检索结果-内蒙古大学图书馆

随着以“四纵四横两网”为骨架的国家高等级航道网规划的提出,我国的航道建设迎来了新的发展机遇。在其规划中,存在着众多的山区河流,这些河流需要克服高坝渠化中高水位差的障碍,从而实现通航的目的。为了适应高坝通航的要求,诸如通航渡槽的应用也变得越来越广泛,其正常运营是我国经济可持续发展的重要保障。而船舶在进出渡槽和在渡槽航行期间,由于驾驶员操作或者其他一些不可避免的因素,船舶与渡槽侧壁发生“剐蹭”事故时有发生。同时,随着我国水运事业的快速发展,货运量、船舶运载量及吨位也逐渐增大,通航渡槽结构受到船舶撞击的概率也越来越大。因此,本文将以乌江彭水电站新建二线船闸为依托,针对该二线船闸工程中的千吨级通航渡槽结构工程,对通航渡槽结构在船舶撞击作用下的动力响应特征进行研究,为通航渡槽的合理设计提供支撑。本文的具体工作如下: (1)利用ABAQUS有限元软件建立了1000(2级的长江三峡标准散货船模型以及通航渡槽模型,并对其网格的划分精度进行了讨论。同时,本文进行了船舶撞击刚性墙的数值仿真计算,结果表明:船舶的最大撞击力与平均撞击力的比值介于1.6-1.94之间,这与部分学者得出的最大撞击力数值大概是平均撞击力数值的两倍的结论较为接近。同时,其三种等效静力荷载除在最低速度0.5 m/s下的误差超过20%外,其余工况下的误差则均控制在20%以内,本文所建立的船舶模型精度满足后续计算的要求。 (2)采用自编的Python程序实现了等效的弹簧-质量模型在渡槽槽内的批量施加,随后,对渡槽结构在EI-Centro地震波下的动力响应进行了计算,并与采用CEL方法的计算结果进行对比发现:其应力值偏差满足本文精度要求,通过采用自编的Python程序生成的弹簧-质量模型无误且其在精度上与CEL方法接近。同时,本文通过对渡槽结构在考虑有水和无水条件下的自振特性和动力响应进行分析发现:考虑有水条件下渡槽结构的自振频率小于无水条件,并且,其随着水深的增大而减小。而渡槽结构在受到横向冲击荷载时,对于考虑有水和无水条件下,作用在其结构上的应力响应和位移响应也有所不同。因此,本文拟采用等效的弹簧-质量模型用于模拟后续计算中渡槽槽内的动水压力。 (3)设计了横向冲击荷载下渡槽结构动力响应的试验研究,并与有限元计算结果进行比较。可以发现:各个工况下不同测点处的动力响应值在试验结果与有限元结果中的变化趋势基本一致,其误差值满足本文所需的精度要求,从而验证了本文所采用的建模方法以及各项输入参数的正确性。 (4)研究了72种工况下作用于渡槽结构上的动力响应。可以发现:所涉及的船舶撞击工况绝大部分为非弹性碰撞,其碰撞曲线可大致分为弹性阶段、屈服强化阶段、屈服失稳阶段、塑性变形阶段以及卸载阶段等五部分。并且,其撞击力峰值与船舶的撞击速度,碰撞角度(<45°)成正比,其中,针对不同速度下的等效撞击力,本文采用直线方程对其进行拟合,并与国内外现行主流的规范公式进行了比较发现,其拟合的结果更接近于JTG和铁路规范公式。而其撞击力峰值则与中心截面的距离成反比,同样,该值也随着槽内水深的增加而略有减小。同时,本文分别对55m和16m两种不同槽内净宽设计方案下的通航渡槽结构进行了研究,可以发现:由于不同设计方案下其结构刚度的不同,方案一下作用于渡槽结构上的撞击力峰值大于方案四。 (5)分析了通航渡槽结构上的等效应力和位移响应分布特性。可以发现:作用于渡槽结构上的等效应力分布和位移响应范围均随着船舶撞击的持续而逐渐扩大并向四周传递,其中,等效应力分布以三角形和梯形为主,而位移分布则呈现出以撞击点为中心的同心圆,并且,该同心圆上各个圆环的曲率与离撞击点的距离成反比。同时,随着船舶撞击速度和碰撞角度的增加(<45°),位于同一响应区间内的等效应力和位移分布范围以及其响应极值均有所增大。而在不同的撞击位置下,渡槽结构在同一响应区间内的等效应力分布和位移范围以及其动力响应极值则随着与渡槽中心截面距离的增大而减小。

关键词：通航渡槽 ABAQUS 弹簧-质量模型 Python 动力响应

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弹簧-质量系统中的高阶拓扑绝缘体

弹簧-质量系统中的高阶拓扑绝缘体

引用

作者：张超华南理工大学

学位级别：硕士

在过去的几十年里,拓扑绝缘体得到了迅速的发展,其表现出鲁棒性的电子传输和免疫后向散射的特性。一般来说,d维的拓扑绝缘体具有d维有隙体态和(d-1)维的无隙边界态。近年来,高阶拓扑绝缘体的概念受到了广泛的关注。在高阶拓扑绝缘体中,... 详细信息

在过去的几十年里,拓扑绝缘体得到了迅速的发展,其表现出鲁棒性的电子传输和免疫后向散射的特性。一般来说,d维的拓扑绝缘体具有d维有隙体态和(d-1)维的无隙边界态。近年来,高阶拓扑绝缘体的概念受到了广泛的关注。在高阶拓扑绝缘体中,d维拓扑绝缘体除了常规的(d-1)维边缘态外,还可能具有(d-n)维的边界态。首次在二维中提出二阶高阶拓扑绝缘体时,角态的出现是由具有负号的有效跳变项所实现的量子化体四极矩的结果。与此同时,随着对Su-Schrieffer-Heeger(SSH)模型研究的深入,人们发现将SSH模型推广到二维也可以实现高阶拓扑绝缘体,此时角态的出现来源于非零边缘偶极化,这在多极体极化和负耦合不存在或难以实现的情况下非常有用。在晶体中,所有原子都围绕它们的平衡位置振动。计算振动频率和模态是固体物理中的一个重要课题,在固体物理中,各种性质如比热、热膨胀系数和弹性常数都是由晶格振动决定的。在经典力学的框架中,晶格动力学可以通过牛顿原子方程来处理。考虑到其简单性、逻辑性和启发式潜力,弹簧-质量模型在拓扑物理从量子力学领域转移到经典力学系统方面具有根本意义。在我们的论文中,我们提出了一个二维方形晶格弹簧-质量模型,其中最近邻格点之间的恢复力可以由纵向或横向振动诱导。我们发现在拓扑非平庸晶格与平庸晶格的连接处的界面上存在边缘态,而且在我们的模型中实现了两种不同类型的角态。此外,我们提出的弹簧-质量模型有很多自由度,包括纵向和横向弹簧常数以及每个粒子的质量。结果表明,通过对弹性参数和惯性参数进行微调,可以实现具有灵活空间分布的边缘态和角态。而且许多有趣的拓扑模式,如沿4、2或只有1条边的边缘态,以及围绕4、2或1个角的二阶角态,都在我们的模型中得到了明确的证明。我们的工作提供了一个易于调整的平台来实现高阶拓扑绝缘体,这在多极体极化和负耦合不存在或难以实现时是非常有用的。此外,由牛顿定律控制的经典弹簧-质量模型也具有良好的可控性和可行的实验可实施性。

关键词：拓扑绝缘体高阶拓扑绝缘体 SSH 弹簧-质量模型

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铁路罐车流固耦合动力学仿真与算法研究

铁路罐车流固耦合动力学仿真与算法研究

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作者：曹玉梦同济大学

学位级别：硕士

铁路罐车在铁路货运中具有十分重要的地位，尤其是油料和液体化工品的运输离不开铁路罐车运载。对于罐车的研究计算多局限于多刚体系统动力学方面，但随着货车提速，罐体储液容器受到的动载荷作用不容忽略。罐车的流固耦合振动会导致车... 详细信息

铁路罐车在铁路货运中具有十分重要的地位，尤其是油料和液体化工品的运输离不开铁路罐车运载。对于罐车的研究计算多局限于多刚体系统动力学方面，但随着货车提速，罐体储液容器受到的动载荷作用不容忽略。罐车的流固耦合振动会导致车辆系统的动力不稳定，影响其安全性能。因此，有必要对液体晃动和车辆结构的耦合振动问题进行深一步的研究。　　对罐车流固耦合振动问题的研究有两种思路，一种是将流体的影响近似为弹性振动加入动力学仿真模型中，比如弹簧质量系统或单摆系统，来近似实现流体和结构的耦合分析。等效力学模型方法适用于液体小幅线性晃动，其优点是流固耦合模型建立较为简单应用方便，缺点是不能反映流固耦合的细节物理量，与实际流场与结构的耦合有一定区别。另一种是多场耦合的联合仿真方法：基于ANSYS/FLUENT有限元方法的流体域求解、基于UniversalMechanism多系统动力学软件的固体域求解、有限元网格运动以及流固数据传输。最终实现对罐车系统流固耦合动力学的精确仿真。　　本文首先建立了罐车中液体晃动的等效力学模型，对比分析了弹簧质量块模型、单摆模型与刚体模型三种力学模型。通过在UM中对罐车运行安全性分析表明液体晃动加剧了罐车横向振动，车辆曲线通过和道岔通过性能变差。同时表明不考虑液体晃动的刚体模型不能对罐车运行安全性进行准确分析，特别是当充液比较小时，液体晃动的影响不可忽略。另外，对单罐车和列车(3罐车)在曲线上的碰撞安全性进行了动力学仿真分析。　　对G70罐车的1∶5车辆模型开展模态识别试验，利用随机减量技术和小波分析方法识别出空载罐车的频率和阻尼比。实验结果和模型仿真结果较为相近，验证了罐车UM动力学仿真模型正确性。在FLUENT中对罐体进行有限元模态分析，通过对比空载、80%充液、满载三种状态的罐体模态结果得出储液罐体的固有频率随着充液容积的变大而降低，和空载状态的罐体相比，罐内液体使得流固耦合系统的固有频率大大下降。　　以G70系列罐车为原型，以UniversalMechanics软件为动力学仿真平台建立其相应的罐车车辆模型;以ANSYS/Fluent软件为流体仿真平台建立罐体有限元分析模型，通过离线联合仿真使流体域和固体域求解建立耦合，通过多次循环耦合迭代，使流体域和固体域耦合趋于收敛，从而实现对充液罐车的流固耦合分析。计算了液体晃动情况下罐车曲线通过动力学性能，对比分析施加晃动荷载和不施加晃动荷载时罐车的脱轨系数和轮重减载率，表明不考虑液体晃动的影响使计算结果偏于安全，罐车流固耦合联合仿真计算的结果更贴近真实的罐车运行状态。

关键词：铁路罐车流固耦合有限元分析弹簧-质量模型联合仿真

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牛顿摆系统中的能量和动量传递

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物理通报 2018年第6期47卷 10-13页

作者：王成会莫润阳贺西平边小兵陈时陕西师范大学物理学与信息技术学院

将牛顿摆简化为球链并看作弹簧-质量系统,基于无量纲动力学方程组对球链上小球的运动特征进行数值分析.结果表明,入射球速度、球材料特性以及球半径等因素均影响球链上的动量和能量传递效率.

关键词：牛顿摆弹簧-质量模型动量和能量传递

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非完好界面模型下球形夹杂物对弹性波的散射

非完好界面模型下球形夹杂物对弹性波的散射

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中国计算力学大会'2010（CCCM2010）暨第八届南方计算力学学术会议（SCCM8）

作者：刘希强魏培君张瑰赵颖解放军理工大学理学院数理系北京科技大学应用科学学院数力系

本文利用波函数展开法研究了弹簧模型、质量模型和弹簧-质量模型光滑界面模型等三种非完好界面模型下单个球形夹杂物对弹性波的散射问题。通过对柔度系数和质量系数的不同取值,研究了不同界面对弹性波的散射情况,并针对金属基颗粒增强... 详细信息

本文利用波函数展开法研究了弹簧模型、质量模型和弹簧-质量模型光滑界面模型等三种非完好界面模型下单个球形夹杂物对弹性波的散射问题。通过对柔度系数和质量系数的不同取值,研究了不同界面对弹性波的散射情况,并针对金属基颗粒增强复合材料SiC-Al,数值计算了散射截面,针对多重散射问题,数值计算了有效波速,为材料无损检测等反问题提供必要的信息。

关键词：弹簧模型质量模型弹簧-质量模型散射截面有效波速

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核石墨材料动态断裂韧性测试方法研究

核石墨材料动态断裂韧性测试方法研究

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北京力学会第二十九届学术年会

作者：佟思慧刘广彦北京理工大学

核石墨广泛用作高温气冷反应堆的慢化剂、反射层和堆芯结构材料。在服役过程中,核反应堆中的石墨材料有可能会受到由地震或武器攻击等引起的动态载荷作用,从而发生裂纹萌生和扩展,因此研究石墨材料的动态断裂性能具有重要的意义。本研... 详细信息

核石墨广泛用作高温气冷反应堆的慢化剂、反射层和堆芯结构材料。在服役过程中,核反应堆中的石墨材料有可能会受到由地震或武器攻击等引起的动态载荷作用,从而发生裂纹萌生和扩展,因此研究石墨材料的动态断裂性能具有重要的意义。本研究选用带预制裂纹IG-11石墨进行动态三点弯落锤冲击试验,利用高速相机搭建数据采集系统,借助数字图像相关方法对IG-11石墨在中低速冲击载荷作用下的动态断裂韧性进行了试验研究。传统的基于ASTM标准测量材料断裂韧性的方法因未考虑惯性效应的影响而导致测量结果显著偏大。为克服这一弊端,本文基于弹簧-质量模型推导出的公式,考虑材料惯性效应对石墨材料断裂韧性进行了评估。结果显示,本文测得的断裂韧性与基于ASTM标准得到的测量结果相比明显偏小,且随着冲击速度的增加,试样的断裂韧性几乎呈线性增加,出现明显的增韧现象。

关键词：核石墨惯性效应弹簧-质量模型动态断裂韧性数字图像相关方法

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