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踝关节有限元模型的特性及临床应用 被引量:1
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作者 张楠 孟庆华 鲍春雨 《中国组织工程研究》 北大核心 2026年第9期2343-2349,共7页
背景:踝关节是人体中最复杂的关节之一,包括腓骨、胫骨及距骨等骨性结构,以及韧带、肌肉和肌腱等软组织。有限元模型作为一种重要的工程分析技术,已广泛应用于生物工程研究的各个领域。然而,很少有文献介绍踝关节有限元模型的每个解剖... 背景:踝关节是人体中最复杂的关节之一,包括腓骨、胫骨及距骨等骨性结构,以及韧带、肌肉和肌腱等软组织。有限元模型作为一种重要的工程分析技术,已广泛应用于生物工程研究的各个领域。然而,很少有文献介绍踝关节有限元模型的每个解剖结构应选择什么样的材料性能,以满足不同的研究目的。目的:在前人踝关节有限元研究的基础上,总结踝关节有限元模型建模方法、材料特性、模型验证以及临床和康复应用。方法:检索PubMed数据库、中国知网,检索时限为2000-2024年,英文检索词为“ankle joint,finite elements,material selection,ligament injury,osteoarthritis等”;中文检索词为“踝关节,有限元,材料选择,韧带损伤,骨关节炎等”,对入选的71篇文献进行归纳总结。结果与结论:①踝关节结构复杂,准确的解剖结构和材料是建立仿真模型的基础;②踝关节的有限元建模可以深入了解踝关节的生物力学特性,开发新的置入材料,预测踝关节疾病,改进手术技术,并指导康复锻炼;③过去的研究大多没有考虑体温和关节液对模型的影响,未来需要解决这个问题;此外,踝关节作为下肢重要的负重关节,还可以进行屈曲、伸展和旋转活动,踝关节有限元模型模拟复杂运动将是未来研究的重点。 展开更多
关键词 踝关节 有限元 生物力学 材料选择 韧带损伤 骨关节炎
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滩涂区超大口径柔性管道数字孪生监测技术体系研究与应用 被引量:1
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作者 赵程 李杨 +4 位作者 孔维耀 孔庆钊 熊冰 桑笑晗 李颖 《工程力学》 北大核心 2026年第3期110-122,共13页
大型管道工程一直都是城市的生命线工程,针对大型管道工程的健康监测问题一直都是研究的热点。该文结合“数字孪生”技术和超大口径柔性玻璃钢夹砂管道在不稳定滩涂地质区域施工应用的案例,研发了一套基于物联网系统和虚拟仿真模拟技术... 大型管道工程一直都是城市的生命线工程,针对大型管道工程的健康监测问题一直都是研究的热点。该文结合“数字孪生”技术和超大口径柔性玻璃钢夹砂管道在不稳定滩涂地质区域施工应用的案例,研发了一套基于物联网系统和虚拟仿真模拟技术的全天候自动化管道安全监测技术体系,该技术体系通过对有限的传感器数据与数字孪生技术相结合,可实现对管道工程全局安全状态的实时监测分析。该文详细介绍了该监测体系的基本工作原理、组成架构、搭建实施过程和监测效果评价等情况。实际工程应用效果表明:该监测体系通过将各类传感器数据与仿真计算模型相结合,可实时、自动分析计算管道在施工和正常运行期间的内力和变形情况,有效反应管道的内力、形变和沉降等基本安全状态;在地质不稳定的滩涂区建设超大口径柔性管道工程,管槽的基础形式对于管道后续的受力和变形情况至关重要。 展开更多
关键词 数字孪生 管道工程 健康监测 有限元 力学性能 设计方法
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重型货车撞击公路护栏动态响应及损伤研究
3
作者 潘晋 黄涛 许明财 《振动与冲击》 北大核心 2026年第5期237-246,共10页
在高速公路下穿铁路桥梁的路段,公路护栏的主要作用是防止失控车辆直接撞击桥墩,以保障铁路桥梁的安全。为评估SS级护栏抵御重型货车撞击及其防翻能力,采用有限元方法模拟分析不同货车与护栏类型的碰撞过程,系统分析了碰撞速度、车辆质... 在高速公路下穿铁路桥梁的路段,公路护栏的主要作用是防止失控车辆直接撞击桥墩,以保障铁路桥梁的安全。为评估SS级护栏抵御重型货车撞击及其防翻能力,采用有限元方法模拟分析不同货车与护栏类型的碰撞过程,系统分析了碰撞速度、车辆质量与配载重心高度以及护栏类型对货车翻越行为的影响。仿真结果表明:平头货车在与混凝土护栏碰撞时更易发生侧翻,且其风险随着货车质量、配载重心高度和初始速度增加而上升。大型货车会穿过SS级波纹形护栏,此时立交桥桥墩需要考虑车辆撞击的风险,设置防车撞装置。研究结论可为公路护栏设计及立交桥桥墩防护提供参考。 展开更多
关键词 汽车 护栏 碰撞 有限元法 桥梁
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含“无限薄”石墨烯界面目标电磁特性分析的FDTD方法
4
作者 王飞 魏兵 李林茜 《物理学报》 北大核心 2026年第3期142-150,共9页
应用时域有限差分(finite-difference time-domain, FDTD)方法分析目标电磁特性时,需要对目标进行空间离散.当宏观电磁目标包含“无限薄”石墨烯界面时,该界面不能进行纵向剖分,同时界面上存在面电流,使界面上的切向电场不能采用常规方... 应用时域有限差分(finite-difference time-domain, FDTD)方法分析目标电磁特性时,需要对目标进行空间离散.当宏观电磁目标包含“无限薄”石墨烯界面时,该界面不能进行纵向剖分,同时界面上存在面电流,使界面上的切向电场不能采用常规方法计算.对于含不可纵向剖分石墨烯界面的电磁目标,提出一种等效源电流(equivalent source current, ESC)-时域有限差分方法.将石墨烯界面上的面电流等效为源体电流,从而采用有源Maxwell方程,然后通过中间变量并结合处理色散介质问题的移位算子方法,得到石墨烯界面上切向电场的迭代计算式,最终实现含“无限薄”石墨烯界面目标的FDTD计算.多个算例的计算结果都和解析结果有很高的吻合度,表明该方法是正确有效的.本文方法可以推广应用于含“无限薄”导电色散界面目标电磁特性的数值分析. 展开更多
关键词 石墨烯 时域有限差分 电磁特性
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船舶上层建筑整体吊装吊排布置设计方案
5
作者 徐双喜 王啸雨 +3 位作者 张艳辉 黄迎春 谌伟 吴轶钢 《船海工程》 北大核心 2026年第1期155-160,共6页
采用上层建筑整体吊装工艺,当沿船长方向布设吊排时,缆索的横向力会使吊根部产生附加应力,为减小吊排所受横向力,保证起吊安全,需合理布设吊排。运用MSC.Patran/Nastran对某型原油船上层建筑进行吊装强度计算,分析吊排根部应力状态,提出... 采用上层建筑整体吊装工艺,当沿船长方向布设吊排时,缆索的横向力会使吊根部产生附加应力,为减小吊排所受横向力,保证起吊安全,需合理布设吊排。运用MSC.Patran/Nastran对某型原油船上层建筑进行吊装强度计算,分析吊排根部应力状态,提出3种不同的起吊方式,即加装分配梁、将吊排沿受力方向倾斜、将吊排布置变为沿船宽方向布置。3种起吊方式吊排根部均未出现应力集中,解决了吊排根部应力过大的问题。当起吊横向载荷较大时,可将吊排设置方向变为沿船宽方向横向布置,可以有效降低吊排根部应力集中问题。 展开更多
关键词 上层建筑吊装 有限元计算 吊排分布
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高阶精度有限差分格式的全局守恒特性初探
6
作者 闵耀兵 谢宁 +2 位作者 马燕凯 燕振国 邓小刚 《空气动力学学报》 北大核心 2026年第1期19-29,共11页
高阶精度有限差分格式的守恒特性一直都饱受质疑,这限制了其在复杂工程问题中的应用。基于对称守恒网格导数方法(symmetric conservation metric method,SCMM)的高阶精度WCNS(weighted compact nonlinear schemes)格式,具有与有限体积... 高阶精度有限差分格式的守恒特性一直都饱受质疑,这限制了其在复杂工程问题中的应用。基于对称守恒网格导数方法(symmetric conservation metric method,SCMM)的高阶精度WCNS(weighted compact nonlinear schemes)格式,具有与有限体积方法相媲美的几何守恒特性,但其全局守恒特性问题却未能彻底解决。本文基于等距网格上的全场一致高阶精度WCNS格式,将整个计算区域内所有求解点上的积分权值作为未知量,以满足全局守恒为条件,直接数值解出所有求解点上的积分权值,并结合理论分析给出积分权值应该满足的4个约束条件,然后通过针对性的数值实验分别验证了4个约束条件的合理性,并进一步研究了全局守恒特性对高阶精度差分格式模拟结果的影响。研究结果可用于指导适用于工程实际问题模拟高阶精度边界差分格式和对应的数值积分方法的设计。 展开更多
关键词 高阶精度差分格式 WCNS格式 全局守恒特性 一致高阶精度差分格式 有限差分格式
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底框砌体半废墟结构救生通道安全性评估的数值模拟研究
7
作者 杨永强 许德峰 +2 位作者 戴君武 呼天宇 赵怀祥 《地震工程与工程振动》 北大核心 2026年第2期132-143,共12页
在地震救援过程中,营救被困人员往往依赖于在建筑的半废墟结构中构建救生通道。然而,强余震作用使这些通道易发生二次倒塌,对救援人员及被困者的生命安全构成严重威胁。本文以强震作用下易受损的底框砌体结构为研究对象,提出了一种结合... 在地震救援过程中,营救被困人员往往依赖于在建筑的半废墟结构中构建救生通道。然而,强余震作用使这些通道易发生二次倒塌,对救援人员及被困者的生命安全构成严重威胁。本文以强震作用下易受损的底框砌体结构为研究对象,提出了一种结合有限元法与有限离散元法(finite element-finite discrete element method,FE-FDEM)的数值模拟方法,利用LS-DYNA程序的重启动功能,实现了对底框半废墟结构救生通道的精确构建。此外,本文还建立了针对底框砌体废墟结构二次倒塌的安全性评价指标,并对2008年汶川地震中的实际底框砌体半废墟结构救生通道在余震条件下进行了安全性评估。研究结果表明,该数值模拟方法能够有效重构底框砌体废墟结构中的救生通道;在黄金救援72 h后,当主震震级大于7.0级时,底框砌体半废墟结构救生通道的二次倒塌概率增长趋于平稳;而在黄金救援72 h内,当主震震级大于等于7.5级时,救生通道的二次倒塌概率呈现显著的指数增长趋势。 展开更多
关键词 地震救援 底框砌体半废墟结构 有限元法与有限离散元法 救生通道 安全性评估
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一种隐式稳定节点光滑有限元分解ALE法及其在大变形分析中的应用
8
作者 陈曦 吕彦楠 +3 位作者 于玉贞 崔柳生 许哲 郭菁 《岩土工程学报》 北大核心 2026年第2期250-258,共9页
岩土工程常涉及土体大变形问题,采用基于小变形假设的有限元法对其进行分析会产生较大计算误差或因网格畸变而导致计算中断。分解任意拉格朗日-欧拉(ALE)法将网格变形与材料变形分离,分别执行更新拉格朗日(UL)步与欧拉步以便克服网格畸... 岩土工程常涉及土体大变形问题,采用基于小变形假设的有限元法对其进行分析会产生较大计算误差或因网格畸变而导致计算中断。分解任意拉格朗日-欧拉(ALE)法将网格变形与材料变形分离,分别执行更新拉格朗日(UL)步与欧拉步以便克服网格畸变引起的计算精度降低或计算中断问题。将稳定节点光滑有限元(NsFEMstab)法与ALE法相结合,提出一种新的NsFEMstab-ALE法,并提出一种用于网格自适应调整策略的动态布点法。以刚性基础地基大变形问题为例,对NsFEMstab-ALE进行检验,数值结果表明:①基于网格自适应调整策略的动态布点法能够有效解决大变形引起的网格畸变问题,实现网格疏密平滑过渡,确保大变形模拟过程中整个网格单元具有良好质量;②应用NsFEMstab-ALE法时,能够获得与参考文献相符的荷载-位移响应曲线以及合理的等效塑性应变云图和网格变形图。 展开更多
关键词 土体大变形 稳定节点光滑有限元法 隐式有限元框架 自适应网格重划分 任意拉格朗日-欧拉法
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变分数阶混沌系统有限时间自适应滑模同步
9
作者 毛北行 张伟 +2 位作者 王东晓 焦建锋 陈灿 《中山大学学报(自然科学版)(中英文)》 北大核心 2026年第2期136-143,共8页
研究降控制器变分数阶三阶三次混沌系统同步问题,利用变分数阶稳定性理论及有限时间自适应滑模同步相关结论,设计滑模函数与变分数阶自适应律,获得系统有限时间滑模同步的条件,针对三阶系统只需要设计2个控制器就能在有限时间内使变分... 研究降控制器变分数阶三阶三次混沌系统同步问题,利用变分数阶稳定性理论及有限时间自适应滑模同步相关结论,设计滑模函数与变分数阶自适应律,获得系统有限时间滑模同步的条件,针对三阶系统只需要设计2个控制器就能在有限时间内使变分数阶三阶三次混沌系统主从系统取得自适应滑模同步,从而减少了控制器个数,利用仿真算例检验结论的正确性. 展开更多
关键词 滑模 变分数阶 有限时间 混沌系统
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激光熔覆316L粉末熔池热-流动态演化及微观组织研究
10
作者 门秀花 宋宝强 +5 位作者 潘永智 张鹏 庄奇凯 付秀丽 蒋振峰 李明俣 《表面技术》 北大核心 2026年第6期79-94,共16页
目的挖掘激光熔覆过程中熔池内瞬态热流动力的演化行为,是提升修复再制造部件微观结构及其力学性能的关键所在。方法对轮胎模具钢(AISI1045)基体激光熔覆316L粉末,探究基体与粉末交互的热-流-固熔覆工艺特性,重点研究了激光能量吸收、... 目的挖掘激光熔覆过程中熔池内瞬态热流动力的演化行为,是提升修复再制造部件微观结构及其力学性能的关键所在。方法对轮胎模具钢(AISI1045)基体激光熔覆316L粉末,探究基体与粉末交互的热-流-固熔覆工艺特性,重点研究了激光能量吸收、熔池形成及微观演变的动态物理历程,构建了能量源角度(激光功率)影响下瞬态尺度下熔池形成的数值分析模型。基于表观热容方法(CALPHAD)相图计算得出基体和粉体颗粒热物理性质,利用任意拉格朗日-欧拉(ALE)动网格法实现了熔池气/液自由表面的热流动态追踪模拟,结合试验验证了温度梯度(G)和凝固速率(S)对熔池凝固微观组织形貌与枝晶尺度的合理预测。结果熔池内马兰戈尼效应会促进热量从中心向边界扩散,激光功率从800 W增加到1200 W,会显著增强熔池流速和熔池宽度方向的质量热传递,熔池宽度和深度显著增大,峰值温度变化幅度超过15%,熔体流速可达0.5 m/s,且基材熔化比率与激光功率成正比,导致稀释率D在0.35~0.50。瞬态热对流引起枝晶生长速率分布不均,冷却速率(G·S)自熔覆层剖面从上到下逐渐增加,枝晶间距显著减小,凝固组织逐渐向等轴晶转变。结论提出的热输入驱动多场热-流耦合分析方法能够为熔覆层不同区域热流梯度演变及微观组织形成提供预测分析。 展开更多
关键词 激光熔覆 熔池演化 热流动力学 有限元模拟 微观组织
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追尾碰撞中头枕倾角对乘员颈部损伤的影响
11
作者 崔世海 丁琦 +2 位作者 李海岩 贺丽娟 吕文乐 《中国医学物理学杂志》 2026年第3期364-371,共8页
目的:探究汽车追尾碰撞时头枕倾角对乘员头颈部运动学和生物力学响应的影响。方法:通过构建头颈部有限元模型,结合C-NCAP(2024版)鞭打试验工况,设置不同头枕倾角(100°~150°)时头颈部的追尾碰撞仿真试验,分析不同头枕倾角时乘... 目的:探究汽车追尾碰撞时头枕倾角对乘员头颈部运动学和生物力学响应的影响。方法:通过构建头颈部有限元模型,结合C-NCAP(2024版)鞭打试验工况,设置不同头枕倾角(100°~150°)时头颈部的追尾碰撞仿真试验,分析不同头枕倾角时乘员颈部的生物力学响应和运动学响应,如全颈椎(C1~C7)剪切力、轴向力、弯矩、上下颈椎相对速度与加速度、颈部组织应力分布以及颈部的NIC和Nkm等指标,揭示不同头部倾角时乘员颈部的损伤特征与机理。结果:随着头枕倾角的增大,上下颈椎相对速度和加速度降低,颈部屈伸角度逐渐减小,颈部损伤指标NIC降低,Nkm呈增-减-增趋势,而颈部椎骨、脊髓等的应力以及不同韧带等的应变指标呈现复杂的变化趋势;当头枕倾角在120°~130°时,颈椎所受剪切力和弯矩有所增加,其颈椎和脊髓的应力也出现明显峰值波动。结论:座椅头枕倾角变化对颈部损伤影响具有复杂性,研究其损伤时应结合应力应变指标和NIC、Nkm等指标综合考虑。在倾角约120°时应考虑合理头枕设计以缓解颈部受力。该研究为头枕设计优化、提升车辆安全性能以及相关安全法规的完善提供基础。 展开更多
关键词 头颈部有限元模型 头枕倾角 颈部损伤 有限元分析 追尾碰撞
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火灾爆炸耦合作用下悬索桥动力响应分析
12
作者 田力 夏立鹏 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2026年第3期261-272,共12页
为研究悬索桥在火灾爆炸耦合作用下的破坏倒塌机理,利用显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA平台,建立了包含钢桥塔等主要构件的悬索桥精细化三维有限元模型.首先,利用火灾分析软件FDS建立悬索桥上油罐车火灾热分析模型,得到温度随空间的变... 为研究悬索桥在火灾爆炸耦合作用下的破坏倒塌机理,利用显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA平台,建立了包含钢桥塔等主要构件的悬索桥精细化三维有限元模型.首先,利用火灾分析软件FDS建立悬索桥上油罐车火灾热分析模型,得到温度随空间的变化特征.其次,利用LS-DYNA有限元软件进行热-结构耦合分析,研究悬索桥桥塔附近在火灾单独作用下的温度分布特征和结构响应.再次,采用对材料属性进行相应折减的方式来模拟高温对材料强度的折减,探究了悬索桥桥塔附近火灾爆炸耦合作用下关键构件的损伤及其倒塌过程.最后,对悬索桥跨中火灾作用下的倒塌过程展开研究.结果表明:桥塔受火面的温度受火灾影响最大,桥塔温度沿高度方向存在明显的温度梯度,钢箱梁因桥面铺装的作用,温度升高不明显;桥塔及钢箱梁因热膨胀效应引起的应力增长较大,不可忽略;桥塔因受火面热膨胀效应影响产生偏离受火面的位移;随着火灾持续时间延长或爆炸冲击强度增大,桥塔结构的损伤程度呈现显著加剧,在火灾初期损伤大小主要由爆炸当量控制;桥塔附近损伤是高温及爆炸共同作用的结果,单一作用对其影响较小;跨中仅在火灾作用的工况下发生倒塌. 展开更多
关键词 火灾 爆炸 悬索桥 有限元分析 连续倒塌
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基于SPMT的大吨位门式起重机结构设计分析
13
作者 杨风艳 李豪 +2 位作者 徐学军 刘莎莎 张恒佳 《中国工程机械学报》 北大核心 2026年第1期85-89,127,共6页
为了同时满足门式起重机1500 t吊装和带载自由行走的双重需求,设计了一种基于SPMT的大吨位门式起重机。该设备主要由两部分组成:SPMT运输车组和双主梁门式起重机。其工作原理为:在底座的支撑作用下,能够进行1500 t的静止吊装作业;当通过... 为了同时满足门式起重机1500 t吊装和带载自由行走的双重需求,设计了一种基于SPMT的大吨位门式起重机。该设备主要由两部分组成:SPMT运输车组和双主梁门式起重机。其工作原理为:在底座的支撑作用下,能够进行1500 t的静止吊装作业;当通过SPMT运输车组进行支撑时,则可以实现带载自由移动运输。通过理论分析和有限元方法相结合,全面计算了不同工况下SPMT运输车的轴载和静态稳定角,同时对整机结构在多种工况下进行了强度和刚度的校核分析,确保了设备在各种操作条件下的可靠性和安全性。分析结果表明:该起重机结构的设计参数、强度和刚度特性均符合工程要求,验证了其合理性与可靠性。同时,基于SPMT运输车的承载性能,研究确定了不同吊载工况下的极限偏移范围。该研究成果可为采用SPMT车组作为承载平台的重型起重机结构设计提供理论依据、技术参考和优化方向,对同类设备的研发具有指导意义。 展开更多
关键词 SPMT运输车 门式起重机 结构 有限元分析
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光固化增材制造碳化硅陶瓷的宏观缺陷检测及分析
14
作者 杨晓 申笑天 +3 位作者 杨勇 佘玉龙 刘学建 黄政仁 《航空材料学报》 北大核心 2026年第1期121-129,共9页
增材制造工艺解决了传统陶瓷制备工艺难以实现的复杂镂空结构的成形问题,能够实现更复杂的结构、更优异的设计,但是打印过程中缺陷难以避免。本工作以光固化增材制造的大口径碳化硅陶瓷为例,采用工业CT无损检测手段对部件出现的裂纹等... 增材制造工艺解决了传统陶瓷制备工艺难以实现的复杂镂空结构的成形问题,能够实现更复杂的结构、更优异的设计,但是打印过程中缺陷难以避免。本工作以光固化增材制造的大口径碳化硅陶瓷为例,采用工业CT无损检测手段对部件出现的裂纹等宏观缺陷进行观察,分析光固化打印碳化硅陶瓷部件宏观裂纹的起始和扩展过程。结果表明,部件中的裂纹自弯角结构、结构孔等薄弱区域起始或进一步扩展,相关位置属于薄弱区域,更容易引发应力集中导致裂纹的产生;此处的打印及残粉处理应重点优化。通过结构优化、打印速率等工艺优化,尤其是薄弱区域的速度梯度优化,有利于避免裂纹等缺陷的产生。 展开更多
关键词 光固化增材制造 碳化硅陶瓷 打印缺陷 有限元分析
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松辽盆地干热岩热储水力压裂参数敏感性分析
15
作者 张延军 孙铭浩 +1 位作者 于子望 刘玉龙 《郑州大学学报(工学版)》 北大核心 2026年第1期88-94,共7页
水力压裂是提取地热能的关键技术,通过提高储层岩石的渗透性来增加产热量。为此,以松辽盆地干热岩热储层为研究对象,基于ABAQUS软件建立水力压裂二维数值模型,结合正交试验法,对影响水力裂缝特性的参数进行了敏感性分析。结果表明:数值... 水力压裂是提取地热能的关键技术,通过提高储层岩石的渗透性来增加产热量。为此,以松辽盆地干热岩热储层为研究对象,基于ABAQUS软件建立水力压裂二维数值模型,结合正交试验法,对影响水力裂缝特性的参数进行了敏感性分析。结果表明:数值模拟结果相比室内试验结果的误差为2.6%,说明该模型用来研究水力压裂是准确可靠的;通过极差分析法对各参数进行敏感性分析可知,对裂缝宽度影响最大的因素是岩石弹性模量,压裂液排量的影响程度最小;对起裂压力影响最大的因素为水平应力差异系数,岩石弹性模量的影响程度最小。研究结果可以为松辽盆地干热岩储层水力压裂施工提供一定的指导。 展开更多
关键词 干热岩 水力压裂 数值模拟 敏感性分析 有限元
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基于Chebyshev多项式和有限质点法的Bennett机构动力响应不确定性分析
16
作者 郑延丰 李思远 +1 位作者 杨超 罗尧治 《工程力学》 北大核心 2026年第3期21-30,55,共11页
Bennett机构在建筑、航天、机械等领域有广阔的应用前景。在实际应用中机构参数等具有不确定性,需要在动力分析中考虑其影响。该文提出了一种基于Chebyshev多项式和有限质点法的Bennett机构动力响应不确定性分析方法。介绍了Bennett机... Bennett机构在建筑、航天、机械等领域有广阔的应用前景。在实际应用中机构参数等具有不确定性,需要在动力分析中考虑其影响。该文提出了一种基于Chebyshev多项式和有限质点法的Bennett机构动力响应不确定性分析方法。介绍了Bennett机构的有限质点法建模及分析方法;引入Chebyshev多项式,建立机构参数与动力响应之间的关系,并通过区间运算得到系统动态响应的边界,提出了一种易与有限质点法结合的不确定性分析非侵入式算法;通过算例验证了方法的有效性,并开展了Bennett机构动力响应不确定性分析。分析结果表明:连杆长度不确定性对机构位移和速度有较大影响,位移上下边界最大差值占确定参数模型的87.1%;连杆弹性模量不确定性对机构位移影响较小,对速度、连杆应变能影响较大,速度上下边界最大差值占确定参数模型的277.0%;同时碰撞等强外部作用会显著增强不确定性参数的影响。 展开更多
关键词 BENNETT机构 有限质点法 CHEBYSHEV多项式 不确定性 动力分析
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铰链分布数量对机械弹性车轮力学特性的影响
17
作者 林棻 朱晓龙 +2 位作者 赵又群 刘轩江 臧利国 《机械工程学报》 北大核心 2026年第2期344-353,共10页
机械弹性车轮作为一种新型的非充气车轮,具有抗扎、防爆、缓冲减振等优点。由于机械弹性车轮采用独特的悬浮式承载方式,铰链分布数量对车轮的力学特性有着重要影响。基于有限元法建立机械弹性车轮有限元模型,通过负荷特性试验验证了模... 机械弹性车轮作为一种新型的非充气车轮,具有抗扎、防爆、缓冲减振等优点。由于机械弹性车轮采用独特的悬浮式承载方式,铰链分布数量对车轮的力学特性有着重要影响。基于有限元法建立机械弹性车轮有限元模型,通过负荷特性试验验证了模型的有效性。设置多种仿真工况对四种不同铰链分布数量的机械弹性车轮的垂向刚度、侧向刚度和接地特性进行分析,并通过轮胎力学特性试验台对四种不同铰链分布数量的车轮样机进行了力学特性试验。通过仿真进一步分析了铰链分布数量对匹配机械弹性车轮的整车平顺性的影响。结果表明,仿真数据与试验数据具有良好的一致性。随着铰链分布数量的增加,机械弹性车轮的垂向刚度、侧向刚度、接地印迹宽度和最大接地压力均有不同程度的增加,接地印迹长度和接地印迹面积逐渐下降,匹配机械弹性车轮的整车平顺性变差。研究结果为机械弹性车轮的结构优化设计提供了参考。 展开更多
关键词 机械弹性车轮 轮胎力学特性 有限元分析 台架试验
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地铁曲线轨道钢轨波磨黏滑机制的振动特性
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作者 王志强 豆硕 刘鹏飞 《科学技术与工程》 北大核心 2026年第9期3771-3777,共7页
为研究地铁线路钢轨波磨黏滑机制的波长固定条件,从频域方面分析了系统振动特征与钢轨波磨的关系。以钢弹簧浮置板曲线轨道上的外轨波磨为研究对象,利用有限元方法,构建了车辆-轨道耦合三维实体数值模型,并探讨了轮轨系统黏滑振动对钢... 为研究地铁线路钢轨波磨黏滑机制的波长固定条件,从频域方面分析了系统振动特征与钢轨波磨的关系。以钢弹簧浮置板曲线轨道上的外轨波磨为研究对象,利用有限元方法,构建了车辆-轨道耦合三维实体数值模型,并探讨了轮轨系统黏滑振动对钢轨波磨的影响。同时,结合参数敏感性分析,给出了波磨控制的相关建议。现场调研显示,曲线轨道外轨存在显著的短波波磨,波长为42.25~50.91 mm,通过频率为437~526 Hz。数值结果表明,钢轨接触节点位移频响曲线的主要特征频率478 Hz处于实测区间钢轨波磨的通过频率437~526 Hz范围内,且对应位移幅值较大。外轨波磨的形成机制为系统特征频率478 Hz对应的导向轮对外轮横向弯曲振动诱发了外轨波磨的产生。适当地调整扣件垂向刚度和钢弹簧隔振器垂向刚度能够促使钢轨波磨特征频率趋于消失,而改变其余参数对钢轨波磨特征频率均无影响,表明适度改变扣件垂向刚度和钢弹簧隔振器垂向刚度可以有效抑制钢轨波磨发展。 展开更多
关键词 地铁 钢轨波磨 有限元方法 黏滑振动 特征频率
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地铁不同类型轨道对基础变形的适应能力研究
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作者 曾志平 齐星哲 +3 位作者 李沛成 郭骁 田春雨 吴达 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期195-206,共12页
地铁隧道的不均匀沉降会显著影响轨道结构的力学性能及运营安全。为研究在基础不均匀沉降变形作用下地铁不同类型轨道的变形特性以及其对基础不均匀沉降变形的适应能力,本文以我国地铁常用的4种轨道结构(即普通整体道床轨道、减振扣件... 地铁隧道的不均匀沉降会显著影响轨道结构的力学性能及运营安全。为研究在基础不均匀沉降变形作用下地铁不同类型轨道的变形特性以及其对基础不均匀沉降变形的适应能力,本文以我国地铁常用的4种轨道结构(即普通整体道床轨道、减振扣件式整体道床轨道、钢弹簧浮置板轨道和减振垫浮置板轨道)为研究对象,基于有限元法建立余弦型不均匀沉降条件下轨道系统空间分析模型,系统研究不同轨道类型对基础不均匀沉降变形的适应能力及其变形特性。研究表明:1) 4种轨道结构在基础沉降下的钢轨与道床变形曲线高度一致,沉降中心处变形最大,沉降波起止端存在局部上拱现象;2)普通整体道床轨道和减振扣件式整体道床轨道因纵向刚度较大,在沉降幅值大于20 mm和沉降波长小于10 m的条件下易发生非线性变形或上拱现象,对基础变形的适应能力较弱;相比之下,钢弹簧浮置板轨道和减振垫浮置板轨道因结构具有柔性特点,对基础变形的适应能力较强;3)钢弹簧浮置板轨道和减振垫浮置板轨道的轨道板顶面沉降值可用于判断基础沉降幅值,而对于普通整体道床轨道和减振扣件式整体道床轨道,仅能观测到道床顶面沉降值,难以准确判断沉降幅值。研究结果可为地铁轨道结构设计优化及基础变形作用下的轨道系统运营维护提供理论依据与工程参考。 展开更多
关键词 地铁 基础沉降 无砟轨道 浮置板轨道 有限元
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Mg-Y-Zn合金双辊铸轧工艺有限元模拟研究
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作者 余晖 何志鑫 +6 位作者 马翰宇 董小锐 余炜 蒋滨安 徐琼 Shin Kwang Seon 刘超 《特种铸造及有色合金》 北大核心 2026年第3期321-329,共9页
针对商用镁合金板材难成形问题,探索将双辊铸轧(Twin roll casting,TRC)应用到含长周期有序结构相(Long period stacking ordered,LPSO)的Mg-Y-Zn(WZ)合金的可行性。构建二维简化模型并采用有限元软件模拟了不同LPSO相含量合金的TRC过... 针对商用镁合金板材难成形问题,探索将双辊铸轧(Twin roll casting,TRC)应用到含长周期有序结构相(Long period stacking ordered,LPSO)的Mg-Y-Zn(WZ)合金的可行性。构建二维简化模型并采用有限元软件模拟了不同LPSO相含量合金的TRC过程。运用单因素分析和正交试验极差分析了冷却条件、轧辊转速和喷嘴温度等参数对铸轧成形性的影响。结果表明,随着Y含量增加,WZ合金凝固区间宽化,偏析倾向增大。影响WZ合金铸轧成形工艺因素由大到小依次为轧辊转速、LPSO相含量和喷嘴温度。同时,LPSO相与喷嘴温度的交互作用最为显著。随LPSO相含量增加,变形抗力提高,铸轧板材边裂严重,心部等效应变分布不均现象加剧,进一步导致开裂倾向增大。 展开更多
关键词 镁合金 双辊铸轧 有限元模拟 LPSO相 工艺优化
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