力學學報最新期刊目錄

北極點及高緯度海域海冰壓縮強度的試驗研究————作者：陳曉東;于爽;王燕舞;林龍;屈猛;季順迎;

摘要：在中國第十三次北極科學考察過程中，我國科考隊首次乘破冰船抵達北極點并開展了海冰采集與物理力學性質測試，填補了我國在該海域海冰試驗數據的空白。同時，為研究采樣地點氣候條件對海冰壓縮強度及物理性質的影響，分別在81°N至87.3°N之間的其他6個站位開展了冰樣采集與試驗測試。為研究孔隙率與鹵水體積對壓縮強度的影響，測量了試樣的鹽度、溫度與密度等物理性質。數據顯示，處于緯度較低海域的海冰試樣，其鹽度與密...

一種高效高精度小樣本的流固耦合代理模型————作者：錢志浩;丁陳森;許靈辰;郭朝陽;喻月;羅詞金;劉謀斌;

摘要：針對傳統流固耦合數值模擬計算效率低、建模成本高的技術瓶頸,本文使用了一種基于本征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition,簡稱POD)與高斯過程回歸(Gaussian Process,簡稱GP)的數據驅動降階模型(Reduced Order Model,簡稱ROM)實現了流固耦合問題的代理仿真.本文通過融合無網格粒子法對流固耦合問題的仿真結果,構建了高保真流場數據集...

含疊加微凸體的三維粗糙表面接觸模型————作者：蘇宇龍;郭云龍;原園;鄭建明;

摘要：基于分形理論,建立了含疊加微凸體的粗糙表面接觸力學模型.依據Weierstrass-Mandelbrot函數,構建了頻率等級優先、脊數優先和曲率半徑優先三種疊加微凸體幾何輪廓,通過幾何對比方式確定出脊數優先建立的疊加微凸體與粗糙表面輪廓較為符合.根據經典接觸理論,給出了疊加微凸體中各層發生彈性、彈塑性及完全塑性變形的必要條件.結合微凸體面積分布密度函數,獲得了粗糙表面總接觸載荷和真實接觸面積的內在...

基于自適應罰因子的變摩擦接觸磨損計算方法————作者：盧恒嘯;李燕;馮志強;

摘要：磨損廣泛出現在各種物體的相互接觸中，準確且高效地模擬物體的接觸磨損行為對研究磨損危害及其預防至關重要。本文基于罰函數接觸算法和Archard磨損模型，結合考慮常數、線性和指數壓力相關摩擦系數的庫倫摩擦模型，構建了一個包含幾何非線性、材料非線性和邊界非線性等復雜非線性因素的接觸磨損數值模擬方法。為了提高變摩擦系數模型的效率和精度，本文提出了自適應罰因子（VFAPF）算法，并將其應用于線彈性材料和Mo...

基于對流擴散系統的不可壓Navier-Stokes方程的多分布正則化格子Boltzmann方法————作者：趙勇;葛懿萱;陳鑫夢;陳震宇;汪壘;

摘要：不可壓Navier-Stokes方程組在環境科學、生物醫學、流體力學等眾多科學領域都扮演著十分重要的角色。發展求解不可壓Navier-Stokes方程組的穩定高效數值模擬方法具有重要的科學價值和實際意義。為此,本文提出了一種求解不可壓Navier-Stokes方程組的多分布正則化格子Boltzmann (MDF-RLB)模型。該模型的核心思想是將不可壓Navier-Stokes方程組轉換為一個耦合...

基于小腦脈沖神經網絡的柔性機械臂運動控制————作者：張透明;韓芳;王青云;

摘要：柔性機械臂由于自身材料的柔軟特性,極容易受到環境中的不確定性干擾,從而發生意外形變,影響控制精度.針對該情況,借鑒人體中小腦對運動的調控和對環境的適應性,搭建了小腦脈沖神經網絡模型,用于對柔性機械臂在環境干擾下的運動行為進行糾正控制.首先,基于分段常曲率方法建立了一個多自由度柔性機械臂模型,它具有移動關節和旋轉關節,可以實現伸縮和彎曲的運動行為;并采用順序二次規劃算法近似計算得到機械臂的逆運動學模...

單級和多級連續恒值準零剛度隔振方法————作者：趙峰;康艷紅;曹心煜;杜文遼;曹樹謙;

摘要：準零剛度隔振器具有高靜態和低動態剛度特性，在低頻隔振領域受到廣泛關注。具有非線性剛度特性的準零剛度隔振器在承載質量變化時，導致動態剛度增大從而降低低頻隔振性能，不適用于變承載質量隔振工況。為解決此問題，采用拉簧和斜桿提出一種具備恒值準零剛度特性的隔振器，通過靜態分析獲得的剛度表達式推導出兩個準零剛度參數條件，可實現恒值準零剛度、恒值零剛度或恒力和非線性準零剛度特性；進而基于恒值準零剛度提出了多級連...

壓電式微/納米級高精度定位系統的Noether對稱性數值解法————作者：謝煜;李彥敏;張成璞;趙綱領;陳向煒;

摘要：遲滯非線性效應會使壓電式微/納米級定位系統產生嚴重定位誤差,為了減小遲滯非線性的影響,需要對系統進行動力學建模和非線性行為研究,并構建控制器補償遲滯以提高定位精度.由于存在遲滯、耗散等非保守量,傳統方法尋找系統的Noether對稱性非常困難進而導致無法構造系統的對稱性解,從而影響系統的優化設計,對此本文提出壓電式微/納米級定位系統的Noether對稱性數值解法.以德國Physik Instrume...

海洋防腐涂層褶皺失效的彎曲-屈曲耦合力學模型————作者：馬良驥;劉明;彭志龍;姚寅;張博;陳少華;

摘要：海洋防腐涂層服役于極端海洋環境，褶皺是其損傷破壞的主要形式之一。明晰防腐涂層的褶皺失效機理，有助于優化涂層的結構設計，延長其服役壽命。基于海洋防腐涂層力化耦合的服役環境，考慮涂層褶皺失效的精確大變形幾何關系，本文建立了一種彎曲-屈曲耦合力學模型，應用攝動法求解了涂層非線性直邊屈曲與后屈曲問題；分析了與撓度方向相反的橫向彎曲載荷作用下，腐蝕性物質擴散引發的涂層屈曲載荷與涂層最大撓度的函數關系，討論了...

基于PIV/POD的水力裂縫近井區域滑溜水流動規律實驗研究————作者：張濤;李明峰;王琨;吳春燕;宋波;楊淑潁;

摘要：在非常規儲層壓裂施工中，滑溜水壓裂液在近井區域流態復雜，其流動規律影響支撐劑輸送和裂縫擴展過程。研究基于相似理論，搭建平板裂縫實驗裝置，從排量、滑溜水黏度和射孔位置三個方面設計實驗方案。利用粒子圖像測速技術（PIV）開展近井區域的流場測試實驗，得到近井區域的速度場和渦量場，并采用本征正交分解（POD）方法將PIV測量得到的流場瞬態速度矢量場數據進行主導模態分解，通過有限階本征函數的線性組合來研究近...

高頻抑制性刺激誘發混合簇放電:不同動力學的協同作用————作者：華洪濤;古華光;

摘要：揭示神經簇放電的復雜動力學有助于認識和治療腦疾病.近期的實驗報道,當抑制性中間神經元的放電頻率增加時,不是通常認為的壓制錐體神經元的電活動,反而是從靜息誘發出混合簇放電,包含3個階段:休止期、簇和高電位/細胞外鉀離子濃度（[K⁺]_o）的去極化阻滯,涉及多環節的復雜動力學,與偏頭痛和癲癇有關.本文用理論模型揭示了這些不同動力學的協同作用.首先,揭示了高頻放電即短放電周期誘發強...

基于跨時步求解格式的感知邊界外流場重構方法————作者：張海麗;張耀東;邱海云;陳千尋;許宇陽;周領;

摘要：在涉及深埋長隧洞段的長距離輸水工程中，由于地形地質條件的限制，傳感器難以實現全線部署，導致輸水隧洞存在眾多不容忽視的“盲段”，使得水力安全監測的范圍受限且難度增大。本研究基于特征線法，提出了一種利用傳感數據重構全局流場的跨時步求解格式。該求解格式利用前一時步與后一時步的已知數據重構待求時步的水力參數。通過數值模擬和實驗驗證，本文證實了該方法的實用性和精確性，證明了跨時步求解格式能夠從傳感數據中提取...

回頭潮生成演變數值模擬及其理論計算————作者：屈科;鄭偉;王超;喻仞石;

摘要：當潮波進入喇叭狀河口時，由于地形的升高和河口的逐漸縮窄，會發生劇烈變形的特殊水力現象，即涌潮。一旦涌潮與涉水結構物(如海塘)相互作用，在這些結構物的阻擋下往往使涌潮往相反的方向傳播，從而形成回頭潮。回頭潮因其威力大，一定程度上危及人們生命。過去對回頭潮的研究較少，關于回頭潮產生的機理研究還不夠充分。本文通過高精度數值模擬對垂直海塘上的回頭潮水動力特性進行研究，詳細分析了入射涌潮高度和潮前水深兩個主...

變形協調下的可變形初期支護理論模型研究————作者：吳奎;謝凡;趙南南;

摘要：高地應力軟巖隧道圍巖大變形是深地工程安全建造的痛點問題。可變形初期支護由可縮鋼拱架和含讓壓元件的可變形噴射混凝土襯砌組成，具有一定的變形能力，可定量釋放圍巖應變能，從而緩解支護壓力。鋼拱架和噴射混凝土襯砌的變形協調是可變形初期支護研究的核心問題。本文從理論分析的角度出發，首先分別構建了可縮鋼拱架、含讓壓元件的可變形噴射混凝土襯砌的力學模型，并給出了相應的支護壓力-徑向位移關系的解析表達式。對于可縮...

基于相似準則的復合材料螺旋槳水動力與結構響應特性研究————作者：洪銘;吳欽;黎勇;黃彪;王國玉;

摘要：為了預測復合材料螺旋槳的水動力特性，采用量綱分析法對影響螺旋槳水動力性能的參數進行了分析，并基于相似準則發展了復合材料螺旋槳水動力相似模型。通過復合材料螺旋槳雙向流固耦合計算方法對原型槳和模型槳的水動力性能、結構響應及振動模態特性進行分析。研究結果表明，基于雷諾相似準則，模型槳的來流速度需在原型槳的基礎上放大數倍，在常規試驗環境下難以實現，因此雷諾相似模型不適用于復合材料螺旋槳的水動力性能預測。基...

基于GNN和ISPH耦合方法的波浪與結構物相互作用數值模擬研究————作者：張寧波;倪寶玉;薛彥卓;武奇剛;袁廣宇;

摘要：波浪與結構物相互作用的研究因其在海洋結構物設計、操作及安全性方面的關鍵性作用而受到廣泛關注。作為一種無網格數值方法，不可壓縮光滑粒子流體動力學（ISPH）方法正逐漸成為研究波浪與結構相互作用問題的潛力工具。在傳統的ISPH方法中，壓力是通過求解壓力泊松方程（PPE）獲得的，這是整個計算過程最為耗時的部分。本文采用一種圖神經網絡（GNN）與ISPH相結合的耦合方法（ISPH＿GNN）對波浪與結構物相...

球形水合物顆粒對流換熱分解實驗研究————作者：劉丹寧;張旭輝;李鵬;梁前勇;張巖;魯曉兵;喬繼延;

摘要：深海海底甲烷泄露及其環境影響評價是進行天然氣水合物(簡稱水合物)開發必須關注的問題之一.甲烷從海床進入海水后,由于浮力作用而向上運動,形成氣液固多相流動,伴隨著水合物殼生成、水合物分解、甲烷溶解和微生物厭氧氧化等多個物理化學過程.純水合物在對流換熱條件下的分解相變速率是海水中甲烷運移評估的關鍵參數.文章設計了純水合物顆粒分解相變實驗裝置,觀測不同尺寸的水合物顆粒在不同水體溫度及不同水流速度下的分解...

基于晶體塑性理論的P91鋼高溫低周疲勞行為與裂紋萌生壽命預測研究————作者：李騰飛;李東銘;陳子光;郁汶山;闞前華;張旭;

摘要：P91鋼因其在高溫環境下的優異性能，被廣泛應用于關鍵結構部件。然而，其循環軟化行為和疲勞裂紋的萌生行為尚未得到全面理解，限制了材料的可靠性設計與壽命預測。為此，本文提出了一種基于物理機制的晶體塑性本構模型，系統考慮了背應力演化、馬氏體板條粗化和位錯滑移/攀移機制，并對模型進行了有限元實現。模擬結果成功再現了P91鋼在高溫循環過程中的實驗現象，驗證了模型的準確性和適用性。研究表明，P91鋼在高溫下的...

臨近空間細長旋成體繞流場分層特性研究————作者：石偉龍;甘才俊;張雋研;李曉輝;王利;程曉麗;何仕培;

摘要：針對細長旋成體在臨近空間中繞流場結構是否存在非對稱性、非定常性這一富有爭議的問題，采用粒子示蹤技術（平面和體式）和高精度數值模擬技術，結合量級分析方法對高超聲速細長旋成體繞流場進行了研究。試驗獲得了細長旋成體流向和多個展向截面的流場結構粒子圖像，從這些圖像中發現高超聲速細長旋成體繞流空間場存在三層結構，除了與高超聲速平板壁面繞流場或亞跨聲速旋成體一樣存在的自由流與邊界層外，還在兩者之間新發現一層粒...

非晶合金中彈性模量特征及結構狀態演化分析————作者：郝奇;楊東升;Eloi Pineda;Vitaly A Khonik;喬吉超;

摘要：非晶態固體物理老化對于理解其玻璃轉變,力學變形和晶化行為至關重要,核心在于如何構建老化模型以幫助理解弛豫機制和預測材料力學,物理性能的演化.本文通過對Zr₄₆Cu₄₆Al₈非晶合金室溫到過冷液相區剪切模量測試和動態力學參量測試,探究了非晶合金升溫過程中的結構狀態演化.本文假設剪切模量變化量正比于缺陷濃度變化,進而計算獲得缺陷濃度隨溫...

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