检索结果-内蒙古大学图书馆

工程力学 2025年第3期42卷 42-55,112页

作者：韩庆华温晓东刘铭劼吴昊中国地震局地震工程综合模拟与城乡抗震韧性重点实验室(天津大学) 天津300350 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学) 天津300350 天津大学建筑工程学院天津300350

正交异性膜越来越广泛地应用在各种充气结构中。膜在非均匀变形的作用下很容易产生褶皱变形,因此有必要对正交异性膜的褶皱变形进行研究。对于平面正交异性膜,该文结合正交异性材料的起皱判别准则以及应力极值法,利用应力极值条件确定... 详细信息

正交异性膜越来越广泛地应用在各种充气结构中。膜在非均匀变形的作用下很容易产生褶皱变形,因此有必要对正交异性膜的褶皱变形进行研究。对于平面正交异性膜,该文结合正交异性材料的起皱判别准则以及应力极值法,利用应力极值条件确定褶皱半波长。利用应变条件确定褶皱幅值。采用最大主应力方向和最大主应变方向确定正交异性膜褶皱方向角的范围,并研究其变化规律。经过理论分析和数值模拟结果的对比,验证了提出的研究方法的可靠性。对于空间正交异性膜,该文采用有限元模型分析了其褶皱演变过程,并对比分析了采用薄膜模型和薄壳模性进行分析的区别。在上述研究的基础上,分析了处于压力气体和水耦合作用下由空间正交异性膜制成的防水气枕的气压变化情况,并利用试验结果进行了验证。研究结果为正交异性材料的工程应用提供参考。

关键词：正交异性膜褶皱构形参数应力极值法液-固-气耦合

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考虑非均匀预紧的螺栓法兰连接双圆柱壳半解析动力学建模与分析

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中南大学学报(自然科学版) 2025年第1期56卷 68-79页

作者：田亚雄孙伟杜东旭刘宏浩东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室辽宁沈阳110819

为了研究螺栓连接结构的非均匀预紧对结构振动特性的影响,本文提出了一种螺栓法兰连接双圆柱壳结构的半解析动力学建模方法。首先,考虑非均匀预紧,研究了带法兰的螺栓连接双圆柱壳结构的半解析建模方法,并在建模中考虑了法兰对结构动力... 详细信息

为了研究螺栓连接结构的非均匀预紧对结构振动特性的影响,本文提出了一种螺栓法兰连接双圆柱壳结构的半解析动力学建模方法。首先,考虑非均匀预紧,研究了带法兰的螺栓连接双圆柱壳结构的半解析建模方法,并在建模中考虑了法兰对结构动力学特性的影响,提出了一种用连接弧来模拟螺栓结合部力学特性的建模方法,对双圆柱壳、法兰、边界条件以及螺栓法兰处连接条件下的能量进行分析,引入正交多项式作为位移容许函数,利用拉格朗日方程建立了螺栓法兰连接双圆柱壳结构的动力学方程;然后,通过组建的试验系统证明了所创建的半解析模型在均匀和非均匀预紧力条件下求解螺栓法兰连接双圆柱壳结构振动特性的合理性;最后,基于所创建的模型分析了非均匀预紧的螺栓位置和完全松动的螺栓数量对双圆柱壳结构的固有特性的影响。研究结果表明:螺栓非均匀预紧幅度降低会导致结构固有频率降低,交叉位置螺栓预紧力减小导致结构固有频率降低幅度更大,松动螺栓数量增加会引起结构固有频率较为均匀地小幅减小,且非均匀预紧和螺栓松动均会引起结构的振型不再沿着周向对称分布。

关键词：螺栓法兰连接非均匀预紧力双圆柱壳结构半解析建模振动分析

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盘-鼓-轴耦合结构振动的有限元模型及实验验证

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中南大学学报(自然科学版) 2025年第3期56卷 923-931页

作者：张宏生徐昆鹏孙伟刘晓峰东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室辽宁沈阳110819

盘-鼓-轴耦合结构作为航空发动机的一类核心部件结构,其振动特性严重影响着航空发动机的性能。针对结构差异较大的盘、鼓、轴结构,首先基于一阶剪切理论推导了适用于盘、鼓、轴结构的刚度矩阵与质量矩阵的有限元通用表达式;其次,为了准... 详细信息

盘-鼓-轴耦合结构作为航空发动机的一类核心部件结构,其振动特性严重影响着航空发动机的性能。针对结构差异较大的盘、鼓、轴结构,首先基于一阶剪切理论推导了适用于盘、鼓、轴结构的刚度矩阵与质量矩阵的有限元通用表达式;其次,为了准确模拟耦合连接效应和整体结构的边界条件,构造了一种八自由度弹簧单元;第三,将盘、鼓、轴各个结构的刚度矩阵和质量矩阵与所构造的各位置的弹簧单元矩阵按照顺序分别组集到盘-鼓-轴耦合结构总刚度矩阵和总质量矩阵,从而建立盘-鼓-轴耦合结构的力学模型;最后,将有限元模型仿真结果与实验测试结果进行了对比,验证了建模方法的有效性。研究结果表明:有限元模型与实验测试的前7阶固有频率最大相对误差为2.854%,最小相对误差为0.408%,平均相对误差为1.581%;有限元模型仿真振型与实验测试振型吻合度较高,验证了本文提出的建模方法的有效性。

关键词：一阶剪切理论盘-鼓-轴耦合结构有限元法固有特性模态测试

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胶结砂土的静力触探模型试验及离散元模拟

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工程地质学报 2025年第02期33卷 722-732页

作者：加瑞赵栋雷华阳杨岗天津大学建筑工程学院天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室

在砂土中掺入水泥制备人工胶结砂土，通过自行研制的静力触探模型试验装置，研究了砂土颗粒间的胶结对静力触探结果的影响。试验结果表明：锥尖阻力qc随着水泥掺量的增加而增大，qc值的增加主要是由于胶结砂土的黏聚力增加引起的；根据q... 详细信息

在砂土中掺入水泥制备人工胶结砂土，通过自行研制的静力触探模型试验装置，研究了砂土颗粒间的胶结对静力触探结果的影响。试验结果表明：锥尖阻力qc随着水泥掺量的增加而增大，qc值的增加主要是由于胶结砂土的黏聚力增加引起的；根据qc值估算胶结砂土的强度参数时，如果不考虑结构性的影响，将会高估胶结砂土的内摩擦角；初始剪切模量与锥尖阻力的比值Gmax/qc随着水泥掺量的增加而增大，因此可以根据Gmax/qc的大小定性评价砂土的结构性强弱。通过离散元模拟分析了颗粒间的胶结强度对qc的影响机理。模拟结果表明：贯入会导致探杆附近颗粒间的胶结发生破坏，颗粒间的胶结强度越大，颗粒发生移动所需要的力越大，锥尖周围颗粒的接触力越大，因此qc值随着胶结强度的增加而增大。研究结果可以为胶结砂土中静力触探测试数据的分析和应用提供理论指导。

关键词：胶结砂土静力触探锥尖阻力离散元模拟胶结破坏

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基于Z扫描技术的超快脉冲激光焦深测量方法

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物理学报 2025年第7期74卷 177-184页

作者：林克晟高宇钟筱晴姜小芳华南师范大学物理学院原子亚原子结构与量子调控教育部重点实验室广东省高等学校物质结构与相互作用基础研究卓越中心广州510006 华南师范大学广东省量子调控工程与材料重点实验室粤港量子物质联合实验室广州510006

传统焦深测量方法大多需要直接捕捉光斑尺寸,但超快脉冲激光系统焦点处高峰值光强容易使仪器损坏,而利用自相关和平移探测器等方法光路复杂,容易引入误差.考虑到现有方法的局限,本文提出了一种基于Z扫描技术的超快脉冲激光焦深测量新方... 详细信息

传统焦深测量方法大多需要直接捕捉光斑尺寸,但超快脉冲激光系统焦点处高峰值光强容易使仪器损坏,而利用自相关和平移探测器等方法光路复杂,容易引入误差.考虑到现有方法的局限,本文提出了一种基于Z扫描技术的超快脉冲激光焦深测量新方法.从非线性光学理论出发,推导出利用开孔Z扫描技术测量具有双光子吸收特性的材料时,透射率曲线符合洛伦兹分布,拟合后可以快速确定焦点位置及焦深大小.通过仿真不同因素下的测量结果,验证了利用Z扫描技术测量光学系统焦深的可行性.通过实验测量不同样品厚度、入射光强、样品类型及不同透镜超快光学系统的透射率曲线,表明开孔Z扫描曲线的半高全宽与理论焦深值具有显著一致性.该方法将焦深大小与透射率曲线的束腰半径相关联,利用Z扫描曲线的洛伦兹分布特性排除了不同因素对测量结果的影响,能够准确测量超快脉冲激光聚焦系统的焦深.

关键词： Z扫描双光子吸收焦深洛伦兹分布

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基于双车接触点响应残差的桥梁模态参数识别方法研究

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工程力学 2025年第1期42卷 199-208页

作者：陈诚张静杜昌骏杨栋贺文宇合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009 广州大学工程抗震研究中心广州510006 工程抗震减震与结构安全教育部重点实验室广州510006

针对“车辆扫描法”在桥梁模态参数识别过程中存在对路面粗糙度和车辆速度过于敏感等问题,提出一种新的基于接触点响应的车辆扫描法识别桥梁模态参数(频率和振型)。在考虑相位差的前提下对两车的接触点响应作差,利用该残差识别结构各阶... 详细信息

针对“车辆扫描法”在桥梁模态参数识别过程中存在对路面粗糙度和车辆速度过于敏感等问题,提出一种新的基于接触点响应的车辆扫描法识别桥梁模态参数(频率和振型)。在考虑相位差的前提下对两车的接触点响应作差,利用该残差识别结构各阶模态频率以及对应的模态振型;给出了基于双车接触点响应残差进行桥梁模态参数识别的流程,通过数值算例验证了其可行性,并系统讨论了车辆速度、质量以及路面粗糙度等因素对识别结果的影响。数值结果表明:该文所提出的方法简单有效,能够在有效剔除路面粗糙度影响的前提下准确识别桥梁结构的模态参数。

关键词：桥梁工程模态参数识别接触点响应车-桥耦合振动路面粗糙度

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高速铁路道岔曲尖轨疲劳裂纹萌生预测

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同济大学学报(自然科学版) 2025年第4期53卷 619-627页

作者：翁之意周宇王驰单涛涛同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 同济大学上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室上海201804 上海申通地铁集团有限公司技术中心上海201103

针对高速铁路道岔曲尖轨疲劳裂纹与磨耗共存发展的情况,提出考虑磨耗的高速铁路道岔曲尖轨裂纹萌生预测方法。以列车侧向-逆向过岔时的轮载转移、轮轨接触状态为例,结合曲尖轨和基本轨的廓形关系,再现曲尖轨磨耗和疲劳累积过程,并分析... 详细信息

针对高速铁路道岔曲尖轨疲劳裂纹与磨耗共存发展的情况,提出考虑磨耗的高速铁路道岔曲尖轨裂纹萌生预测方法。以列车侧向-逆向过岔时的轮载转移、轮轨接触状态为例,结合曲尖轨和基本轨的廓形关系,再现曲尖轨磨耗和疲劳累积过程,并分析曲尖轨磨耗和疲劳损伤发展特征、轮载转移和轮轨接触变化,从而预测曲尖轨裂纹萌生寿命和位置。结果表明,考虑列车逆、侧向通过的情况,在曲尖轨裂纹萌生过程中,各磨耗阶段内达到磨耗阈值所需的通过总重呈波动变化,即磨耗发展不规则,且基本轨和曲尖轨的磨耗发展率呈相反趋势;曲尖轨顶宽35 mm断面处疲劳裂纹萌生寿命约11.7 MGT(百万吨),裂纹萌生位置在轨顶区域内距轨顶中心10~15 mm、钢轨表面1~3 mm处。

关键词：高速铁路道岔曲尖轨轮载转移滚动接触疲劳

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双壁波纹钢管混凝土构件短柱轴压力学性能

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哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 56-64页

作者：路博崔燕方勇王玉银李豪哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090 结构工程灾变与控制教育部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090 深圳市市政设计研究院有限公司广东深圳518029

为改善空心钢筋混凝土柱(HRC)的使用与受力性能,提出一种双壁波纹钢管混凝土(CFDCST)构件。本文共进行了4个大尺寸双壁波纹钢管混凝土短柱与2个空心钢筋混凝土短柱的轴压试验,关键试验参数为试件类型与波纹钢管类型。分析构件的破坏模式... 详细信息

为改善空心钢筋混凝土柱(HRC)的使用与受力性能,提出一种双壁波纹钢管混凝土(CFDCST)构件。本文共进行了4个大尺寸双壁波纹钢管混凝土短柱与2个空心钢筋混凝土短柱的轴压试验,关键试验参数为试件类型与波纹钢管类型。分析构件的破坏模式,对比不同参数下构件的承载力、峰值应变、延性系数等关键力学指标,获得荷载-波纹钢管应变关系曲线以揭示试件的约束机理并验证外波纹钢管类型的影响。试验结果表明:外波纹钢管可为夹层混凝土提供约束作用,且螺旋角越小,外波纹钢管的约束作用越强;内波纹钢管则主要为夹层混凝土内壁提供有效支撑,以保持截面的完整性。名义约束效应系数与空心率相近时,由于咬口滑移影响,大螺旋角双壁波纹钢管混凝土比小螺旋角双壁波纹钢管混凝土的峰值应力、峰值应变与延性系数分别降低15.5%、21.8%与16.7%。在总用钢量相近的情况下,小螺旋角双壁波纹钢管混凝土柱的承载力、峰值应变与延性系数分别比空心钢筋混凝土柱提高10.6%、36.2%与50.0%。基于试验结果,检验了3种典型承载力公式的适用性,并提出了相应设计建议。

关键词：组合结构空心钢筋混凝土波纹钢管双壁构件约束机理

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多点接触对单颗粒破碎影响的离散元研究

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中南大学学报(自然科学版) 2025年第4期 1405-1416页

作者：谭攀肖源杰王萌华文俊王小明彭友全中南大学土木工程学院重载铁路工程结构教育部重点实验室(中南大学)

道砟颗粒破碎是铁路工程稳定性研究中的重要问题之一，现有关于颗粒破碎的研究大都基于2个接触点的单颗粒破碎实验，实际上颗粒同时受多个接触点作用，颗粒的破碎特性在很大程度上取决于其接触点（配位数）的数量，而目前对多接触条件... 详细信息

道砟颗粒破碎是铁路工程稳定性研究中的重要问题之一，现有关于颗粒破碎的研究大都基于2个接触点的单颗粒破碎实验，实际上颗粒同时受多个接触点作用，颗粒的破碎特性在很大程度上取决于其接触点（配位数）的数量，而目前对多接触条件下颗粒破碎的准则和模式尚不完全了解。为此，本文开展道砟单颗粒压缩试验获取单颗粒破碎强度和能量，采用离散元法建立黏结多面体单颗粒数值模型，通过单颗粒破碎试验结果对数值模型细观参数进行标定。在颗粒表面安装刚性屏蔽墙来研究相邻晶粒的力学约束效应，基于标定的数值模型研究不同粒径颗粒下配位数对破碎强度、接触力链、破碎模式和破碎准则的影响。研究结果表明：颗粒破碎强度随配位数增加而增加，粒径越小，增幅越大；当配位数较低时，颗粒倾向于破碎成几块，随着配位数增加，颗粒倾向于粉碎性破坏，子颗粒体积分布由正态分布向Gamma分布转变，接触力链向逐渐向屏蔽墙延伸；当配位数大于10时，基于应力张量的颗粒破碎准则（最大主应力准则σ1、八面体剪应力准则q、平均应力准则p）和局部接触力的颗粒破碎准则(最大接触力准则Fmax)不再适用。所得结论对工程实践和进一步采用离散元法研究可破碎颗粒材料具有一定的参考价值。

关键词：离散元法颗粒破碎配位数道砟破碎准则

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转速对铝/钢搅拌—涡流复合摩擦搭接焊接头微观组织和力学性能的影响

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焊接学报 2025年第2期46卷 127-135页

作者：罗璟玥李晓博刘小超石磊申志康裴宪军倪中华东南大学机械工程学院南京211189 山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室济南250061 西南大学工程技术学院重庆400715

为了避免焊具磨损,采用搅拌—涡流复合摩擦焊技术对5083铝合金和304不锈钢进行搭接焊研究,探究了焊具转速对接头宏观形貌、微观组织和力学性能的影响,建立了铝/钢界面微观组织与接头宏观拉伸剪切性能的映射关系.结果表明,固定焊接速度为... 详细信息

为了避免焊具磨损,采用搅拌—涡流复合摩擦焊技术对5083铝合金和304不锈钢进行搭接焊研究,探究了焊具转速对接头宏观形貌、微观组织和力学性能的影响,建立了铝/钢界面微观组织与接头宏观拉伸剪切性能的映射关系.结果表明,固定焊接速度为15 mm/min时,在中低转速(200~400 r/min)焊缝表面成形良好,在高转速(600 r/min)焊缝表面出现点状缺陷.不同转速下,铝/钢搭接界面均平整且紧密结合,无钩状缺陷形成;铝/钢界面通过金属间化合物和扩散层实现冶金结合,钢侧元素可越过金属间化合物层在铝侧继续扩散.在200 r/min的转速下,界面形成纳米级金属间化合物层,接头拉伸剪切极限线载荷最高,达479.5 N/mm;随着转速升高到400 r/min,界面金属间化合物层增厚,约为1.2~1.3μm,导致接头拉伸剪切极限线载荷降低,为332.8 N/mm;当转速继续升高至600 r/min时,铝/钢界面中间层厚度基本保持不变,接头拉伸剪切极限线载荷重新提升至411.4 N/mm,推测是因中间层金属间化合物部分非晶化所致.

关键词：搅拌摩擦搭接铝/钢异种金属旋涡式材料流动金属间化合物力学性能

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