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踝关节有限元模型的特性及临床应用 被引量：1
1
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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含“无限薄”石墨烯界面目标电磁特性分析的FDTD方法
2
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
3
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
4
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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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
5
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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光固化增材制造碳化硅陶瓷的宏观缺陷检测及分析
6
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
7
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
8
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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地铁不同类型轨道对基础变形的适应能力研究
9
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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基于弱式有限元法直流支撑电容器套管电场分析与优化设计
10
作者 程杉 陈正奇 +2 位作者 张海龙 胡今昶 王嘉成 《电力电容器与无功补偿》 2026年第1期57-65,共9页
干式直流支撑电容器套管在长期承受直流偏置与高频纹波电压作用下,易在伞裙内缘及衬圈界面等区域产生电场集中,引发局部绝缘老化,从而影响设备的长期运行可靠性。尽管其工频耐压裕度较高,但电场分布的不均匀性仍是国产化设计中的关键问... 干式直流支撑电容器套管在长期承受直流偏置与高频纹波电压作用下,易在伞裙内缘及衬圈界面等区域产生电场集中,引发局部绝缘老化,从而影响设备的长期运行可靠性。尽管其工频耐压裕度较高,但电场分布的不均匀性仍是国产化设计中的关键问题。为提高套管电场分析的精度,本文采用加权余量法弱化与有限元离散相结合的弱式求解框架,构建适用于复杂几何和多介质结构的三维静电场模型,并在高梯度区域采用局部网格加密以提升计算准确性。模型经工频耐压试验验证后用于结构优化分析。基于仿真结果提出的伞裙加深至8 mm、衬圈下部厚度增至15 mm的方案,可显著抑制局部场强并改善电场均匀性。研究结果为国产干式直流支撑电容器套管的结构设计、绝缘性能提升及工程应用提供了有效参考。 展开更多
关键词 直流支撑电容器 套管 有限元法 静电场 加权余量法 有限元离散化
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热声板叠对工作气体纵向振动固有频率影响
11
作者 汪建新 刘向斌 +1 位作者 杜志强 孟楠 《应用声学》 北大核心 2026年第1期128-134,共7页
为探索一定工作条件下在谐振腔中激发高强度声场途径,采用有限元思想建立了在板叠影响下气柱纵向振动方程和固有频率表达式。以此为基础,针对不同板叠参数对气柱纵向振动固有频率的影响情况进行深入分析发现,板叠长度、板叠中心位置以... 为探索一定工作条件下在谐振腔中激发高强度声场途径,采用有限元思想建立了在板叠影响下气柱纵向振动方程和固有频率表达式。以此为基础,针对不同板叠参数对气柱纵向振动固有频率的影响情况进行深入分析发现,板叠长度、板叠中心位置以及板叠表面温度分布均对气柱纵向振动固有频率有影响。板叠长度越长对气柱固有频率影响越显著,但是板叠中心位于谐振腔中间位置时,低温端存在一个特殊温度值T_(x),当热声制冷机制冷温度在T_(x)附近时,气柱纵向振动一阶模态频率受板叠长度影响较小。一定条件下,固有频率随板叠温度分布的变化趋势与板叠在谐振腔中的位置相关。研究结果为热声制冷机谐振腔和板叠设计提供了参考。 展开更多
关键词 热声板叠 气柱振动 固有频率 有限元
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橡胶弹簧力学模型的发展
12
作者 池茂儒 周荻 +4 位作者 代亮成 梁树林 高红星 蔡吴斌 吴兴文 《大连交通大学学报》 2026年第1期1-12,25,共13页
橡胶弹簧被广泛应用于轨道车辆的高频隔振、冲击缓解及弹性定位等关键部位,因此其力学模型对于橡胶弹簧的参数设计以及车辆运行中的动力学性能预测具有重要的意义。国内外针对橡胶弹簧等效力学模型和有限元模型,已从最初仅能简单表征静... 橡胶弹簧被广泛应用于轨道车辆的高频隔振、冲击缓解及弹性定位等关键部位,因此其力学模型对于橡胶弹簧的参数设计以及车辆运行中的动力学性能预测具有重要的意义。国内外针对橡胶弹簧等效力学模型和有限元模型,已从最初仅能简单表征静态黏弹性力学行为,发展至如今可较好地描述其随外部载荷条件变化的非线性动态特性;同时,神经网络模型也在相关研究中被逐步应用于橡胶弹簧力学特性的预测。但等效力学模型和有限元模型难以兼顾结构尺寸与非线性力学特性,而神经网络模型缺乏具体物理意义。基于此,提出有限元神经网络模型是橡胶弹簧力学模型的发展方向,该模型既能更准确地表征橡胶弹簧动态特性对车辆动力学性能的影响,也能为橡胶弹簧的研制提供指导。 展开更多
关键词 橡胶弹簧 力学模型 有限元 神经网络
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草莓无损采摘机器人末端执行器结构设计与试验
13
作者 董雅文 李铮 +1 位作者 张宝锋 宋栓军 《机械传动》 北大核心 2026年第2期175-184,共10页
【目的】针对现有草莓采摘末端执行器夹持力控制不佳、易损伤果实或抓取不牢的问题,设计一种同时夹持果实与果梗的无损采摘末端执行器,通过连杆组与扭力弹簧控制最大夹持力,避免采摘过程中果实受损。【方法】首先,建立果实夹持机构的运... 【目的】针对现有草莓采摘末端执行器夹持力控制不佳、易损伤果实或抓取不牢的问题,设计一种同时夹持果实与果梗的无损采摘末端执行器,通过连杆组与扭力弹簧控制最大夹持力,避免采摘过程中果实受损。【方法】首先,建立果实夹持机构的运动轨迹与输出力矩数学模型,设计适配的扭力弹簧参数,借助Adams软件仿真运动轨迹与接触力,利用WorkBench软件的Ls-Dyna模块分析夹持时草莓的应力与变形;其次,建立果梗夹持机构模型,求解稳定夹持与切割果梗所需的力;最后,制作样机并按果梗直径分3组开展采摘试验,对比采摘前、后果实损伤程度。【结果】结果表明,该执行器可夹持直径24~60 mm的草莓,最大接触力为0.80 N、最大应力为57 640 Pa、最大变形为0.677 mm,均在草莓耐受范围内;果梗切割最小驱动力为13.59 N,采摘成功率为95%,满足草莓无损采摘作业要求。 展开更多
关键词 草莓采摘机器人 末端执行器 结构设计 有限元软件 仿真分析
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CoCrFeNi系高熵合金尺寸效应的晶体塑性有限元分析
14
作者 陈翔 濮君冉 +3 位作者 邹维谦 高荣健 晏中华 付涛 《力学学报》 北大核心 2026年第1期124-142,共19页
高熵合金因多主元成分设计展现独特微观结构和优异力学性能,成为材料科学研究热点.晶体塑性有限元方法(CPFEM)为解析材料微观变形机制与宏观力学行为关联提供有力工具.本研究通过构建耦合晶粒尺寸效应的晶体塑性有限元模型并开发基于Aba... 高熵合金因多主元成分设计展现独特微观结构和优异力学性能,成为材料科学研究热点.晶体塑性有限元方法(CPFEM)为解析材料微观变形机制与宏观力学行为关联提供有力工具.本研究通过构建耦合晶粒尺寸效应的晶体塑性有限元模型并开发基于Abaqus的Vumat子程序,系统揭示了CoCrFeNi系高熵合金中微观结构对强塑性协同的调控机制.研究发现,构建的高熵合金晶体塑性模型可准确预测屈服强度、极限强度等关键指标,并进一步拓展到高熵合金的第二相强化,发现随着第二相体积分数的增加,屈服强度和极限强度增加,但均匀伸长率(塑性)下降;基于3D梯度微结构建模技术,本研究创新性地证实晶粒尺寸呈线性梯度分布时,材料可实现更优的强塑性匹配,进一步揭示了梯度结构通过应力分区(细晶区承载高应力、粗晶区容纳变形)实现强塑性协同,而非简单混合效应;孪晶在低应变下即参与塑性分配,高应变下呈现出显著的强化作用.研究结果不仅阐明了梯度结构和孪晶对高熵合金强塑性的调控机制,还补充了尺寸效应在微纳尺度下的作用规律,进一步丰富了高熵合金微观结构与宏观性能的关联理论. 展开更多
关键词 晶体塑性有限元 高熵合金 尺寸效应 梯度结构 孪晶
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临近基坑开挖条件下有限土体主动土压力分析
15
作者 房凯 王硕 刘念武 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期161-169,共9页
目的临近基坑同时开挖时,坑间有限土体双侧的基坑变形均会对土压力的分布产生影响,合理分析并确定其有限土压力特性已成为工程面临的重要问题。方法为了表征临近基坑开挖条件下有限土体土压力,利用离散元分析临近基坑同时开挖条件下有... 目的临近基坑同时开挖时,坑间有限土体双侧的基坑变形均会对土压力的分布产生影响,合理分析并确定其有限土压力特性已成为工程面临的重要问题。方法为了表征临近基坑开挖条件下有限土体土压力,利用离散元分析临近基坑同时开挖条件下有限土体的变形规律和临近基坑开挖对土压力发展的影响机理,通过不同区域土体单元的受力分析构建临近基坑开挖过程中有限土体主动土压力的分析模型,并对不同挡墙位移条件下有限土体土压力的发挥特性进行分析。结果结果表明,临近基坑开挖时,与单侧基坑开挖情况相比,临近基坑两侧同时开挖条件下挡墙所受有限土体土压力更小,两种情况下的土压力差值受有限土体宽高比和挡墙位移影响,有限土体宽高比越小,压力差值越大;随着挡墙位移的增加,两者土压力差值先增大后减小,当挡墙位移达到土体整体主动状极限态所需位移量的1/2时,土压力差达到最大值。结论所提方法可以较好表征临近基坑同时开挖条件下的土压力分布特征,为受两侧挡墙位移影响条件下的有限土体主动土压力计算提供理论支撑。 展开更多
关键词 主动土压力 有限土体 临近基坑 离散元方法
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表面处理含盐混凝土的氯离子扩散试验与模拟
16
作者 周欣竹 蔡泽甬 +2 位作者 荣华 郑建军 邵海鑫 《浙江工业大学学报》 北大核心 2026年第1期30-36,共7页
表面处理是提高混凝土抗氯离子侵入阻力的重要措施。深入研究表面处理混凝土的传输特性,对于表面处理在实际工程中的应用与推广尤为重要。采用试验与数值模拟相结合的方法,探究了表面处理含盐混凝土的氯离子扩散特性。针对普通混凝土、... 表面处理是提高混凝土抗氯离子侵入阻力的重要措施。深入研究表面处理混凝土的传输特性,对于表面处理在实际工程中的应用与推广尤为重要。采用试验与数值模拟相结合的方法,探究了表面处理含盐混凝土的氯离子扩散特性。针对普通混凝土、表面涂层混凝土和表面复合涂层混凝土,利用NEL法测定了表面处理层和基底混凝土的氯离子扩散系数,并简要分析了表面涂层类型和水胶比对氯离子扩散系数的影响。将3种混凝土试件分别在盐溶液中浸泡45,90,135 d后,测定其氯离子分布,进而分析表面涂层类型、水胶比和初始含盐量对氯离子质量分数的影响。在此基础上,提出了考虑表面处理层性能退化的混凝土氯离子质量分数计算的差分法。与实测数据对比验证结果表明:该有限差分法具有较高的计算精度,可以应用于表面处理混凝土结构的使用寿命估算。 展开更多
关键词 表面处理混凝土 氯离子质量分数 浸泡试验 有限差分法
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多级压裂管柱强度分析及影响规律研究
17
作者 岳欠杯 李辉 +4 位作者 许萍文 王岗 徐燕璐 景博祥 刘巨保 《机械强度》 北大核心 2026年第1期48-55,共8页
【目的】针对多级压裂过程中由封隔器系统诱发的管柱强度失效问题,开展了管柱力学行为与强度影响规律研究,以保障压裂作业安全性与管柱结构可靠性。【方法】首先,基于多级封隔器工作特性,建立了压裂管柱系统力学模型,并推导了坐封与压... 【目的】针对多级压裂过程中由封隔器系统诱发的管柱强度失效问题,开展了管柱力学行为与强度影响规律研究,以保障压裂作业安全性与管柱结构可靠性。【方法】首先,基于多级封隔器工作特性,建立了压裂管柱系统力学模型,并推导了坐封与压裂两种工况下的控制方程。其次,采用有限元方法,将封隔器位移作为压裂工况的初始边界条件。然后,考虑了封隔器滑移与固定的非确定性边界条件,构建了多级压裂管柱系统的数值计算方法。最后,以现场某口井为实例进行了计算分析。【结果】分析结果表明,随着压裂级数增加,井口轴向力与等效应力显著上升,安全系数逐步下降;压裂液流量、井口压力与砂比对管柱强度均具有显著影响,任一参数的增大均会引起轴向力增加和安全系数下降,从而加剧管柱强度失效风险,并为多级压裂管柱强度设计与安全评估提供了依据。 展开更多
关键词 有限元方法 管单元 多级压裂 管柱强度
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铝合金管混凝土短柱长期性能试验与有限元分析
18
作者 王玉银 陈学鹏 +2 位作者 张皓勃 郭云龙 耿悦 《沈阳建筑大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期1-10,共10页
铝合金管混凝土承载力高、耐久性好、外形美观,在外露结构中应用前景广阔。既往研究已证实了铝合金管混凝土作为结构构件的可行性,但未关注其收缩、徐变性能;而铝合金管刚度低于钢管,收缩徐变对该类新型组合构件力学性能的影响显著。为... 铝合金管混凝土承载力高、耐久性好、外形美观,在外露结构中应用前景广阔。既往研究已证实了铝合金管混凝土作为结构构件的可行性,但未关注其收缩、徐变性能;而铝合金管刚度低于钢管,收缩徐变对该类新型组合构件力学性能的影响显著。为此,笔者设计并开展了铝合金管混凝土短柱持荷试验;建立并验证了相应的实体有限元分析模型;系统研究了收缩徐变对铝合金管混凝土变形的影响,并与同参数钢管混凝土进行对比分析。结果表明:相比于钢管混凝土,核心混凝土收缩徐变对铝合金管混凝土变形的影响更显著,可使变形增大60%;笔者建立的实体有限元模型能够有效预测铝合金管混凝土的收缩徐变效应,预测结果与试验结果的最大误差仅为4.8%。 展开更多
关键词 铝合金管混凝土 长期性能 徐变 收缩 有限元分析
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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
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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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W型金属封严环的磨损寿命可靠性研究
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作者 何建军 肖庭熠 +3 位作者 刘豪 龚志辉 杨迪 白郑言 《兵器材料科学与工程》 北大核心 2026年第1期135-143,共9页
航空发动机金属封严环的磨损会造成发动机内部气流泄漏,影响发动机的运行效率和性能。研究实际工况下封严环的磨损机理、力学性能、磨损寿命对解决封严环的磨损失效问题具有重要意义。本文以航空发动机W型金属封严环为研究对象采用有限... 航空发动机金属封严环的磨损会造成发动机内部气流泄漏,影响发动机的运行效率和性能。研究实际工况下封严环的磨损机理、力学性能、磨损寿命对解决封严环的磨损失效问题具有重要意义。本文以航空发动机W型金属封严环为研究对象采用有限元分析方法分析了位移幅值和循环次数与封严环磨损之间的非线性关系,研究了其在服役过程中的磨损以及寿命可靠性分布。结果表明:在可靠度低于90%时不同位移幅值的磨损失效深度平均值为0.023 4 mm,与封严环的最大允许磨损深度设计准则对比误差为6.3%。研究表明,本文所建立的磨损寿命可靠性模型可较准确地评估封严环磨损情况。 展开更多
关键词 W型金属封严环 微动磨损 磨损寿命 有限元
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