检索结果-内蒙古大学图书馆

石油学报 2017年第12期38卷 1441-1447页

作者：张鹤狄勤丰覃光煦陈薇王文昌陈锋上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海市力学在能源工程中应用重点实验室上海200072 上海大学机电工程与自动化学院上海200072

底部钻具组合(BHA)的横向振动特性对井眼轨迹控制及井壁稳定性有重要的影响。目前,应用于BHA分析的数学方法主要包括有限差分法、能量法、有限元法和加权余量法。针对带预弯结构和稳定器BHA(Pre-bent BHA)的结构特征,提出一种可快速求解... 详细信息

底部钻具组合(BHA)的横向振动特性对井眼轨迹控制及井壁稳定性有重要的影响。目前,应用于BHA分析的数学方法主要包括有限差分法、能量法、有限元法和加权余量法。针对带预弯结构和稳定器BHA(Pre-bent BHA)的结构特征,提出一种可快速求解Pre-bent BHA横向振动响应的新型分析方法。首先,建立小变形条件下Pre-bent BHA的三维静力学模型,并用加权余量法和切点优化法求解该模型,得到其在三维井眼内的变形特征;其次,在静力学计算的基础上,根据Pre-bent BHA与井壁的接触特征来确定其上切点的位置,并以此切点位置定义Pre-bent BHA的上边界;随后建立Pre-bent BHA的有限元模型并求解其模态特征;最后,在考虑井壁约束的条件下,利用振型叠加法求解其稳态动力学响应,计算了实际钻井过程中使用的Pre-bent BHA的动态特性,得到其临界转速及工作状态图版。通过与相同结构参数(除弯角外)的常规BHA动态特性对比发现,合适的预弯结构可以大幅改善BHA的横向振动特性。该方法可用于钻前分析以便合理地设计Pre-bent BHA的结构并优选钻井参数,也可用于钻后分析找出Pre-bent BHA失效的初步原因。

关键词：预弯底部钻具组合横向振动特性加权余量法有限元法模态分析稳态动力学响应

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锂离子薄膜电极充放电变形的原位实验观测方法

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实验力学 2018年第5期33卷 716-724页

作者：杨盼盼李凯冯捷敏李大伟张俊乾上海市应用数学和力学研究所上海大学理学院力学系上海市能源工程力学重点实验室

锂离子薄膜电极在充放电过程中的力学变形会严重影响锂离子电池的性能和使用寿命。本文提出一种原位观测锂离子薄膜电极充放电变形的实验方法,该方法通过设计一种新型的实验室模型电池,并采用基于位相增量叠加的相移电子散斑干涉方法测... 详细信息

锂离子薄膜电极在充放电过程中的力学变形会严重影响锂离子电池的性能和使用寿命。本文提出一种原位观测锂离子薄膜电极充放电变形的实验方法,该方法通过设计一种新型的实验室模型电池,并采用基于位相增量叠加的相移电子散斑干涉方法测量变形,成功实现了对锂离子薄膜电极充放电变形的原位实验观测。实验结果表明,锂离子薄膜电极在充放电过程中会产生周期性的变形,该变形宏观上与电池的SOC(State of Charge,充电状态)相关,微观上则与锂离子在电极活性材料中的嵌入/脱出过程对应。该实验方法为深入研究锂离子薄膜电极变形对锂离子电池性能的影响提供了一种有力的实验手段。

关键词：锂离子薄膜电极锂离子电池充放电变形相移电子散斑干涉

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石墨电极力学性能和界面剥离强度的实验研究

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实验力学 2019年第1期34卷 113-120页

作者：刘超吕浡郭战胜冯捷敏上海市应用数学和力学研究所上海市能源工程力学重点实验室上海大学理学院力学系

石墨电极已被广泛应用于商业锂离子电池,因而对于石墨电极的力学性能要求也在不断提高。通过表征和研究石墨电极的力学性能和界面剥离强度,能够为石墨电极相关技术的可靠性研究提供必要的数据支持和理论指导,从而使石墨电极得到合理和... 详细信息

石墨电极已被广泛应用于商业锂离子电池,因而对于石墨电极的力学性能要求也在不断提高。通过表征和研究石墨电极的力学性能和界面剥离强度,能够为石墨电极相关技术的可靠性研究提供必要的数据支持和理论指导,从而使石墨电极得到合理和可靠的使用。本文运用拉伸和180°剥离实验,分别研究了石墨电极原样、电解液浸泡后的电极以及不同充电状态(SOC)下电极的力学性能和界面剥离强度。拉伸实验结果表明,充满电状态下电极材料的断裂形式是脆性断裂,而原样电极、电解液浸泡后电极以及完全放电状态下电极均表现出韧性断裂。180°剥离实验结果表明,电极的活性层与集流体之间界面剥离强度在充满电状态下的值比完全放电后的值大。经过电解液浸泡后的电极活性层与集流体之间界面剥离强度则与原样电极的值相同。经过1000次充放电循环后,石墨电极活性层与集流体之间界面剥离强度则远远低于未经过充放电循环电极的值。

关键词：石墨电极弹性模量界面剥离强度界面能锂离子电池

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运用数字体相关方法追踪呼吸过程中肺部肿瘤和胸腔的运动

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医用生物力学 2014年第3期29卷 254-259页

作者：占师张东升上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海大学力学系上海200444 上海市力学在能源工程中的应用重点实验室上海200072

目的研究数字体相关(digital volume correlation,DVC)方法测量肺部肿瘤和胸腔随患者呼吸运动的变形及位移情况的可行性。方法利用DVC跟踪胸腔内组织三维运动的算法,通过四维CT成像技术拍摄肺癌患者一个完整的呼吸过程。以吸气开始为初... 详细信息

目的研究数字体相关(digital volume correlation,DVC)方法测量肺部肿瘤和胸腔随患者呼吸运动的变形及位移情况的可行性。方法利用DVC跟踪胸腔内组织三维运动的算法,通过四维CT成像技术拍摄肺癌患者一个完整的呼吸过程。以吸气开始为初始状态,确定肿瘤和胸腔位置,运用DVC软件,分析初始状态下肺部4个特征体域在20%、40%、60%、80%和100%呼吸相位下以及胸腔上4个特征体域在100%呼吸相位下的三维位移值。结果肿瘤的位移和变形的误差在1 mm以内,胸腔的位移和变形的误差在0.5 mm以内;肿瘤在呼吸过程中沿人体竖直方向运动最大,胸腔在吸气结束时刻沿人体前后方向运动最大。结论 DVC测试技术可用于检测呼吸过程中肺部肿瘤和胸腔等胸部组织的位移和变形情况。本研究为基于DVC方法实现肺部肿瘤无创、非射线、实时的图像引导放射治疗提供了依据。

关键词：数字体相关肺肿瘤位移变形呼吸

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基于视场分割的双远心镜头高精度视频引伸计

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实验力学 2022年第2期37卷 175-182页

作者：薛永江胡静李凯上海大学力学与工程科学学院上海市应用数学与力学研究所上海市能源工程力学重点实验室

本文设计了一种基于视场分割的双远心镜头视频引伸计。该视频引伸计通过4个平面反射镜将双远心镜头的视场分割为2个空间上分离的视场，并通过视场标定技术确定了测量系统的放大率和两视场间的距离。在此基础上，通过数字图像相关法(DIC... 详细信息

本文设计了一种基于视场分割的双远心镜头视频引伸计。该视频引伸计通过4个平面反射镜将双远心镜头的视场分割为2个空间上分离的视场，并通过视场标定技术确定了测量系统的放大率和两视场间的距离。在此基础上，通过数字图像相关法(DIC)跟踪试件上2个标记点的运动，获得标距段的伸长量，进而计算出应变。本文通过视场分割的方法扩大了双远心镜头的测量标距，提高了应变测量精度，且测量标距可根据实际需要方便地调节。最后，通过拉伸实验验证了所提出方法的有效性。

关键词：视频引伸计双远心镜头视场分割数字图像相关法

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疏水纳米SiO_2抑制黏土膨胀机理

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石油学报 2012年第6期33卷 1028-1031页

作者：顾春元狄勤丰景步宏王建华盛玲时维才上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海市力学在能源工程中的应用重点实验室上海200072 中国石化江苏油田公司江苏扬州225009

纳米减阻技术是针对高压欠注问题研发的一项有效新技术,其减阻机理尚不十分明确。疏水纳米材料抑制黏土的膨胀是纳米减阻机理之一。采用一种适用于疏水纳米粉体防膨率的测试方法,测试了多种疏水纳米SiO2对黏土的防膨率。采用吸附实验和... 详细信息

纳米减阻技术是针对高压欠注问题研发的一项有效新技术,其减阻机理尚不十分明确。疏水纳米材料抑制黏土的膨胀是纳米减阻机理之一。采用一种适用于疏水纳米粉体防膨率的测试方法,测试了多种疏水纳米SiO2对黏土的防膨率。采用吸附实验和扫描电子显微镜(SEM)研究了纳米颗粒在岩心表面的吸附特征。防膨实验结果显示,所测疏水纳米SiO2大多具有一定的防膨作用,但防膨效果差异较大。纳米SiO2的表面修饰剂以及纳米粉体与黏土的比值(纳土比)对防膨效果有较大的影响,合适的纳土比和表面修饰材料可达到较好的防膨效果。HNP2在纳土比为1∶25时,防膨率为46.9%,而HNP4在纳土比为1∶25时,防膨率却为-25.8%。SEM照片显示,疏水纳米SiO2通过吸附作用在岩心表面形成了纳米颗粒层,使岩心表面具有了强疏水特性,接触角达到138.3°。研究表明,疏水纳米SiO2通过在黏土矿物表面吸附,形成具有强疏水特性的隔离层,起到隔离水分子与黏土矿物的作用,从而产生了防膨效果,这与一般黏土稳定剂的防膨机理有所不同。

关键词：疏水纳米SiO2 防膨机理吸附隔离作用减阻

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不同晶向金属纳米线拉伸力学性能分子动力学研究

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固体力学学报 2011年第5期32卷 433-439页

作者：鲁红权张俊乾范镜泓上海大学上海市应用数学与力学研究所上海200072 上海大学力学系上海200444 上海市力学在能源工程中的应用重点实验室上海200072 美国阿尔弗雷德大学工程学院纽约14802

在经典等温分子动力学框架下,采用位移控制加载方式,准静态数值模拟常温金属纳米线单向拉伸,研究了面心立方晶格(FCC)单晶金属铜纳米线的弹塑性力学性能.研究发现,,不同晶向的纳米线拉伸呈现不同变形力学性能,具有不同的屈服性能和等效... 详细信息

在经典等温分子动力学框架下,采用位移控制加载方式,准静态数值模拟常温金属纳米线单向拉伸,研究了面心立方晶格(FCC)单晶金属铜纳米线的弹塑性力学性能.研究发现<100>,<110>,<111>不同晶向的纳米线拉伸呈现不同变形力学性能,具有不同的屈服性能和等效弹性刚度.<111>晶向拉伸具有最高的屈服强度,<100>晶向次之,<110>晶向屈服强度最小.特别发现<100>晶向屈服应变最大,而<110>晶向和<111>晶向的屈服应变相近,且比<100>晶向屈服应变的一半还要小.不同晶向的等效弹性模量顺序为E<111>>E<110>>E<100>.通过分析晶向不同纳米线对应不同表面情况、变形过程中位错局部结构具有不同的演化方式、位错发射相关的临界分解剪应力不同,解释了纳米线弹塑性变形的机理.

关键词：分子动力学纳米线晶向拉伸

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双台肩钻杆接头三维力学分析

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石油学报 2012年第5期33卷 871-877页

作者：狄勤丰陈锋王文昌王明杰赵域栋袁鹏斌周永其上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海市力学在能源工程中的应用重点实验室上海200072 上海石油管工程技术研究中心上海200949

建立了双台肩钻杆接头的三维有限元模型,利用显式动力学有限元方法分析了双台肩钻杆接头在上扣扭矩、轴向拉力和弯矩作用下的力学特性。相比二维轴对称模型,三维有限元模型可以考虑螺纹的螺旋升角,有效地模拟螺纹接头的上扣特性。计算... 详细信息

建立了双台肩钻杆接头的三维有限元模型,利用显式动力学有限元方法分析了双台肩钻杆接头在上扣扭矩、轴向拉力和弯矩作用下的力学特性。相比二维轴对称模型,三维有限元模型可以考虑螺纹的螺旋升角,有效地模拟螺纹接头的上扣特性。计算结果表明,上扣扭矩的作用使得接头在螺纹牙、主台肩、副台肩处产生一定的预紧力,从而实现公扣、母扣间的过盈配合;轴向拉力使得螺纹牙上的接触压力上升而主台肩、副台肩上的接触压力下降,这一方面加重了螺纹牙的负担,另一方面也影响了接头的密封性能;在弯矩的作用下,钻杆接头的应力分布呈现出明显的非对称特性。此外,在上扣扭矩和轴向拉力作用下,各螺纹牙的承载很不均匀,两端的几牙螺纹承担了大部分的载荷,而中间段螺纹牙仅承担了小部分载荷。

关键词：螺纹接头三维有限元分析螺旋升角上扣扭矩弯矩

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电极形状对锂离子电池电极锂化过程的影响

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电化学 2022年第4期28卷 48-58页

作者：孙士玮聂建军宋亦诚上海市应用数学和力学研究所上海市能源工程力学重点实验室上海大学力学与工程科学学院上海200444

本文研究了锂离子电池电极形状对电极锂化过程的影响,借助实验观测和数值模拟揭示锂离子固相、液相扩散和嵌锂电化学反应的相互竞争关系。在实验中,设计了基于CCD相机的电极锂化过程原位观测实验方案,对三种不同形状(圆形、方形、三角形... 详细信息

本文研究了锂离子电池电极形状对电极锂化过程的影响,借助实验观测和数值模拟揭示锂离子固相、液相扩散和嵌锂电化学反应的相互竞争关系。在实验中,设计了基于CCD相机的电极锂化过程原位观测实验方案,对三种不同形状(圆形、方形、三角形)电极的锂化过程进行实时观测,发现各种电极均存在锂化不均匀的现象,电极边缘锂化程度较高,而电极中心区域锂化程度较低。电极尖端曲率较大的位置更容易获得较多的锂离子嵌入,快速达到饱和,甚至发生锂枝晶沉积。数值模拟则揭示该锂化不均匀现象是电池内电场分布、电解液中锂离子浓度分布和活性材料中锂浓度分布综合影响的结果。电极形状的变化导致电解液内电场分布不均匀,使电解液中锂离子分布不均匀,最终出现锂化不均匀现象。本文揭示了电极形状对电极锂化过程的影响,增加了对锂离子电池锂离子输运、嵌入和扩散的竞争关系的理解,可为锂离子电池的设计和应用提供指导。

关键词：电极形状锂化过程原位观测曲率电场分布

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2:1内共振条件下变转速预变形叶片的非线性动力学响应

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力学学报 2020年第4期52卷 1131-1142页

作者：顾伟张博丁虎陈立群上海大学力学与工程科学学院上海200444 长安大学理学院西安710064 上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200444 上海大学上海市能源工程力学重点实验室上海200444

在工程实际中,涡轮机叶片的转速在很多应用场景下不是一个定常值,比如发动机在启动、变速、停机等工况下,转子输入与输出功率失衡,伴随产生扭振,产生速度脉冲.另外,由于服役环境、安装误差等因素会引起叶片在所难免的预变形.本文主要研... 详细信息

在工程实际中,涡轮机叶片的转速在很多应用场景下不是一个定常值,比如发动机在启动、变速、停机等工况下,转子输入与输出功率失衡,伴随产生扭振,产生速度脉冲.另外,由于服役环境、安装误差等因素会引起叶片在所难免的预变形.本文主要研究预变形叶片,在变转速条件下的非线性动力学行为.考虑叶片转速由一定常转速和一简谐变化的微小扰动叠加而成.应用拉格朗日原理得到变转速叶片的动力学控制方程,并采用假设模态法将偏微分方程转为常微分方程,通过引入无量纲,使方程更具有一般性.运用多尺度方法求解了该参激振动系统,得到了在2:1内共振情形下的平均方程,进而获得系统的稳态响应.详细研究温度梯度、阻尼以及转速扰动幅值等系统参数对叶片动力学响应的影响规律,同时考察了立方项在2:1内共振下对方程的影响.对原动力方程进行正向、反向扫频积分来观察其跳跃现象,并对解析解进行验证.结果发现参数的变化对叶片均有不同程度影响,在2:1内共振下立方项对系统响应的影响很小,解析解与数值解吻合很好.

关键词：预变形叶片变转速多尺度方法内共振参激振动

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