检索结果-内蒙古大学图书馆

力学季刊 2025年第1期46卷 64-75页

作者：王振兴张能辉上海大学力学与工程科学学院上海市应用数学和力学研究所上海市力学在能源工程中的应用重点实验室上海200072

为满足新的检测需求并实现高灵敏度,微梁生物传感器技术在信号解读模型的发展方面遭遇挑战.我们通过对表面吸附作用下微梁准静态检测信号的3D有限元模拟,揭示了微梁横截面翘曲的非对称分布特征,然而现有考虑剪切变形的理论模型无法描述... 详细信息

为满足新的检测需求并实现高灵敏度,微梁生物传感器技术在信号解读模型的发展方面遭遇挑战.我们通过对表面吸附作用下微梁准静态检测信号的3D有限元模拟,揭示了微梁横截面翘曲的非对称分布特征,然而现有考虑剪切变形的理论模型无法描述这种非对称翘曲变形.针对这一问题,首先,将分子完全吸附简化为作用于微梁表面的均匀分布表面应力,通过3D有限元模拟获得翘曲零点分布规律.然后,利用平面弹性理论的半逆解法,在变形后的横截面上确定与非对称翘曲特征相适应的切应力分布和剪力,由此改进了Timoshenko梁理论,建立了预测微梁准静态检测信号的新模型.最后,通过比对实验结果和有限元模拟验证解析模型.结果表明,本文改进模型预测与有关微梁实验吻合良好,且在现有吸附-微梁静态实验所选用的几何尺寸范围内(长厚比200~500,长宽比3~7),本文改进模型关于微梁自由端挠度的预测误差(3%以内)均小于其它理论预测;剪切效应与轴力效应对微梁挠度的贡献为负,且剪切效应对微梁挠度的贡献明显大于轴力效应的贡献.本文模型和结论为微梁生物传感器静态检测信号的解读和有关设计提供了一种新的思路.

关键词：生物吸附微梁表面应力翘曲效应信号解读模型

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不同应变率条件下推进剂/衬层界面内聚力模型及其在脱粘模拟中的应用

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应用力学学报 2025年

作者：尚一星尹征南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

界面脱粘是固体发动机体常见的破坏形式之一，内聚力模型（CZM）是研究发动机推进剂/衬层界面脱粘的重要手段。首先通过标准矩形试件扯离实验获得6种不同应变率下的载荷-位移曲线，确认了试件的破坏形式为粘接失效，总结了载荷-位移曲... 详细信息

界面脱粘是固体发动机体常见的破坏形式之一，内聚力模型（CZM）是研究发动机推进剂/衬层界面脱粘的重要手段。首先通过标准矩形试件扯离实验获得6种不同应变率下的载荷-位移曲线，确认了试件的破坏形式为粘接失效，总结了载荷-位移曲线的主要特征。其次，利用响应曲面法构建了获得整体最优参数的方法，通过该方法反演得到双线性（bilinear）与指数型（exponential）内聚力模型的最优参数，通过与实验曲线的对比，指明了两种模型的优缺点。最后，将指数型内聚力模型代入圆管发动机有限元模拟中，研究了内聚力参数、加载速率、界面刚度、壳体/推进剂模量等因素对界面脱粘行为的影响。结果表明，刚度与断裂能对脱粘长度有较大影响，而最大强度只影响最大剥离力，加载速率对最大剥离力与剥离长度都有明显影响，推进剂的弹性模量和界面刚度对圆管发动机r方向路径上的应力有较大影响，壳体的弹性模量却并无影响。

关键词：内聚力模型响应曲面法脱粘

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股骨骨折髓内固定系统的力学可靠性分析

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上海大学学报(自然科学版) 2025年第02期 233-242页

作者：黄英浩王欣楚海建上海大学力学与工程科学学院上海大学上海市应用数学和力学研究所上海大学上海市能源工程力学重点实验室同济大学附属同济医院骨科部

髓内钉固定骨折面是治疗髋关节骨折的主要方法,髓内固定系统的力学可靠性是确保治疗成功的关键.针对股骨转子间骨折,构建了计及股骨层状结构特点和肌肉力作用的髓内固定系统有限元模型,模拟分析了缓步行走条件下固定系统的力学响应.为... 详细信息

髓内钉固定骨折面是治疗髋关节骨折的主要方法,髓内固定系统的力学可靠性是确保治疗成功的关键.针对股骨转子间骨折,构建了计及股骨层状结构特点和肌肉力作用的髓内固定系统有限元模型,模拟分析了缓步行走条件下固定系统的力学响应.为定量化评估髓内固定系统的力学可靠性,提出安全因数的概念,并基于这一概念定量化考察了头钉定位参数对固定系统力学可靠性的影响.研究表明,固定系统在股骨与头钉、主钉与头钉,以及主钉与锁钉的接触区存在明显的应力集中,是评估髓内固定系统力学可靠性的关键区域.研究还表明,髓内固定系统具有良好的力学可靠性,降低头钉高度有利于提高髓内固定系统的力学可靠性,而头钉近端钉角(proximal nail angle)对固定系统可靠性的影响可以忽略.

关键词：股骨骨折髓内固定系统力学可靠性结构优化有限元方法

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有结构壁面上液滴运动特征的耗散粒子动力学模拟

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物理学报 2013年第13期62卷 355-361页

作者：姚祎周哲玮胡国辉上海大学上海市应用数学和力学研究所上海市力学在能源工程中的应用重点实验室上海200072

本文采用耗散粒子动力学方法,研究了恒定外力驱动下液滴在有结构壁面上的运动过程.通过研究液滴在通过壁面结构时前缘接触点和前进角的变化,分析了液滴的运动特征.研究结果表明,在不同润湿性或不同外力驱动下,存在使液滴运动最快的"... 详细信息

本文采用耗散粒子动力学方法,研究了恒定外力驱动下液滴在有结构壁面上的运动过程.通过研究液滴在通过壁面结构时前缘接触点和前进角的变化,分析了液滴的运动特征.研究结果表明,在不同润湿性或不同外力驱动下,存在使液滴运动最快的"最优"壁面结构,并对其机理进行了讨论.本文还探讨了壁面润湿性、热涨落以及外力对液滴运动状态的影响.

关键词：微流体有结构壁面润湿性耗散粒子动力学(DPD)

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泡沫驱油核磁共振实验及泡沫动态稳定性评价

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石油勘探与开发 2018年第5期45卷 853-860页

作者：张景楠狄勤丰华帅叶峰李原王文昌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

将核磁共振技术与传统岩心驱替实验相结合形成一种泡沫驱油核磁共振实验方法,在此基础上建立了评价泡沫在岩心中驱油时动态稳定性的新方法,研究了泡沫体系S-2(主要成分为十二烷基硫酸钠)和S-NP-2(主要成分为十二烷基硫酸钠和二氧化硅纳... 详细信息

将核磁共振技术与传统岩心驱替实验相结合形成一种泡沫驱油核磁共振实验方法,在此基础上建立了评价泡沫在岩心中驱油时动态稳定性的新方法,研究了泡沫体系S-2(主要成分为十二烷基硫酸钠)和S-NP-2(主要成分为十二烷基硫酸钠和二氧化硅纳米颗粒)在直接泡沫驱和水驱后泡沫驱下的驱油特征以及泡沫的动态稳定性。研究表明,通过核磁共振图像和T2(横向弛豫时间)谱可以直观反映泡沫的驱油特征;水驱后进一步使用泡沫体系S-2和S-NP-2驱替后的驱油效率提高幅度分别为18.05%和25.68%,最终驱油效率分别达到63.72%和67.50%,高于直接使用泡沫驱替时的驱油效率;同一泡沫体系在水驱后泡沫驱的方式中比在直接泡沫驱的方式中稳定性更好,相同驱替方式下泡沫体系S-NP-2比泡沫体系S-2更稳定。

关键词：泡沫驱驱替实验驱油效率核磁共振泡沫稳定性评价方法

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基于教室人群疏散实验的行人流建模和模拟

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物理学报 2015年第22期64卷 99-108页

作者：董力耘陈立段晓茵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

基于教室人群疏散实验,从中归纳出疏散过程中行人的基本运动特征.将桌椅分别视为不可穿越和可穿越的静态障碍物,而行人则被当成可移动的障碍物,这将导致背景场随人群的运动而动态更新,因此可以更好地反映前方拥挤程度对后面人群路径选... 详细信息

基于教室人群疏散实验,从中归纳出疏散过程中行人的基本运动特征.将桌椅分别视为不可穿越和可穿越的静态障碍物,而行人则被当成可移动的障碍物,这将导致背景场随人群的运动而动态更新,因此可以更好地反映前方拥挤程度对后面人群路径选择行为的影响.采用基于动态背景场的元胞自动机模型研究了不同桌椅排列和出口宽度的教室人群疏散过程,给出了疏散时间的空间分布以及平均和最大疏散时间,再现了实验中人群疏散的基本特征.数值模拟结果表明,疏散时间取决于桌椅的排列方式和教室出口的宽度.对于同一种排列,出口越小则疏散时间越长;对于给定的出口宽度,通常随着过道数的增加,疏散时间随之减少;当过道数增加且过道宽度不足以两人并行,从两侧进入过道的行人会发生冲突,使疏散效率有所降低;靠近出口一侧墙壁设置过道有利于人群的疏散.文中进一步分析了模拟与实验结果存在差异的原因.

关键词：元胞自动机背景场行人疏散最大疏散时间

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锰离子在多孔介质-凝胶体系中扩散及伤害凝胶的可视化实验和数值模拟

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石油勘探与开发 2019年第2期46卷 354-360页

作者：顾春元秦荣胜狄勤丰蒋帆刘子昂陈会娟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

基于核磁共振成像技术和Mn^(2+)的信号抑制特性,探索矿物离子对凝胶结构损害的可视化新方法。通过氯化锰溶液静态扩散实验和驱替凝胶实验,研究了Mn^(2+)在多孔介质-凝胶体系中的扩散和分布特征,测得凝胶的核磁图像和驱替压力。实验结果... 详细信息

基于核磁共振成像技术和Mn^(2+)的信号抑制特性,探索矿物离子对凝胶结构损害的可视化新方法。通过氯化锰溶液静态扩散实验和驱替凝胶实验,研究了Mn^(2+)在多孔介质-凝胶体系中的扩散和分布特征,测得凝胶的核磁图像和驱替压力。实验结果显示,Mn^(2+)在多孔介质-凝胶体系中的静态扩散符合Fick扩散定律,其扩散速度随Mn^(2+)浓度上升而加快,凝胶图像面积随之缩小;浓度较高的氯化锰溶液驱替凝胶过程中凝胶的图像减小更快,水驱压力降幅更大。考虑Mn^(2+)与凝胶的化学吸附反应,建立了Mn^(2+)的扩散反应数学模型,分析Mn^(2+)浓度分布特征,数值模拟结果与核磁共振成像实验结果吻合,计算得到Mn^(2+)的扩散系数约为1.6 mm^2/h,显著影响凝胶核磁成像信号的浓度不低于2.5 g/L。研究表明,岩心中Mn^(2+)向凝胶中扩散,抑制了凝胶的成像信号并损伤其强度,且浓度越高影响越大;增加凝胶的反应吸附量、采用离子吸附隔离剂、提高反应速度、减少扩散时间均可以降低Mn^(2+)对凝胶的影响。

关键词：凝胶调驱扩散反应模型氯化锰核磁共振成像凝胶伤害可视化数值模拟

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海洋表面波的3-4-5波共振守恒理论

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物理学报 2013年第13期62卷 557-560页

作者：黄虎上海大学上海市应用数学和力学研究所上海市力学在能源工程中的应用重点实验室上海200072

面对海洋表面完整的两大波要素—-张力波和重力波,构建出一个确定、丰富、基本的有限水深海洋表面波的"3-4-5波共振守恒理论".与以往经典、现代的多种结果相比,充分保证了该理论的"精确性、对称性、完备性",为后继... 详细信息

面对海洋表面完整的两大波要素—-张力波和重力波,构建出一个确定、丰富、基本的有限水深海洋表面波的"3-4-5波共振守恒理论".与以往经典、现代的多种结果相比,充分保证了该理论的"精确性、对称性、完备性",为后继、普适的海洋波湍流统计理论提供了一个必备基础.

关键词：海洋表面波 Hamilton描述 3-4-5波共振波湍流

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聚合物-弱凝胶调驱核磁共振可视化实验

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石油勘探与开发 2017年第2期44卷 270-274页

作者：狄勤丰张景楠华帅陈会娟顾春元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

将核磁共振可视化技术和岩心驱替实验相结合,观察了弱凝胶在岩心中的分布特征和运移规律,对不同聚合物-弱凝胶组合方式下的驱油特征进行可视化实验研究。将聚合物和弱凝胶进行组合,设计了3种组合方式:水驱+聚合物驱(方式1),水驱+聚合物... 详细信息

将核磁共振可视化技术和岩心驱替实验相结合,观察了弱凝胶在岩心中的分布特征和运移规律,对不同聚合物-弱凝胶组合方式下的驱油特征进行可视化实验研究。将聚合物和弱凝胶进行组合,设计了3种组合方式:水驱+聚合物驱(方式1),水驱+聚合物驱+弱凝胶驱(方式2),水驱+弱凝胶驱+聚合物驱(方式3)。对不同组合方式在驱替过程中的压力变化、T_2谱特征、核磁共振图像、驱油效率进行了研究。研究表明,核磁共振图像可直观表征弱凝胶在岩心中的形态分布及运移特征,也可反映出残余油的分布特征;T_2谱特征表明聚合物和弱凝胶均具有调剖和驱油作用,组合方式2的调剖效果最明显;3种组合方式中,组合方式2的驱油效率最大,为78.84%,比初次水驱提高了18.33%。

关键词：弱凝胶聚合物核磁共振可视化驱替实验驱油效率

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轴向加速运动黏弹性梁受迫振动中的混沌动力学

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物理学报 2013年第20期62卷 68-74页

作者：丁虎严巧赟陈立群上海大学上海市应用数学和力学研究所上海市力学在能源工程中的应用重点实验室上海200072 上海大学力学系上海200444

研究了黏弹性轴向运动梁在外部激励和参数激励共同作用下横向振动的混沌非线性动力学行为.引入有限支撑刚度,并考虑黏弹性本构关系取物质导数,同时计入由梁轴向加速度引起的沿径向变化的轴力,建立轴向运动黏弹性梁横向非线性振动的偏微... 详细信息

研究了黏弹性轴向运动梁在外部激励和参数激励共同作用下横向振动的混沌非线性动力学行为.引入有限支撑刚度,并考虑黏弹性本构关系取物质导数,同时计入由梁轴向加速度引起的沿径向变化的轴力,建立轴向运动黏弹性梁横向非线性振动的偏微分-积分模型.通过Galerkin截断方法研究了外部激励的频率和因速度简谐脉动引起的参数激励的频率在不可通约关系时轴向运动连续体的非线性动力学行为,并对不同截断阶数的数值预测进行了对比.基于对控制方程的Galerkin截断,得到离散化的常微分方程组,使用四阶Runge-Kutta方法求解.基于此数值解,运用非线性动力学时间序列分析方法,通过Poincaré映射,观察到轴向运动梁随扰动速度幅值的倍周期分岔现象,并比较了有无外部激励对倍周期分岔的影响.分别在低速以及近临界高速运动状态下,从相平面图、Poincaré映射以及频谱分析的角度识别了系统中存在的准周期运动形态.

关键词：轴向运动梁非线性混沌分岔

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