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基于非Fourier生物热传导解析解的激光辐照皮肤组织热损伤分析
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作者 张丽静 张齐 尚新春 《北京理工大学学报》 北大核心 2026年第2期192-201,共10页
较为准确地预测激光辐照下皮肤组织内部的热分布和热损伤是生物医学领域的一个难题.为探究这个问题,提出了一种使用Laplace和Hankel变换推导出解析解的策略.建立三维非Fourier热传导模型,并引入升温函数简化问题.通过积分变换及其逆变... 较为准确地预测激光辐照下皮肤组织内部的热分布和热损伤是生物医学领域的一个难题.为探究这个问题,提出了一种使用Laplace和Hankel变换推导出解析解的策略.建立三维非Fourier热传导模型,并引入升温函数简化问题.通过积分变换及其逆变换推导出解析解,并基于该解析解进行数值模拟,得到了不同辐照时间和半径下皮肤热分布和热损伤的预测结果,进而研究了激光辐照持续时间和半径对皮肤组织的影响.此外,对非Fourier热传导模型和经典Fourier热传导模型得到的皮肤组织热损伤预测结果进行了全面比较.分析结果表明,非Fourier和经典Fourier两种热传导模型所预测的热损伤深度是不同的.具体来讲,在短时间辐照时,非Fourier热传导理论的预测深度要小于Fourier热传导理论,而长时间辐照时,结果恰好相反. 展开更多
关键词 激光 生物材料 非Fourier效应 积分变换 解析解 热损伤
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新型防冲液压支架抗冲击特性研究
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作者 王成龙 石敬龙 +2 位作者 尚欢 张继伟 王雪亭 《应用力学学报》 北大核心 2026年第1期79-92,共14页
针对现有液压支架抗冲击支护结构无法实现主动让位、让压等问题,在前期复合式抗冲击装置的研究基础上,对基于复合式抗冲击装置的新型防冲液压支架的抗冲击特性进行了深入研究,构建了新型防冲液压支架冲击动力学模型,探究了复合式抗冲击... 针对现有液压支架抗冲击支护结构无法实现主动让位、让压等问题,在前期复合式抗冲击装置的研究基础上,对基于复合式抗冲击装置的新型防冲液压支架的抗冲击特性进行了深入研究,构建了新型防冲液压支架冲击动力学模型,探究了复合式抗冲击装置的最优安装位置,研究了不同载荷和不同电流条件下复合式抗冲击装置对液压支架抗冲击特性的影响。在理论研究的基础上,试制了产品样机并进行了试验验证。研究结果显示:复合式抗冲击装置可以有效降低冲击峰值力,当复合式抗冲击装置通0、1、2 A电流时,在1.1倍工作载荷的冲击力下,冲击峰值力分别降低了2.23%、1.68%、1.11%;在1.25倍工作载荷下的冲击力下,冲击峰值力分别降低了4.41%、3.22%、2.01%;在1.4倍工作载荷的冲击力下,冲击峰值力分别降低了7.62%、5.81%、3.23%。结合冲击动力学模型,研究了改进Bang-Bang控制与模糊PID(proportional-intergral-derivative)控制的半主动控制策略,建立了仿真模型,研究结果表明:复合式抗冲击装置可以实现主动让位与主动让压,并能够提升抗冲击装置的吸能量、减小立柱所受冲击的峰值力。 展开更多
关键词 防冲液压支架 动力学模型 抗冲击特性 半主动控制 试验验证
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航天器用氟醚类润滑脂老化与寿命预测研究
3
作者 郭立 李秀杰 +4 位作者 孙书 张友义 肖晓明 李旭 杨耀东 《应用数学和力学》 北大核心 2026年第3期381-390,共10页
润滑脂老化性能退化对航天器展开机构、运动部件等运行的可靠性至关重要,但目前针对润滑脂的老化对性能影响及寿命预测的研究相对较少,缺少系统的理论指导航天器长寿命润滑脂的应用.选取质量变化率作为老化失效关键指标,通过应用阿伦尼... 润滑脂老化性能退化对航天器展开机构、运动部件等运行的可靠性至关重要,但目前针对润滑脂的老化对性能影响及寿命预测的研究相对较少,缺少系统的理论指导航天器长寿命润滑脂的应用.选取质量变化率作为老化失效关键指标,通过应用阿伦尼乌斯方程(Arrhenius equation)和时间-温度关系,得到一个基于润滑脂质量保留率的时间-温度等效模型,可预测润滑脂在各种贮存条件下的质量变化.通过监测滴点、锥入度等关键性能指标的变化来评估其老化性能.研究表明,老化对滴点、锥入度性能影响较大,当润滑脂质量损失率达到1%时,预测失效寿命为5.4 a.同时,利用四球摩擦试验研究了润滑脂在不同载荷下对轴承钢GCr15的摩擦性能.结果表明,在较大载荷条件下,老化对润滑脂摩擦因数与磨斑直径的影响更加显著.研究结果及方法为了解润滑脂老化性能退化及寿命预测研究提供了依据,能够为航天器长寿命润滑脂的选择和优化设计提供理论支撑. 展开更多
关键词 氟醚润滑脂 加速老化测试 寿命 四球摩擦试验
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均匀热流作用下考虑表面效应的非圆形纳米孔的级数解
4
作者 张雨 赵婕燕 杨海兵 《应用数学和力学》 北大核心 2026年第1期79-89,共11页
该文研究了均匀远场热流作用下单个非圆形纳米孔的二维平面问题.为考察微观尺度下表面声子散射对热传导的影响,该文引入了考虑温度跳跃的弱热传导模型,并利用完整的Gurtin⁃Murdoch低阶表面能模型来表征表面效应的影响.基于复变函数理论... 该文研究了均匀远场热流作用下单个非圆形纳米孔的二维平面问题.为考察微观尺度下表面声子散射对热传导的影响,该文引入了考虑温度跳跃的弱热传导模型,并利用完整的Gurtin⁃Murdoch低阶表面能模型来表征表面效应的影响.基于复变函数理论和级数展开,通过保角映射技术定义了纳米孔的几何形状,从而得到了不同孔型对应的温度场和热应力场的级数解.通过对一些非圆形纳米孔的数值算例进行分析,研究了表面效应对热应力场的影响.结果表明:考虑表面效应将显著增加纳米孔附近的热应力,并且表面弹性和表面张力的共同作用在决定热应力大小中起到了关键作用. 展开更多
关键词 均匀热流 Gurtin-Murdoch模型 弱热传导模型 表面效应
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基于小孔成像的偏振三维成像模型研究
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作者 李哲园 孙晨 陈巨兵 《实验力学》 北大核心 2026年第1期22-32,共11页
偏振三维成像法可以仅通过一台相机实现全场法向量的测量,因而在多个领域得到了应用。现有的偏振三维成像模型,通常假设从目标表面反射到相机的所有光都平行于相机的光轴,这与实际情况不符,从而导致系统误差。为了解决该问题,本文提出... 偏振三维成像法可以仅通过一台相机实现全场法向量的测量,因而在多个领域得到了应用。现有的偏振三维成像模型,通常假设从目标表面反射到相机的所有光都平行于相机的光轴,这与实际情况不符,从而导致系统误差。为了解决该问题,本文提出一种能够准确描述成像光路的偏振三维成像小孔成像模型。该模型首先根据光的入射方向,建立法向量、反射光分量和反射率之间的关系;再利用偏振度和偏振角计算反射率和反射光分量与成像平面之间的角度;然后通过逆方法求解法向量、反射光分量和反射率之间的方程,实现了法向量的精确测量;最后通过一系列实验验证了该模型的准确性,结果表明,与传统模型相比,该模型具有应用范围更广、测量精度更高等优势。 展开更多
关键词 偏振三维测量 小孔成像 法向量测量 正交模型
原文传递
Lévy噪声作用的帕金森病模型的相变分析
6
作者 张晓琪 毕远宏 +1 位作者 刘全生 樊东方 《内蒙古工业大学学报(自然科学版)》 2026年第2期176-183,共8页
帕金森病相关的反应氧化物和错误折叠α-突触核蛋白确定模型的分岔分析显示氧化压力会使模型出现双稳态。对于双稳态区间分岔点附近的参数,Lévy噪声会引起低稳态到高稳态的转迁。利用平均首通时间和首次逃逸概率分析Lévy噪声... 帕金森病相关的反应氧化物和错误折叠α-突触核蛋白确定模型的分岔分析显示氧化压力会使模型出现双稳态。对于双稳态区间分岔点附近的参数,Lévy噪声会引起低稳态到高稳态的转迁。利用平均首通时间和首次逃逸概率分析Lévy噪声参数对稳态转迁的影响,结果显示,增大稳定性参数α、减小偏斜参数β和噪声强度D会抑制低稳态向高稳态的首次转迁,延缓疾病的发生。此外,滞后一阶自相关系数、方差和峰度能预测此模型的临界转迁点。本研究为通过调控参数治疗帕金森病提供一定的理论指导。 展开更多
关键词 帕金森病 Lévy噪声 相变
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地震激励下等横截面无限水库频域和时域响应的FEM-SBFEM计算方法
7
作者 李上明 肖世富 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第4期425-437,共13页
坝体抗震设计和评估需要准确计算无限水库动力响应.基于比例边界有限元法(scaled boundary finite element method,SBFEM)力学推导技术,推导了顺河向地震激励下等横截面无限水域频域响应计算公式,利用Fourier逆变换建立了时域响应控制方... 坝体抗震设计和评估需要准确计算无限水库动力响应.基于比例边界有限元法(scaled boundary finite element method,SBFEM)力学推导技术,推导了顺河向地震激励下等横截面无限水域频域响应计算公式,利用Fourier逆变换建立了时域响应控制方程,通过线性叠加推导了顺河、横河、竖直三向组合地震激励下的无限水域频域和时域响应的SBFEM计算公式.结合有限元法,建立了无限水库频域和时域响应的FEM-SBFEM耦合方程.分析了地震激励下的二维、三维等横截面无限水库频域、时域响应,数值验证了所建立计算公式的正确性.所发展的FEM-SBFEM公式体系可推广应用于库底库岸具有吸收性的、横截面有任意几何形状的无限水库谐响应及瞬态响应分析. 展开更多
关键词 无限水库 瞬态分析 谐响应分析 比例边界有限元 有限元
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基于OpenSim肌骨建模估算胫股关节接触力
8
作者 王晓玲 简家伟 +4 位作者 谢秋蓉 连章汇 郭春明 郭洁梅 李玉榕 《康复学报》 2025年第1期59-68,共10页
目的 基于OpenSim软件开发建立1个包含双接触点、3个自由度膝关节的个性化肌肉骨骼模型,估测膝关节负荷,为临床膝骨关节炎(KOA)患者的精准化诊断及个体化康复方案的制订提供可靠依据。方法利用由斯坦福大学授权公开、加州拉霍亚市Scripp... 目的 基于OpenSim软件开发建立1个包含双接触点、3个自由度膝关节的个性化肌肉骨骼模型,估测膝关节负荷,为临床膝骨关节炎(KOA)患者的精准化诊断及个体化康复方案的制订提供可靠依据。方法利用由斯坦福大学授权公开、加州拉霍亚市Scripps诊所希利矫形研究与教育中心发布的“膝关节体内负荷预测挑战赛”公开数据集,纳入4例接受全膝关节置换术(TKA)并植入压力检测仪器的受试者,以OpenSim模型库中的通用模型gait2392为基础升级搭建,新模型包含28个关节和43个自由度,并调整膝关节结构,使其具有屈曲-伸展、内收-外展、内旋-外旋3个方向自由度,增添了单臂4个关节、7个自由度能够扭矩驱动的上肢结构,并将股骨与胫骨间由单接触点调整为双接触点。通过模型缩放、逆向运动学分析、逆向动力学分析、残差缩减处理、肌肉控制和肌肉分析等,综合考虑步态中外部力和体内肌力的贡献,计算胫股关节内侧、外侧接触力。采用Matlab 2018b进行统计学分析,计算模型估计结果与植入假体测量结果的Pearson相关系数、均方根误差以及标准差,验证本研究建立的肌骨模型的有效性。结果 4名受试者共获得21次完整步态试验数据,受试者JW、DM、PS、SC步态周期平均时长分别为(1.18±0.03)、(1.18±0.08)、(1.09±0.02)、(1.14±0.04)s;内侧、外侧、总接触力估计值与测量值的相关系数平均值分别为(0.921±0.079)、(0.817±0.084)、(0.930±0.066),均方根误差的平均值分别为(0.336±0.146)、(0.332±0.043)、(0.442±0.160) BW;内侧、外侧接触力峰值的估计值与测量值均方根误差的平均值分别为(0.43±0.25)、(0.34±0.24) BW,峰值出现时间误差的平均值分别为(44.09±34.66)、(67.52±61.19) ms。结论 利用所建立的双接触点、3个自由度的膝关节全身OpenSim肌肉骨骼模型能够生成肌肉驱动的步态模拟,得到可靠的胫股关节接触力,为精准监测胫股关节负荷、临床康复方案的制订和持续改进假体设计等提供重要依据。 展开更多
关键词 胫股关节 内侧、外侧接触力 OpenSim 肌肉骨骼模型 行走步态
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利用压扭耦合效应对超材料进行优化设计
9
作者 胡玲玲 田云鹏 殷秋运 《工程力学》 北大核心 2025年第8期37-45,共9页
研究了压扭耦合超材料的斜杆手性机制,并采用2D(非)手性蜂窝结构,通过改变韧带的连接方式,设计了多种具有不同几何构型的超材料。有限元模拟表明:韧带不仅连接结构、传递力和力矩,还可以改变结构的变形模式。手性分布的韧带在变形过程... 研究了压扭耦合超材料的斜杆手性机制,并采用2D(非)手性蜂窝结构,通过改变韧带的连接方式,设计了多种具有不同几何构型的超材料。有限元模拟表明:韧带不仅连接结构、传递力和力矩,还可以改变结构的变形模式。手性分布的韧带在变形过程中表现出更好的力学性能,比非手性分布的韧带的性能更优。CSCM-T(“手性拉-压超材料”)的上下韧带非对称变形,圆环错位并“偏心受压”,因此其极限承载力和轴向刚度是该研究中最大的。CSSM-T(“手性拉-拉超材料”)和CSCM-T具有良好的吸能效果,且相邻圆环的形心距越小,CSSM-T的吸能效果越好。这种结构设计思路提供了一种新的解决方案,可以用于优化设计轻质高强超材料。 展开更多
关键词 压扭耦合效应 力学超材料 手性蜂窝 轻质高强 优化设计
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落锚撞击作用下沉箱防护结构顶盖损伤特性研究
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作者 徐万海 李明鎏 +1 位作者 贺子琪 李兆旭 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第1期56-62,共7页
针对沉箱防护设施的顶盖在落锚撞击作用下的结构损伤问题,本文对沉箱顶盖的撞击损伤特性进行研究,采用有限元对沉箱式防护结构顶盖的撞击损伤特性进行模拟研究,通过对沉箱顶盖进行原尺寸建模,利用落锚碰撞试验验证数值模型的正确性和精... 针对沉箱防护设施的顶盖在落锚撞击作用下的结构损伤问题,本文对沉箱顶盖的撞击损伤特性进行研究,采用有限元对沉箱式防护结构顶盖的撞击损伤特性进行模拟研究,通过对沉箱顶盖进行原尺寸建模,利用落锚碰撞试验验证数值模型的正确性和精度,分析开孔对顶盖撞击损伤特性的影响机制。研究结果表明:落锚撞击位置不邻接开孔时,最大撞击应力出现在撞击位置处,沉箱防护结构整体沉降高度略小,撞击位置处出现的塑性应变较大;落锚撞击位于开孔集中的区域时,开孔附近会产生较大的应力集中,沉箱防护结构整体沉降高度略微增大,撞击位置处出现的塑性应变较小。 展开更多
关键词 沉箱防护结构 落锚撞击 撞击损伤 数值模拟
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动载影响下粗粒土路基填料细观组构演化与力学性能耦合分析
11
作者 曾强 《中阿科技论坛(中英文)》 2025年第7期66-70,共5页
粗粒土常被用作路基填料。然而,在车辆荷载和路基围压的作用下,粗粒土易发生颗粒破碎,在很大程度上影响着路基路面的安全性和稳定性。文章聚焦动载对粗粒土路基填料的影响,深入探究了细观组构演化与力学性能之间的耦合关系。通过多种试... 粗粒土常被用作路基填料。然而,在车辆荷载和路基围压的作用下,粗粒土易发生颗粒破碎,在很大程度上影响着路基路面的安全性和稳定性。文章聚焦动载对粗粒土路基填料的影响,深入探究了细观组构演化与力学性能之间的耦合关系。通过多种试验手段获取数据,并对数据进行了详细分析,揭示了在动载下粗粒土的内部变化机制及其对力学性能的影响。研究成果可为路基工程的设计与维护提供理论依据。 展开更多
关键词 粗粒土 动载 细观组构 力学性能 耦合分析
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基于高阶热层合理论的复合材料板壳结构瞬态热分析 被引量:1
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作者 王亚楠 赵建宁 +1 位作者 张家雷 刘冬欢 《工程力学》 北大核心 2025年第2期33-40,共8页
基于高阶热层合理论建立了复合材料板壳结构瞬态热分析的有限元方法,该格式将多个物理铺层简化为一个计算层,并在各计算层的界面上应用温度连续性条件。在板壳结构中面内对温度场采用二次插值函数,同时假设板壳厚度方向上的温度随计算... 基于高阶热层合理论建立了复合材料板壳结构瞬态热分析的有限元方法,该格式将多个物理铺层简化为一个计算层,并在各计算层的界面上应用温度连续性条件。在板壳结构中面内对温度场采用二次插值函数,同时假设板壳厚度方向上的温度随计算层厚度坐标高阶变化,从而大大提高了层合复合材料板壳结构热分析的计算效率。该文应用此方法对受集中热流作用下的复合材料柱壳及平板进行了算例研究,通过和商用软件结果的对比验证了该文方法在柱壳的瞬态温度场及平板厚度方向上温度分布的计算精度及计算效率。数值结果表明,基于该文高阶热层合理论的复合材料结构瞬态热分析方法不仅可以高精度模拟结构面内及厚度方向上的温度变化,同时,由于在板壳结构厚度方向上大大减少了节点数量,因此,极大地提高了热分析的计算效率。该方法可进一步用于非傅里叶传热等温度随时间空间急剧变化的极端工况下的瞬态热分析。 展开更多
关键词 复合材料结构 高阶热层合理论 多计算层 瞬态热分析 实体壳单元
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基于近场动力学理论的准脆性材料损伤预测和断裂研究进展
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作者 赖欣 刘亚洵 +4 位作者 刘立胜 李少凡 李君 梅海 张金咏 《力学进展》 北大核心 2025年第4期908-947,共40页
近场动力学作为一种以积分方程为特征的非局部连续介质力学理论,在模拟裂纹萌生以及裂纹沿任意路径扩展时较传统连续介质理论具有显著优势,特别在描述脆性以及准脆性材料的瞬态损伤与断裂问题中具有良好的适用性.本文首先概述了近场动... 近场动力学作为一种以积分方程为特征的非局部连续介质力学理论,在模拟裂纹萌生以及裂纹沿任意路径扩展时较传统连续介质理论具有显著优势,特别在描述脆性以及准脆性材料的瞬态损伤与断裂问题中具有良好的适用性.本文首先概述了近场动力学的基本理论以及材料断裂与损伤的失效准则.其次详细介绍了近年来多种脆性以及准脆性材料(陶瓷、混凝土、玻璃、岩石等)在近场动力学框架下的损伤预测和断裂建模研究.最后讨论了该类材料在近场动力学理论中值得深入研究的问题. 展开更多
关键词 近场动力学 准脆性材料 损伤准则 断裂建模 多场耦合
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融合几何与网格信息的仿真模型快速重构方法
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作者 李红庆 倪晨君 +4 位作者 王博 蔡永明 张音旋 陈亮 田阔 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第8期947-958,共12页
复杂结构的设计迭代过程中,往往涉及大量的重建模与重分析,导致计算成本较高且耗时较长.针对这一挑战,该文提出了一种融合几何与网格信息的仿真模型快速重构方法.该方法通过精确捕捉复杂几何模型的结构特征并进行数字化表达,进而训练几... 复杂结构的设计迭代过程中,往往涉及大量的重建模与重分析,导致计算成本较高且耗时较长.针对这一挑战,该文提出了一种融合几何与网格信息的仿真模型快速重构方法.该方法通过精确捕捉复杂几何模型的结构特征并进行数字化表达,进而训练几何模型的特征信息驱动仿真模型进行自动重构.首先,引入拟共形映射技术对复杂曲面进行平面参数化,通过栅格采样技术获取平面控制点,根据映射前后对应关系生成曲面控制点,作为结构特征的数字化表达;其次,利用径向基函数算法,对修改前后几何模型的控制点进行训练,通过网格映射技术实现对仿真模型的自动化重构.最后,为了验证所提出方法的有效性,以飞机隔框结构作为典型算例进行研究.与传统的仿真模型重构方法相比,最大应力误差仅为0.87%.所需的人机操作步数减少95.40%,模型重构耗时减少96.67%.结果表明,所提出方法在保证仿真精度的同时,显著降低了仿真模型重构的时间,实现了基于几何与网格模型映射孪生的快速设计. 展开更多
关键词 复杂结构 快速重构 拟共形映射 控制点生成 数字孪生
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基于问题导向学习的高校“应用力学”课程教学设计与效果评估 被引量:1
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作者 潘慧玲 《现代盐化工》 2025年第5期160-162,共3页
在高校“应用力学”课程中实施问题导向学习(PBL),有利于提升学生解决实际问题的能力。探究了基于PBL的高校“应用力学”课程教学设计与效果评估,并提出切实可行的思路。教师基于PBL设计的“应用力学”课程能有效提升学生逻辑思维深度... 在高校“应用力学”课程中实施问题导向学习(PBL),有利于提升学生解决实际问题的能力。探究了基于PBL的高校“应用力学”课程教学设计与效果评估,并提出切实可行的思路。教师基于PBL设计的“应用力学”课程能有效提升学生逻辑思维深度、激发创新精神并培育其自主学习能力。教师借助融入真实问题、小组合作、动态反馈、跨学科融合以及引导自主学习的设计,为学生未来职业发展奠定基础。 展开更多
关键词 问题导向 应用力学 教学设计
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内压作用下耐磨胶带层对非黏结柔管扭转特性的影响
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作者 罗春苗 付世晓 +2 位作者 张萌萌 陈鲲鹏 崔晓轩 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第1期121-130,共10页
非黏结柔管在海洋油气田的开发中得到广泛应用,其扭转平衡是保证作业期间结构安全的重要原则,然而现有分析理论简化假设较多,导致仍有非黏结柔管设计出现扭转不平衡现象.为了提高扭转模拟的准确性,不影响管道实际使用,本文聚焦现有设计... 非黏结柔管在海洋油气田的开发中得到广泛应用,其扭转平衡是保证作业期间结构安全的重要原则,然而现有分析理论简化假设较多,导致仍有非黏结柔管设计出现扭转不平衡现象.为了提高扭转模拟的准确性,不影响管道实际使用,本文聚焦现有设计分析中所忽视的螺旋铠装内外侧耐磨胶带,基于理论推导,建立耐磨胶带层扭转刚度及弹性模量修正算法,结合有限元模型,探究胶带层叠压对于非黏结柔管整体扭转的影响.结果显示,采用经过修正的胶带层弹性模量所得管道扭转结果更接近实测结果,对实际工程应用具有一定的指导意义.进一步研究发现,非黏结软管的整体扭转角与耐磨胶带的宽度正相关,与耐磨胶带的铺设角负相关,而随着叠压率增加,管道扭转角减小. 展开更多
关键词 非黏结柔性管 耐磨胶带 扭转平衡 修正弹性模量 敏感性分析
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隐形的曲率:形状如何塑造生命
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作者 余坤诺 徐钊 +2 位作者 卢梦楠 程波 徐峰 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第7期809-820,共12页
曲率是描述物体弯曲程度的基本几何特性,在生物学和生物物理过程中起着至关重要的作用.该文探讨了曲率在自然系统中的广泛存在及其对植物、动物和微生物结构与行为的影响.在人体中,曲率表现于多个尺度,从微观的细胞结构到宏观的器官形态... 曲率是描述物体弯曲程度的基本几何特性,在生物学和生物物理过程中起着至关重要的作用.该文探讨了曲率在自然系统中的广泛存在及其对植物、动物和微生物结构与行为的影响.在人体中,曲率表现于多个尺度,从微观的细胞结构到宏观的器官形态,塑造了细胞功能、稳态以及整体生物力学效率.曲率对细胞行为有显著影响,尤其是在黏附、迁移和细胞间通信等过程中,为组织工程等领域提供了重要见解.在病理学上,曲率的改变与多种疾病相关,包括癌症和神经退行性疾病,影响疾病的进展并提供潜在的治疗靶点.此外,曲率在生物医学领域具有广泛应用,如生物成像、组织工程和靶向药物传递.深入理解曲率在生物系统中的作用,不仅可加深对生命过程的理解,也为医学创新和治疗策略的开发开辟了新的途径. 展开更多
关键词 曲率 细胞行为 病理 生物医学应用
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基于物质点法的岩石单孔爆破数值模拟研究
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作者 韩方建 库启贤 +3 位作者 于海军 邱乙 邹明 王蒙 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第10期1320-1328,共9页
钻爆法是矿产资源开采中主要的破岩手段,其爆破破岩理论分析对适用条件进行了极大约束,且其爆破试验存在着费用昂贵和爆后裂纹难以观察等局限性,因此数值方法已成为探索岩石爆破破碎机理的重要补充手段.该文构建了耦合广义插值物质点(GI... 钻爆法是矿产资源开采中主要的破岩手段,其爆破破岩理论分析对适用条件进行了极大约束,且其爆破试验存在着费用昂贵和爆后裂纹难以观察等局限性,因此数值方法已成为探索岩石爆破破碎机理的重要补充手段.该文构建了耦合广义插值物质点(GIMP)和对流粒子域插值物质点(CPDI)的二维物质点模型,分析了背景网格和物质点离散尺寸效应影响.研究表明:背景网格和物质点离散尺寸会显著地影响爆炸能量传递,岩石的损伤程度与炸药向岩石传递的总能量呈正相关;GIMP类型物质点适宜爆炸核心区用于模拟极大压缩变形,CPDI类型物质点更适合模拟岩石爆破破坏情况;沿径向传播的环状应力波会在环向产生较大的拉应力,从而导致径向裂纹的产生. 展开更多
关键词 爆破 物质点法 岩石
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冲击地压高性能计算与数字孪生预测实施构想
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作者 王学滨 潘一山 +5 位作者 刘栋 王芷涵 李海滨 郑一方 余保健 赵扬锋 《辽宁大学学报(自然科学版)》 2025年第3期193-211,共19页
自从章梦涛教授于1987年提出冲击地压失稳理论,并采用自编有限元程序开展数值计算以来,历经近40年的努力探索,冲击地压数值模拟已经从传统计算步入高性能计算阶段.本文简要回顾了团队从岩石结构稳定性视角所提出的冲击地压有关理论,介... 自从章梦涛教授于1987年提出冲击地压失稳理论,并采用自编有限元程序开展数值计算以来,历经近40年的努力探索,冲击地压数值模拟已经从传统计算步入高性能计算阶段.本文简要回顾了团队从岩石结构稳定性视角所提出的冲击地压有关理论,介绍近期开展的冲击地压高性能计算工作,即圆形巷道围岩的临界应力-冲击能指数关系数值计算,分析面向未来、应用价值显著的冲击地压数字孪生预测各种实施策略的可行性.分析表明,历时十余年自主研发的岩层运动GPU并行计算系统StrataKing(王之岩层),具有高效率、高精度和大规模计算能力,具有助力巷道冲击地压数字孪生预测的极大潜能.与基于DIC的数据驱动StrataKing并行计算相比,基于位移计的数据驱动StrataKing并行计算是实现岩石试样(简称岩样)失稳数字孪生预测最为便捷的策略.岩样失稳数字孪生预测的成功开展,可为巷道冲击地压数字孪生预测奠定良好的技术基础.理想的巷道冲击地压数字孪生预测策略是位移和微震联合的数据驱动StrataKing并行计算,其中不仅将巷道表面位移作为边界条件引入StrataKing,并将微震破裂分布作为介质开裂位置引入StrataKing.基于此,在不提供井下信息的情况下继续进行计算,有望确定临界应力,并对巷道冲击地压的发生时刻、主破裂位置和震级进行科学预测. 展开更多
关键词 冲击地压 巷道 高性能计算 数字孪生 数据驱动 灾害预测 临界应力 GPU
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基于StrataKing的巷道破坏和失稳非常规计算方法
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作者 王学滨 刘栋 +3 位作者 余保健 郑一方 张钦杰 潘一山 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第6期66-78,共13页
在向地下索取资源和能源的过程中,为了满足运输和通风等需求,不可避免地要形成各种狭长的通道。随着向深部进军,通道的破坏和失稳问题引发了越来越多的关注。含孔洞的围岩模型力学行为的数值模拟研究的优势体现在省时省力,花费少,且能... 在向地下索取资源和能源的过程中,为了满足运输和通风等需求,不可避免地要形成各种狭长的通道。随着向深部进军,通道的破坏和失稳问题引发了越来越多的关注。含孔洞的围岩模型力学行为的数值模拟研究的优势体现在省时省力,花费少,且能获得较多的信息,但可靠结果在很大程度上依赖于是否采用了先进的数值计算方法。最近,岩层运动并行计算系统StrataKing被成功研发,其具有计算规模大(可达500万单元),计算效率高,矿业特色明显等优势。继对含孔洞的围岩模型进行常规加载(在模型边界上施加恒定的应力和速度)取得若干研究进展之后,开始尝试非常规研究手段,具体包括静动组合加载、静动模式转化和临界应力计算,他们在有些国外商业软件中并不具备,以满足进一步的或特殊的研究需要。研究结果表明,在静载存在条件下,周期冲击的幅值越高,巷道围岩的破裂和运动程度越大,这使巷道围岩平衡变得更加困难,而且,首次冲击能引发更多的破裂,这应与首次冲击引发的破裂具有一定的吸能作用有关;在与灾害孕育–发生过程更相符的准静力计算模式向动力计算模式转化的混合计算模式下,巷道围岩的破裂和运动更为严重,这说明传统的准静力计算模式适用性有限;当冲击能指数在正常范围时,正方形巷道围岩临界应力的计算结果比理论结果 (严格上仅适用于圆形巷道)大,而利用StrataKing可以处理任何形状巷道。StrataKing的大规模计算能力、丰富功能和鲜明矿业特色得以进一步呈现。 展开更多
关键词 数值计算 并行计算 巷道 破坏 岩层运动并行计算系统
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