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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
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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
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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
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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
4
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
5
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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基于近场动力学理论的准脆性材料损伤预测和断裂研究进展
6
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
7
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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内压作用下耐磨胶带层对非黏结柔管扭转特性的影响
8
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
9
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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齿轮力学超材料构筑及其性能研究
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作者 莫帅 黄祖瑞 +1 位作者 刘翊恒 张伟 《振动工程学报》 北大核心 2025年第10期2332-2338,共7页
本文提出了以齿轮作为基本元素构成的多稳态力学超材料,通过轮齿啮合可以使之在各稳态之间连续转换,这种稳态之间的连续转换使得该超材料表现出原位连续可调机械性能。利用有限元对力学超材料的力学特性进行研究,结果表明:基于齿轮的力... 本文提出了以齿轮作为基本元素构成的多稳态力学超材料,通过轮齿啮合可以使之在各稳态之间连续转换,这种稳态之间的连续转换使得该超材料表现出原位连续可调机械性能。利用有限元对力学超材料的力学特性进行研究,结果表明:基于齿轮的力学超材料拥有连续可调的刚度,可变的广义剪切刚度以及可调整的加速度传递率。力学超材料的这些特性为创造具有原位连续可调机械性能的可编程超材料提供了思路,同时有望被应用于智能材料和工程领域。 展开更多
关键词 力学超材料 齿轮 力学性能 传递率 连续可调
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任意多边形骨料混凝土细观模型的建立与数值模拟
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作者 义扬 肖映雄 余科 《山东大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第1期97-107,共11页
基于Python-ABAQUS二次开发平台,设计了建立任意多边形混凝土细观结构模型的算法,实现骨料分布、粒径、边数、凹凸性、直曲性的全随机生成;利用布尔运算,实现骨料界面过渡区的快速生成,提出一种适用于任何基体区域形状和骨料形态的算法... 基于Python-ABAQUS二次开发平台,设计了建立任意多边形混凝土细观结构模型的算法,实现骨料分布、粒径、边数、凹凸性、直曲性的全随机生成;利用布尔运算,实现骨料界面过渡区的快速生成,提出一种适用于任何基体区域形状和骨料形态的算法,可以快速完成骨料投放过程中骨料与基体的位置关系判断以及骨料与骨料之间的侵入判断。在所建模型的基础上,采用CDP(concrete damaged plasticity)模型,研究混凝土静态下的应力-应变关系与细观破坏特征,进一步验证该模型在数值模拟混凝土力学性能方面的可靠性,对于分析不同荷载作用下混凝土的失效机理具有重要意义。 展开更多
关键词 多边形骨料 细观随机模型 布尔运算 CDP模型 数值模拟
原文传递
高温感知非晶SiCN陶瓷的微纳力学特性及压阻行为
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作者 魏浩冉 白誉杰 +1 位作者 牛家宏 杨强 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第8期1016-1026,共11页
数字孪生技术通过构建高精度虚拟模型,结合实时数据获取和仿真分析,在高温热端部件的设计、运行和维护过程中具有重要意义.耐高温、高灵敏度、高稳定性的传感器是数据获取并提供高温部件运行状态精准映射的关键.该文以PSN1型聚硅氮烷为... 数字孪生技术通过构建高精度虚拟模型,结合实时数据获取和仿真分析,在高温热端部件的设计、运行和维护过程中具有重要意义.耐高温、高灵敏度、高稳定性的传感器是数据获取并提供高温部件运行状态精准映射的关键.该文以PSN1型聚硅氮烷为前驱体,采用液态模塑成型方法制备致密非晶SiCN陶瓷,并系统研究了热解温度对其微观结构演化以及微纳力学性能、压阻特性的影响.研究表明,随着热解温度的升高,非晶SiCN的密度以及结构中自由碳相的有序度逐渐增加.在1000~1200℃热解温度范围内,密度的增加作为主导因素显著提升其弹性模量、硬度以及蠕变应力指数.当温度进一步升至1300℃,sp2自由碳结构的有序化作为主导因素,增加了非晶SiCN的变形能力,引起弹性模量、硬度和蠕变应力指数的降低.此外,自由碳导电相的有序化显著提升了非晶SiCN的电导率,经1300℃热解的非晶SiCN表现出最高的压阻系数(310~416),对应电阻值随应力变化呈先急剧下降后趋于平缓的趋势.该材料在900℃高温环境下仍具有良好的压阻性能和稳定性,表明了其在高温压力传感器领域的应用潜力. 展开更多
关键词 高温感知 非晶SiCN 纳米压痕 蠕变 压阻效应
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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
16
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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将老亮先生的力学史研究用于材料力学实验教学的探讨
17
作者 周晴雯 孙海涛 +2 位作者 申志彬 张大鹏 李道奎 《力学与实践》 2025年第2期476-479,共4页
将力学史研究中的相关案例引入材料力学实验课堂,有利于激发学生的学习兴趣,凸显力学知识的实用性和贯通性,提高教学效果。国防科技大学老亮先生是国内知名的材料力学史专家,他编著了《中国古代材料力学史》,书中既包括详实史料又具有... 将力学史研究中的相关案例引入材料力学实验课堂,有利于激发学生的学习兴趣,凸显力学知识的实用性和贯通性,提高教学效果。国防科技大学老亮先生是国内知名的材料力学史专家,他编著了《中国古代材料力学史》,书中既包括详实史料又具有现代分析,如发现了中国古代关于力与变形成正比关系(弹性定律)的记载比胡克定律早约1500年,同时还深刻全面地探讨了我国历史上力学与工程技术的密切联系。老亮先生的著作根据材料力学体系整理并评估了我国古代科技成就,这对于材料力学课程的教学具有十分重要的参考价值。本文拟探究老亮先生研究中的史例在材料力学实验课程中的应用,通过特色案例教学提升授课质量,打造精品课程。 展开更多
关键词 力学史 材料力学实验 课程案例
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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
18
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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数据驱动计算力学的煤矿采动应力场透明化技术 被引量:1
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作者 江星宇 刘千惠 +2 位作者 王守光 刘化广 贺小凡 《智能矿山》 2025年第3期44-48,共5页
煤矿开采的采动应力场变化关乎矿井安全,现有监测技术存在诸多缺陷,基于此,提出基于数据驱动力学的采动应力场重构方法,以采动应力场透明化为目标,用材料本构数据替代传统模型,减少对高质量数据的依赖。通过智能数据补全与融合算法处理... 煤矿开采的采动应力场变化关乎矿井安全,现有监测技术存在诸多缺陷,基于此,提出基于数据驱动力学的采动应力场重构方法,以采动应力场透明化为目标,用材料本构数据替代传统模型,减少对高质量数据的依赖。通过智能数据补全与融合算法处理监测数据缺失和噪音问题,并结合深度神经网络误差校正,建立智能互馈机制。经三维悬臂梁数值模拟及实际煤矿工程案例验证,该方法能有效消除数据误差和偏差,提升数据利用率与计算效率,促进智能互馈机制建立。 展开更多
关键词 深度神经网络 数据驱动 数据补全 数据缺失 计算力学 质量数据 噪音问题 误差校正
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基于双场动力学降阶模型的高效预测与最优控制 被引量:1
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作者 周文祥 罗凯 《动力学与控制学报》 2025年第11期72-80,共9页
大变形结构动力学模型常用于模拟大型化、轻量化结构的瞬态响应,但其几何非线性特征使高效而精确的建模与控制面临挑战.基于数据驱动的本征正交分解(POD)与Hellinger-Reissner变分原理,可构造大变形结构的双场动力学降阶模型.该模型引... 大变形结构动力学模型常用于模拟大型化、轻量化结构的瞬态响应,但其几何非线性特征使高效而精确的建模与控制面临挑战.基于数据驱动的本征正交分解(POD)与Hellinger-Reissner变分原理,可构造大变形结构的双场动力学降阶模型.该模型引入先验的应力信息,并将位移基推导的刚度不变量阶数由四阶降低至三阶,由此提升了瞬态动力学降阶计算的精度与效率.在双场动力学降阶模型基础上,进一步探讨柔性结构动响应的高效预测与最优控制问题,嵌入模型预测控制框架,实现轨迹优化控制.通过细长杆系与机翼骨架两个结构算例表明,该方法在保证精度的同时显著降低了在线计算成本,相较于传统位移POD降阶方法,在精度与实时性方面均表现出更优性能,并展现出良好的模型预测控制适用性. 展开更多
关键词 双场动力学降阶 Hellinger-Reissner变分原理 几何非线性 瞬态响应 模型预测控制
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