检索结果-内蒙古大学图书馆

力学进展 2025年第1期55卷 113-174页

作者：陈伟曹润青胡嘉纯代胡亮王琳华中科技大学智能制造装备与技术全国重点实验室武汉430074 华中科技大学航空航天学院工程力学系武汉430074 工程结构分析与安全评定湖北省重点实验室武汉430074

细长输流管道是发动机液压装置、航空加油机、核工业热交换器、海洋钻井平台等工程装备系统的一类重要结构.当流速较高时,细长管道可能会发生屈曲或颤振等流致失稳现象,严重时可酿成重大安全事故.输流管道的流致失稳及其非线性振动是典... 详细信息

细长输流管道是发动机液压装置、航空加油机、核工业热交换器、海洋钻井平台等工程装备系统的一类重要结构.当流速较高时,细长管道可能会发生屈曲或颤振等流致失稳现象,严重时可酿成重大安全事故.输流管道的流致失稳及其非线性振动是典型的流固耦合力学行为,已成为结构动力学、流固耦合力学等研究领域的一个普遍性范例.在建立动力学方程、明确稳定性机理和分析非线性振动规律之后,近年来人们极其关注输流管道的大变形/大位移动力学问题.本文系统介绍了细长输流管道非线性振动,特别是其弯曲大变形动力学的研究进展.首先,概述了输流管系统的非线性特征及其分类,简要分析了一些常用假设的合理性.其次,重点介绍了泰勒展开近似模型、几何精确理论模型、绝对节点坐标描述计算模型、数据驱动模型及相关的其他建模与求解方法.然后,针对两端支撑管道和悬臂管道两类有本质区别的动力学系统,回顾了其非线性动力学机理与演化规律,重点介绍了悬臂管道从小变形假设到大变形响应的一些新近研究进展.在此基础上,还介绍了提高输流管稳定性、抑制输流管非线性振动和利用输流管大变形响应的主要方法.最后,对细长输流管道大变形动力学的研究现状进行了归纳总结,并指出值得关注的几个基础性科学问题.

关键词：输流管道流固耦合大变形动力学几何精确模型绝对节点坐标法

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超声疲劳狗骨平面试样设计与疲劳寿命实验研究

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固体力学学报 2024年第3期45卷 392-400页

作者：舒力力李岳刚徐乾罡张桢华中科技大学航空航天学院工程力学系武汉430074 华中科技大学工程结构分析与安全评定湖北省重点实验室武汉430074

超声谐振技术是研究金属材料超高周长寿命疲劳性能的有效手段之一.超声疲劳试样通常需要独特的几何设计以满足共振的要求.常规疲劳试样如圆棒以及狗骨等不具备平面特征,在定量微观表征等方面存在困难.本文介绍了一种基于狗骨型拉压疲劳... 详细信息

超声谐振技术是研究金属材料超高周长寿命疲劳性能的有效手段之一.超声疲劳试样通常需要独特的几何设计以满足共振的要求.常规疲劳试样如圆棒以及狗骨等不具备平面特征,在定量微观表征等方面存在困难.本文介绍了一种基于狗骨型拉压疲劳试样的带平面超声拉伸疲劳试样及其设计方法、疲劳测试方法.与传统超声疲劳试样设计不同的是,本文的狗骨平面试样具备平面试验段,具有利于定量微观表征的特征.本文以GH4169镍基合金为例,开展狗骨平面疲劳试样设计.通过超声疲劳试验结果表明,本文提出的基于理论解和数值方法的狗骨平面试件能在20 kHz产生共振,并且测得应力数据基本与现有材料S-N曲线相符.本文方法为超声疲劳试样设计与超高周疲劳的微观变形机制研究提供了新思路.

关键词：超高周疲劳超声振动狗骨平面试样

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砂岩压缩断裂行为的半均质近场动力学模拟

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固体力学学报 2025年第1期46卷 1-14页

作者：董文博陈子光江汉大学智能制造学院武汉430056 华中科技大学航空航天学院工程力学系武汉430074 工程结构分析与安全评定湖北省重点实验室武汉430074

孔隙率是砂岩复杂特性的一项关键因素,显著影响其压缩强度和变形参数.针对砂岩的压缩破坏开展孔隙率对其断裂行为影响的研究具有重要的理论意义和工程价值.本文采用半均质化近场动力学(IH-PD)模型和全均质化近场动力学(FH-PD)模型,分别... 详细信息

孔隙率是砂岩复杂特性的一项关键因素,显著影响其压缩强度和变形参数.针对砂岩的压缩破坏开展孔隙率对其断裂行为影响的研究具有重要的理论意义和工程价值.本文采用半均质化近场动力学(IH-PD)模型和全均质化近场动力学(FH-PD)模型,分别对单轴压缩加载下砂岩的断裂行为进行模拟.通过将IH-PD和FH-PD的模拟结果与实验结果进行对比,验证了IH-PD模型用于处理压缩断裂问题的准确性和优越性.结果表明,IH-PD模型能够捕捉到受压砂岩断裂过程中产生的横向裂纹,能够反映出孔隙分布变化引起的裂纹路径差异.通过模拟不同孔隙率砂岩的压缩断裂行为,研究了孔隙对受压砂岩断裂模式的影响.结果表明,单轴压缩加载下,孔隙率对砂岩中裂纹的路径、粗糙度、曲折度均产生明显影响.

关键词：近场动力学半均质化砂岩孔隙率压缩破坏

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单晶Ⅰ型弹塑性开裂取向效应的离散位错动力学-近场动力学研究

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固体力学学报 2023年第5期44卷 565-577页

作者：董文博陈子光华中科技大学航空航天学院工程力学系武汉430074 工程结构分析与安全评定湖北省重点实验室武汉430074

本文采用基于近场动力学框架的位错动力学叠加模型对FCC单晶在四种不同取向下的I型弹塑性开裂行为进行模拟研究.在模型中,无需预设裂纹扩展路径和内聚力区域,裂纹扩展路径由位错与裂纹的相互作用自动确定.数值计算了FCC单晶体在不同取... 详细信息

本文采用基于近场动力学框架的位错动力学叠加模型对FCC单晶在四种不同取向下的I型弹塑性开裂行为进行模拟研究.在模型中,无需预设裂纹扩展路径和内聚力区域,裂纹扩展路径由位错与裂纹的相互作用自动确定.数值计算了FCC单晶体在不同取向时的位错分布演化和裂纹扩展路径.分析表明取向会影响韧性和断裂行为,并证实了单晶体的单轴拉伸开裂行为遵循施密特因子关系,即位错更倾向于在施密特因子大的滑移面上形核并滑移.计算得到位错裂纹演化结果显示,不同取向时位错在滑移系上的分布和演化行为会导致不同晶体断裂模式.

关键词：离散位错动力学近场动力学塑性断裂晶体取向

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混凝土梁三点弯曲断裂模式转变的近场动力学模拟

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固体力学学报 2022年第5期43卷 614-624页

作者：吴攀周志昆陈子光华中科技大学航空航天学院工程力学系武汉430074 工程结构分析与安全评定湖北省重点实验室武汉430074

混凝土结构的宏观损伤开裂与其非均质微观结构紧密相关.底部带切口的混凝土梁在进行三点弯曲破坏时,随着切口的位置由梁中向梁边转移,裂纹由从切口处萌生并生长转变为从梁的中部萌生.论文采用半均质化近场动力学(IH-PD)模型和全均质化... 详细信息

混凝土结构的宏观损伤开裂与其非均质微观结构紧密相关.底部带切口的混凝土梁在进行三点弯曲破坏时,随着切口的位置由梁中向梁边转移,裂纹由从切口处萌生并生长转变为从梁的中部萌生.论文采用半均质化近场动力学(IH-PD)模型和全均质化近场动力学(FH-PD)模型,分别对混凝土梁三点弯断裂问题进行模拟研究.IH-PD模型根据混凝土中骨料体积分数随机生成不同键的组合方式,将微观尺度的非均质性引入模型,无需详细描绘骨料形状和分布即可考虑混凝土非均质性.论文将IH-PD与FH-PD模型得到的断裂模式随切口位置的变化关系,与实验结果对比,分析微观结构对混凝土梁开裂的影响;基于非均质材料特征尺寸与IH-PD模型网格参数的相关性,模拟骨料大小对混凝土梁断裂模式的影响;另外,通过在IH-PD模型中设置预损伤的方式引入随机分布的孔隙,探讨孔隙率对混凝土断裂模式的影响.

关键词：混凝土近场动力学半均质化准静态开裂三点弯曲

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气-液横向流动下悬臂柱体结构涡激振动机理研究

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应用数学和力学 2022年第5期43卷 577-585页

作者：严浩代胡亮王琳倪樵华中科技大学航空航天学院工程力学系武汉430074 工程结构分析与安全评定湖北省重点实验室武汉430074

针对潜艇侦查望远镜举升水面时产生的涡激振动现象,该文建立了悬臂柱体结构受气-液两种不同横向流作用下的涡激振动理论模型.研究了两种流体不同的分布比和密度比对柱体结构涡激振动行为的影响规律.基于Galerkin法和Runge-Kutta法,得到... 详细信息

针对潜艇侦查望远镜举升水面时产生的涡激振动现象,该文建立了悬臂柱体结构受气-液两种不同横向流作用下的涡激振动理论模型.研究了两种流体不同的分布比和密度比对柱体结构涡激振动行为的影响规律.基于Galerkin法和Runge-Kutta法,得到了柱体结构涡激振动响应的数值结果.研究表明,柱体结构的涡激振动锁频区随着流体分布比的增大而增大,自由端最大幅值随着流体分布比的增大先增大后减小.当分布比为0.5附近时,振幅出现极大值,该极大值随着流体密度比的减小呈现明显的增大趋势.此外,柱体的动力学行为随着流体分布比的变化呈现出周期和多周期等振动模式.该研究可为潜艇侦查望远镜结构的设计与分析提供理论指导意义.

关键词：涡激振动悬臂柱体锁频横向流

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金属材料腐蚀疲劳的近场动力学模拟

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固体力学学报 2024年第3期45卷 326-340页

作者：潘雨崧彭旭龙陈子光华中科技大学航空航天学院工程力学系武汉430074 长沙理工大学土木工程学院长沙410114 工程结构分析与安全评定湖北省重点实验室武汉430074

疲劳破坏是工程中最常见的一种结构失效形式.当工程结构在腐蚀环境中服役时,腐蚀环境和交变载荷的共同影响会显著降低结构的疲劳性能.本文将近场动力学疲劳损伤与腐蚀损伤统一,考虑腐蚀疲劳演化中结构损伤为腐蚀损伤和疲劳损伤的线性叠... 详细信息

疲劳破坏是工程中最常见的一种结构失效形式.当工程结构在腐蚀环境中服役时,腐蚀环境和交变载荷的共同影响会显著降低结构的疲劳性能.本文将近场动力学疲劳损伤与腐蚀损伤统一,考虑腐蚀疲劳演化中结构损伤为腐蚀损伤和疲劳损伤的线性叠加;结合近场动力学疲劳模型与应力腐蚀模型,建立近场动力学腐蚀疲劳模型.该模型同时考虑了结构变形对腐蚀速率的影响和腐蚀前沿产物与几何形貌的非均质性.应用该模型模拟研究了不锈钢紧凑拉伸试件中的腐蚀疲劳裂纹萌生、裂纹扩展阶段.数值结果表明本文发展的近场动力学腐蚀疲劳模型可以描述腐蚀疲劳的损伤演化过程,引入的力学损伤与腐蚀损伤相互作用耦合模型以及应力腐蚀关系揭示了阳极溶解对试件疲劳寿命的影响以及疲劳寿命的加载频率敏感性.

关键词：近场动力学腐蚀疲劳力学损伤腐蚀损伤应力腐蚀

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考虑加载频率的超高周疲劳寿命预测

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固体力学学报 2024年第4期45卷 488-495页

作者：舒力力陈永辉潘凯徐乾罡郭凯张桢华中科技大学航空航天学院工程力学系武汉430074 华中科技大学工程结构分析与安全评定湖北省重点实验室武汉430074 中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室西安710065 中国航空研究院北京100012

超高周疲劳试验可以通过传统的电磁振动(30-3000 Hz)、超声振动(20 kHz)等测试方法实现.对于同一材料,采用不同加载频率的测试方法得到的疲劳寿命可能存在差异.为了充分利用不同测试系统得到的超高周疲劳寿命数据,关于考虑加载频率的超... 详细信息

超高周疲劳试验可以通过传统的电磁振动(30-3000 Hz)、超声振动(20 kHz)等测试方法实现.对于同一材料,采用不同加载频率的测试方法得到的疲劳寿命可能存在差异.为了充分利用不同测试系统得到的超高周疲劳寿命数据,关于考虑加载频率的超高周疲劳寿命预测方法亟待研究.本文结合基于Tanaka的位错理论的裂纹萌生寿命预测模型以及Paris裂纹扩展的寿命预测模型,引入频率对有效应力及疲劳强度的影响,得到超高周疲劳寿命预测模型.利用本文提出的模型,针对钛合金TC17和镍基高温合金GH4169在不同加载频率下的超高周疲劳试验数据进行寿命预测验证,结果显示本文模型能较好地表征不同加载频率下材料的超高周疲劳特性.本文模型建立了不同加载频率下的疲劳寿命数据的关联.

关键词：加载频率超高周疲劳寿命预测

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级联碰撞对层状珠光体力学行为的影响

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固体力学学报 2020年第6期41卷 532-544页

作者：朱笔达黄敏生李振环华中科技大学力学系工程结构分析与安全评定湖北省重点实验室武汉430074

铁素体合金钢是目前在核能工程界应用最为广泛的一种金属结构材料,而以渗碳体和铁素体基体构成的层状珠光体是铁素体合金钢中常见的金相结构.深入理解辐照效应对层状珠光体力学性能的影响对高辐照条件下铁素体钢的材料设计与寿命评估有... 详细信息

铁素体合金钢是目前在核能工程界应用最为广泛的一种金属结构材料,而以渗碳体和铁素体基体构成的层状珠光体是铁素体合金钢中常见的金相结构.深入理解辐照效应对层状珠光体力学性能的影响对高辐照条件下铁素体钢的材料设计与寿命评估有着重要的理论参考意义.基于以上考虑,论文采用分子动力学(MD)模拟,研究了连续低能铁原子级联碰撞对渗碳体/铁素体两相界面的破坏情况,探讨了经历不同程度级联碰撞的两相结构在单向拉伸以及压缩荷载下的初始屈服情况.通过对原子模拟结果的深入分析,得到了以下主要结论:(a)辐照会破坏渗碳体/铁素体两相界面的失配位错结构,引起渗碳体的分解,并促进碳原子向铁素体的扩散;(b)在单轴拉伸荷载作用下,级联碰撞会使初始屈服机制由{112}<111>位错滑移系的开动转变为缺陷团簇附近位错环的形核与长大;(c)在单轴压缩荷载作用下,级联碰撞会使初始塑性变形机制由{110}<111>滑移系的开动转变为{112}<111>滑移系的开动;(d)在单轴拉伸和压缩情况下,级联碰撞(及辐照效应)都会提高珠光体的初始屈服应力.论文的研究结果为铁素体合金钢的辐照硬化和辐照脆化行为提供了新的微观层面解释,对于辐照条件下铁素体合金钢的材料组织优化设计有一定的参考意义.

关键词：珠光体铁素体合金钢辐照损伤脆化硬化分子动力学级联碰撞

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声表面波谐振器频率-温度行为分析

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固体力学学报 2020年第3期41卷 248-257页

作者：张艳明江山金俊胡洪平华中科技大学力学系武汉430074 工程结构分析与安全评定湖北省重点实验室武汉430074

声表面波(SAW)器件以其优良的性能广泛应用于雷达、通讯和日常用品等领域.然而,随着器件工作频率的不断升高,温度对器件频率稳定性的影响也越来越严重.因此,研究声表面波器件的温度效应,并在变温情况下保持SAW器件的频率稳定性至关重要... 详细信息

声表面波(SAW)器件以其优良的性能广泛应用于雷达、通讯和日常用品等领域.然而,随着器件工作频率的不断升高,温度对器件频率稳定性的影响也越来越严重.因此,研究声表面波器件的温度效应,并在变温情况下保持SAW器件的频率稳定性至关重要.论文采用增量型的拉格朗日方程分析受温度影响的声表面波频率漂移问题.用频率-温度系数(TCF)作为评价频率-温度行为的标准.设计了一个具有温度补偿层的双层SAW谐振器模型,降低了器件的频率-温度系数.通过尺寸优化,LiNbO_3-AlN结构的SAW谐振器在25℃(参考温度)下的频率-温度系数TCF接近0 ppm/℃.SAW谐振器的波长为4μm,谐振频率为1214.9 MHz.

关键词：声表面波(SAW) 频率-温度行为增量型拉格朗日方程 TCF

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