聚物再生混凝土没有强度;水玻璃模数过高导致地聚物胶凝材料闪凝，地聚物再生混凝土也没有强度。通过微观分析发现，地聚物中存在两种结构的水化产物，随着水玻璃模数的降低，两种水化产物逐渐密实，其强度也逐渐提高。通过对地聚物再生混凝土的尺寸效应研究发现地聚物再生混凝土的换算系数不能采用《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T 50081-2002)中规定的换算系数，给出2 种方法来进行地聚物再生混凝土尺寸换算系数的取值，第1 种是平均数方法，第2 种方法为线性拟合法。边长为200、150 和100 mm的地聚物再生混凝土立方体试件抗压强度均符合BAŽANT的尺寸效应理论曲线，采用无量纲的方法可以得到地聚物再生混凝土抗压强度与水玻璃模数和尺寸参数耦合作用影响的预测方程，并且得出了不同水玻璃模数条件下地聚物再生混凝土的临界尺寸和临界强度值。

关键词：

地聚物再生骨料混凝土水玻璃模数抗压强度尺寸效应

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