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北京力学会第30届学术年会

作者：叶红玲田福威贺炜林北京工业大学数学统计学与力学学院

复合点阵结构良好的机械及热学性能在工程应用中具有巨大的潜力。本文提出了一种创新的复合点阵结构设计策略,充分发挥极小曲面和桁架点阵结构的力、热学特性,通过对Primitive曲面点阵结构与桁架点阵结构进行互穿复合设计得到新型复合... 详细信息

复合点阵结构良好的机械及热学性能在工程应用中具有巨大的潜力。本文提出了一种创新的复合点阵结构设计策略,充分发挥极小曲面和桁架点阵结构的力、热学特性,通过对Primitive曲面点阵结构与桁架点阵结构进行互穿复合设计得到新型复合点阵结构。利用数值仿真方法对复合点阵结构开展准静态压缩与流固耦合热传导分析,讨论了曲面壁厚、桁架直径对点阵结构力、热学性能影响;通过准静态压缩实验测试复合点阵阵列结构力学性能并对比验证数值仿真结果。最后,基于航空、航天轻量化-承力-散热多功能一体化点阵设计需求建立了以比弹性模量和散热性能(努塞尔数)为目标的多目标优化模型,使用非支配排序遗传算法进行优化求解,得到了可行解分布和Pareto前沿。研究结果表明互穿复合点阵结构较传统P曲面点阵结构力、热学性能有较大提升,本文所提出结构优化设计框架对实现多性能复合点阵结构设计具有重要意义。

关键词：极小曲面数值仿真力学性能流固耦合热传导多目标优化

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基于微凹槽侧通道鞘流和惯性跃迁的粒子连续分选方法

基于微凹槽侧通道鞘流和惯性跃迁的粒子连续分选方法

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第十三届全国流体力学学术会议

作者：申峰张杰玄鑫龙刘赵淼北京工业大学数学统计学与力学学院

从复杂的细胞样本中分选稀有的循环肿瘤细胞（CTC,1-10个/mL）对细胞生物学分析和癌症早期检测有重要意义。惯性微流控技术是一种新兴的细胞分选方法,具有通量高、无标记等特点。本文提出了一种新型的惯性微流控芯片装置,可以在较低雷... 详细信息

从复杂的细胞样本中分选稀有的循环肿瘤细胞（CTC,1-10个/mL）对细胞生物学分析和癌症早期检测有重要意义。惯性微流控技术是一种新兴的细胞分选方法,具有通量高、无标记等特点。本文提出了一种新型的惯性微流控芯片装置,可以在较低雷诺数（Re≤36）下对目标粒子/细胞进行分选操控。粒子分选运动包括三个步骤:首先,在剪切梯度诱导升力(F)和壁面效应诱导升力(F)的共同作用下,粒子在微通道中进行惯性聚焦,不同大小的粒子具有不同的平衡聚焦位置;然后,在微凹槽入口区域,F消失,粒子在FLS作用下发生侧向迁移,迁移距离与粒子粒径成正比;最后,在惯性作用下,大粒子跨越弯曲的流线而进入侧通道的鞘流,通过调控侧通道流量,使多数小粒子流入主出口通道,实现基于粒径差别的大小粒子被动式连续分选。为了优化分选性能,将芯片微凹槽内流场分为主流、鞘流和涡胞三部分,并分析了不同Re（Re=9～36）和侧通道鞘流流量比e(e=Q/Q=1/10～1/20)对微凹槽内的流场结构演变和分布特性的影响,进而揭示了各种因素对粒子跨越弯曲流线的跃迁行为的影响机制。当Re=18.5,侧通道流量比e=1/15时,此芯片装置对目标大粒子（D=20μm）的分选效率最高可达98%,富集浓度提高了7.5倍,溶液中大粒子纯度提高了157.9倍,血细胞去除效率为97.1%。此芯片装置基于粒子粒径进行连续分选,具有微通道长度短、雷诺数低、细胞损伤小、操作方便等优点,预期可以进行并行化分选,也可以设计多级微通道结构实现多重分选,是一种简便、易操作的微流控细胞分选方法。

关键词：微流控技术粒子分选粒子惯性跃迁鞘流微凹槽

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复合材料C型截面薄壁管卷收过程的应力分析

复合材料C型截面薄壁管卷收过程的应力分析

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北京力学会第30届学术年会

作者：金辰昊男叶红玲王星运北京工业大学数学统计学与力学学院

复合材料C型截面薄壁管可通过释放储存的应变能来盘绕和展开,因其重量轻,占用空间小等特点,被广泛应用于航空航天领域。本文为了探究C型杆在卷收过程中的应力分布情况,采用数值仿真方法,基于ABAQUS仿真软件,模拟其压平与卷收两个阶段的... 详细信息

复合材料C型截面薄壁管可通过释放储存的应变能来盘绕和展开,因其重量轻,占用空间小等特点,被广泛应用于航空航天领域。本文为了探究C型杆在卷收过程中的应力分布情况,采用数值仿真方法,基于ABAQUS仿真软件,模拟其压平与卷收两个阶段的动态过程,得出压平过程应力云图与应力变化曲线,以及卷收过程的弯矩变化曲线。最终确定C型杆卷收过程的受力情况。

关键词：复合材料 C型杆应力分析数值仿真

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多体量子系统的真纠缠度量

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首都师范大学学报(自然科学版) 2024年

作者：庄淑颖赵慧北京工业大学数学统计力学学院

真多体纠缠度量是量子信息理论中重要的研究内容和前沿问题。本文基于并发度构造了多体任意维量子系统中的一种新的真纠缠度量。首先，在四体纯态所有可能的双可分并发度基础上，构造了四体真纠缠度量。若真多体纠缠度量可判别出|GHZ>... 详细信息

真多体纠缠度量是量子信息理论中重要的研究内容和前沿问题。本文基于并发度构造了多体任意维量子系统中的一种新的真纠缠度量。首先，在四体纯态所有可能的双可分并发度基础上，构造了四体真纠缠度量。若真多体纠缠度量可判别出|GHZ>态比|W>态更纠缠，则称其为恰当的真多体纠缠度量。然后，通过计算验证了给出的度量不仅是真多体纠缠度量，而且是恰当的真多体纠缠度量。最后，推广了四体真纠缠度量，给出了多体任意维系统中的真纠缠度量。通过实例分析阐述了构造的度量有较好的优越性，不仅可以区分更多的真纠缠，而且可以利用其构造出多种不同形式的真纠缠度量，一些文献的度量构造是本文度量形式的特例。

关键词：真多体纠缠真多体纠缠度量并发度

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多孔介质孔隙微结构布局优化方法

多孔介质孔隙微结构布局优化方法

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北京力学会第30届学术年会

作者：王苏军叶红玲李继承董永佳北京工业大学数学统计学与力学学院

本文提出了一种将Galerkin解耦技术与独立连续映射法(GDT-ICM)相结合的优化设计方法来重新排列孔隙微观结构的布局,解决了由于孔隙分布不合理引起的局部高压问题。

关键词： Galerkin解耦技术布局优化多孔介质微结构

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正交各向异性板中裂纹扩展的PDDO法模拟

正交各向异性板中裂纹扩展的PDDO法模拟

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北京力学会第30届学术年会

作者：吴坤雷钧北京工业大学数学统计学与力学学院

近场动力学微分算子(PDDO)是在近场动力学的基础上发展出来一种基于非局部思想的无网格数值方法,在处理裂纹等不连续问题时具有独特优势。本文考虑各向异性介质中的裂纹扩展问题,基于经典断裂力学理论,采用新型无网格PDDO法进行数值求解... 详细信息

近场动力学微分算子(PDDO)是在近场动力学的基础上发展出来一种基于非局部思想的无网格数值方法,在处理裂纹等不连续问题时具有独特优势。本文考虑各向异性介质中的裂纹扩展问题,基于经典断裂力学理论,采用新型无网格PDDO法进行数值求解,采用互作用积分法计算裂尖应力强度因子,根据最大周向拉应力准则判断裂纹扩展角,进行裂纹扩展数值模拟。计算结果与实验结果进行对比,验证了该方法模拟裂纹扩展结果的有效性与准确性。

关键词：近场动力学微分算子应力强度因子相互作用积分裂纹扩展

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基于最小圆覆盖的多无人机协同螺旋式搜索优化算法

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指挥信息系统与技术 2024年第4期15卷 56-62页

作者：赵一骁何航天李雨楠邱玲北京工业大学数学统计学与力学学院北京100124 北京工业大学信息学部北京100124

针对无人机群广域协同覆盖搜索问题,基于最小圆覆盖技术从环境建模、任务分配和航迹规划3个方面研究了搜索优化算法。首先,采用搜索区域的最小圆覆盖技术进行环境建模,以覆盖圆圆心为关键点对任务区域进行描述;然后,采用螺旋法结合模板... 详细信息

针对无人机群广域协同覆盖搜索问题,基于最小圆覆盖技术从环境建模、任务分配和航迹规划3个方面研究了搜索优化算法。首先,采用搜索区域的最小圆覆盖技术进行环境建模,以覆盖圆圆心为关键点对任务区域进行描述;然后,采用螺旋法结合模板法的搜索策略,按搜索路径遍历关键点进行全局路径规划;接着,考虑无人机直线飞行和转弯飞行的能耗差异,将无人机群总任务转化为该路径的总能耗,基于总能耗的均分实现无人机群的任务和路径分配,从而形成一个整体解决方案;最后,针对圆形和不规则凸多边形搜索区域开展了仿真计算,并比较了该算法与平行搜索法的效率,结果表明该算法有效且更优。

关键词：多无人机覆盖搜索协同搜索最小圆覆盖环境建模航迹规划任务分配

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十字通道中牛顿与非牛顿剪切稀化液滴生成特性研究

十字通道中牛顿与非牛顿剪切稀化液滴生成特性研究

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第十三届全国流体力学学术会议

作者：张晨晨王翔逄燕刘赵淼北京工业大学数学统计学与力学学院

在超精密加工、防护装备制造和生物医疗等前沿领域中,关键材料的流变性可控是满足其实际应用的关键。由于非牛顿流体在流动过程中表现出复杂的非线性流变行为,有必要结合微流控技术对非牛顿流体流变特性规律进行研究。本文基于界面动力... 详细信息

在超精密加工、防护装备制造和生物医疗等前沿领域中,关键材料的流变性可控是满足其实际应用的关键。由于非牛顿流体在流动过程中表现出复杂的非线性流变行为,有必要结合微流控技术对非牛顿流体流变特性规律进行研究。本文基于界面动力学和微尺度流动理论,研究了十字通道中牛顿流体和非牛顿流体液滴生成和颈缩过程,分析了滴流和射流模式下剪切变稀特性对界面演化、流动模式、液滴大小和生成频率的影响。绘制了液滴生成模式相图并划分模式转变的临界区间,重点讨论了瞬态剪切速率对滴流和射流模式下界面受力的影响机制。结果表明,与牛顿流体相比,剪切稀化流体粘度随剪切速率增大而降低,更容易生成单分散液滴,导致滴流向射流的转变延迟。滴流模式下,随剪切稀化流体浓度增加,表观粘度增加,液滴颈部粘度减小,导致液滴尺寸减小,液滴生成频率增大。射流模式下,极限颈部长度变短,射流速度增加,剪切减薄溶液浓度对射流模式液滴生成的影响小于滴流模式。颈部最小宽度和剩余时间之间的关系一直符合wn/wd～τα,粘性牛顿流体的α为1,非牛顿剪切减薄流体的α等于流变指数。该研究结果进一步丰富了复杂流体的微尺度流动理论,所揭示的力学机理有助于促进从能源到生物医学等众多领域的应用和发展。

关键词：剪切稀化流体液滴生成十字通道受力分析粘度比

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螺栓连接件拧紧后的应力分析

螺栓连接件拧紧后的应力分析

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北京力学会第30届学术年会

作者：丁腾飞陈丽华黄柯文秘京川北京工业大学数学统计学与力学学院

螺栓连接是一种常见的机械连接方式,通常用于将两个或多个零件固定在一起。螺栓连接在工程中被广泛应用,包括汽车、航空航天、建筑等领域。本文为探究螺栓连接在拧紧过程中螺纹面的应力分布情况,采用数值模拟方法,基于ABAQUS软件,模拟... 详细信息

螺栓连接是一种常见的机械连接方式,通常用于将两个或多个零件固定在一起。螺栓连接在工程中被广泛应用,包括汽车、航空航天、建筑等领域。本文为探究螺栓连接在拧紧过程中螺纹面的应力分布情况,采用数值模拟方法,基于ABAQUS软件,模拟了螺栓连接件拧紧的动态过程,得出螺栓连接件拧紧过程中螺栓及螺纹面的应力云图,进而确定螺栓连接拧紧后的受力情况。

关键词：螺栓连接拧紧过程应力分析数值仿真

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矩形微腔内“涡钩子”现象的实验研究

矩形微腔内“涡钩子”现象的实验研究

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北京力学会第30届学术年会

作者：张越东申峰张杰刘赵淼北京工业大学数学统计学与力学学院

微腔是一种常见的微通道结构,具有诱发流动分离形成层流涡的特性。研究微腔涡流动对理解微流控粒子分选、毛细血管生成和肺泡流动等相关微尺度流动现象具有重要意义。本文针对矩形微腔内层流涡流动及输运特性,利用显微高速摄影技术,开... 详细信息

微腔是一种常见的微通道结构,具有诱发流动分离形成层流涡的特性。研究微腔涡流动对理解微流控粒子分选、毛细血管生成和肺泡流动等相关微尺度流动现象具有重要意义。本文针对矩形微腔内层流涡流动及输运特性,利用显微高速摄影技术,开展了微通道主流与微腔涡流动及输运现象的染料可视化实验,探讨了染料脉线形成的"涡钩子"现象以及机理,初步揭示了微腔涡的流动及输运机理,为理解微腔流动现象及相关应用提供参考。

关键词：微流控微腔涡 "涡钩子" 边界线

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