混凝土静态力学性能的细观力学方法述评

混凝土力学特性是大坝、海洋平台等工程结构抗震设计及仿真分析的前提条件之一,也是目前研究的薄弱环节. 混凝土是一种典型的非均质材料,其宏观力学特性由细观组成来决定.本文总结了目前研究混凝土宏观力学特性的细观力学分析方法,细观有限元法及理论分析法; 阐述了界面过渡区(ITZ)对混凝土性能的影响,简单介绍了混凝土界面过渡区问题的研究现状;介绍了作者提出的混凝土宏观力学性能研究的细观单元等效化分析方法.最后对其未来发展的一些方向和有待进一步研究的问题作了总结.      

金属丝网——油液介质耦合减振器抗冲击动态力学特性研究

基于金属丝网－油液介质耦合减振器原理样机的抗冲击动态力学特性进行研究，样机的多参数匹配冲击试验研究表明该减振器具有强非线性动态特征，并能实现抗大冲击；在此基础上结合流体理论和库伦摩擦理论建立了原理样机非线性冲击动态特性模型，研究减振器抗冲击力学特性的设计可控性，该建模方法直接引入结构参数，为直接设计具体的器件建立了理论基础。     

地面力学及其在行星探测研究中的应用

地面力学是研究越野行驶中机器与地面相互作用的一门力学学科,包括对机器通过性的预测和评价,行走机构的优化设计以及对地面可行驶性的预测判断等几个方面.首先简介地面力学的研究方法、试验仪器和设备以及主要的成果和结论,其中包括在这些方面的最新研究进展情况.之后重点介绍行星探测领域中所开展的地面力学研究,主要从行星探测器设计阶段对地面力学理论和方法的应用、行星模拟土壤研制和力学特性研究、行星就位土壤力学参数测量等几个方面进行了综述.最后对这一领域今后的研究方向进行了探讨.      

石墨烯及其复合材料纳米力学研究进展

石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶体,是目前已知最薄但却有着极高强度的纳米材料。由于在强度、导热性、电子输运和光学上显示出不同寻常的特性,石墨烯迅速成为材料科学、物理、化学和力学等学科的研究热点。与此同时,石墨烯复合材料的研究也迅速兴起。本文综述了近年来石墨烯及其复合材料的力学特性的研究进展。根据力学行为的差异,我们主要阐述了石墨烯面内力学特性、离面力学特性、原子尺度修饰和石墨烯复合材料力学特性的研究进展：石墨烯的面内拉伸力学特性通过纳米压痕等技术得到了测量,其断裂行为在微纳尺度下不能完全使用连续介质力学模型进行解释,在多层石墨烯情况下会出现超润滑现象;石墨烯的可控离面位移对于改变其物理特性有重要的意义,石墨烯上的屈曲受到手性和尺度的影响,在高频器件中存在着非连续性的离面响应;适当的原子尺度修饰可以改善石墨烯的拉伸和扭转力学特性;石墨烯可以改善复合材料的力学特性,如提高强度、韧性等,其主要强化效应是通过与基体材料的离面、面内力学行为结合产生的。最后,本文对石墨烯及其复合材料的力学研究进行了总结和展望。     

基于膜理论的细胞压痕力学模型

基于膜理论和细胞压痕实验,本文提出了一种可用于分析细胞变形的新的力学模型,通过对乳胶球和聚氯乙烯(PVC)球进行宏观压痕试验、理论分析以及与不同细胞压痕试验曲线的比较,验证了细胞力学模型的适用性。同时,利用新模型对单个软骨细胞进行了具体的力学分析,得到了细胞的力学参数、细胞膜表面的应力分布等,为单细胞力学特性的研究提供了一种新思路。     

动力机器基础平台动力特性试验研究及数值分析

动力机器基础平台的动力特性不仅取决于结构材料本身的宏观弹性，而且还取决于结构平台的边界条件，地基的力学模型等参数，本文在模型实验折基础上，采用有限元法对上述问题进行了分析，确立了一种较为合理的力学模型最后给出实例。     

基于分数阶模型的牡蛎壳动力学特性研究

贝壳、牡蛎等天然材料因其轻质高强的力学特性在材料设计等领域受到了广泛的关注,但由于材料本身结构的复杂性,对其力学行为的研究十分困难。近年来,分数阶模型在研究材料的力学特性上取得了成功,相比传统模型,分数阶模型可以更好地表征复杂介质的应力或应变与时间的关系。因此,本文从波传播理论出发,以分数阶模型作为材料本构,得到了复杂介质的波传播控制方程。通过Laplace变换得到了控制方程的解析解,并通过Laplace数值逆变换分析了波的衰减对分数阶模型中参量的敏感性,讨论了不同于材料弹性、黏性的材料“惯性”特性。接着,基于解析解和多种实验测试信号,给出了得到分数阶模型参数的拟合式子。以牡蛎材料作为研究对象,利用CO₂脉冲激光器进行小试样的冲击加载、应用两点激光干涉测速系统(laser interferometer velocimetry system, VISAR)对表面粒子的速度进行测量,得到了4种密度下不同厚度的牡蛎壳试样的粒子速度时程曲线,再结合上述理论方法分析得到了牡蛎壳试样的Abel模型和分数阶Maxwell模型的参数,模型参数反映了牡蛎壳试样的细微观结构特征。结果...     

肌球蛋白Ⅱ缺失细胞胞质分裂机制研究

哺乳动物细胞胞质分裂过程中伴随着一系列形态学改变,随着分裂沟不断收缩,形成连接两个子细胞的细胞间桥.间桥不断拉长、变细,直至断裂、生成两个子细胞.采用细胞力学和形态学测量及分析方法,通过施加肌球蛋白Ⅱ抑制剂,定量研究了NRK细胞间桥变细动力学;采用细胞免疫荧光技术,检测了早期胞质分裂肌动蛋白的分布,揭示肌球蛋白Ⅱ缺失细胞胞质分裂可能的机制.结果表明:施加肌球蛋白Ⅱ抑制剂的NRK细胞,其整体形态学和细胞间桥形态学曲线明显不同于0.3%DMSO组.根据流体力学特性和所测量的力学参数对曲线进行模拟发现,表面张力对肌球蛋白Ⅱ抑制组细胞的间桥动力学曲线轨迹影响很大.研究结果提示由细胞力学特性决定的拉普拉斯压力和细胞运动共同参与了肌球蛋白Ⅱ缺失细胞胞质分裂的调节.     

混凝土材料动态性能的经验公式、强度理论与唯象本构模型

混凝土是一种应用广泛的结构工程材料, 其材料组份复杂、变化因素多, 因而力学 特性也复杂多变. 动\linebreak 态/强冲击载荷作用下, 还涉及了材料应变率敏感效应和静水 压力相关特性等诸多影响因素, 使得其本构理论的研究更加困难. 本文中, 回顾了 近20多年来混凝土材料动态力学特性和本构关系研究方面的进展状况, 主要总结了 混凝土材料动态本构特性研究中的经验公式、强度理论和本构模型, 并在分析 比较的基础上给出了相应的讨论和评述.     

单壁碳纳米管的扭转力学特性研究

利用基于高阶Cauchy-Born准则所建立的单壁碳纳米管本构模型,针对不同手性的单壁碳纳米管的扭转力学特性进行了研究.研究发现结构呈现对称性的锯齿型和扶手型单壁碳纳米管具有完全对称的扭转特性,而结构不对称的手性型单壁碳纳米管具有正反相异的扭转特性.同时,针对一系列手性不同的单壁碳纳米管的扭转力学特性展开了详细的研究.研究的部分结果与采用其他方法得到的结果进行了对比,证实了所提出方法以及预测结果的有效性和可行性.     

Implementation of integral fixed-time sliding mode controller for speed regulation of PMSM servo system

The paper presents a new concept of absorbing car body vibrations, which consists in a modification of the construction of the classical mono-tube hydraulic shock absorber by the introduction of an additional inner cylinder with an auxiliary piston. By making an appropriate selection of the system parameters, one may obtain the damping force characteristics dependent on the excitation amplitude and frequency. In the case of driving on a good-quality road surface, the shock absorber displays the soft characteristics which are desired as far as the driving comfort is concerned. In the case of worse-quality roads or while overcoming large obstacles, the hard characteristics ensure a higher level of safety and protect the shock absorber from getting damaged. The developed nonlinear model makes it possible to effectively analyse the system responses to harmonic, impulse and random excitations. On the basis of the analysis of the impact of harmonic excitations on the driving comfort and safety indexes, one may estimate the optimal values of the shock absorber construction parameters. Impulse and random excitations are applied in order to finally verify the effectiveness of the operation of the proposed shock absorber.

     

汽车模拟碰撞用液压缓冲器的动态仿真

汽车模拟碰撞(台车试验)用缓冲装置是汽车零部件安全试验中一个非常关键的设备。应用孔口节流理论，建立了汽车模拟碰撞用液压缓冲器的力学模型，同时对主要参数对模型的影响进行了具体的讨论。试验证明，进行参数优化后，计算曲线能够很好地模拟试验曲线。该仿真过程可以为类似液压缓冲器的理论建模和调试提供依据。     

Spectral simulation and shock absorber identification

In vehicle dynamics shock absorbers are used for the optimization of driving comfort and driving safety. Therefore, it is necessary to identify characteristics of shock absorbers under real conditions. This paper introduces the use of hardware-in-the-loop simulations for the identification of shock absorbers involving stochastic models of the road roughness. For this purpose a dynamic hydraulic test stand is used replacing the classical mechanical test stands which allow only sinusoidal excitation. For the Monte Carlo simulation with a real shock absorber in the loop, the random excitation of ground roughness is generated using a modified spectral representation method based on the famous contributions of Shinozuka. Motion and force of the shock absorber are measured and fed back to the Monte Carlo simulation of a car model in real time. The characteristic of the shock absorber is identified using the classical least squares method and a correlation-based method. A piecewise linear model for the characteristic relating the damping force and the velocity of the piston is applied for the shock absorber identification.     

可缩液体汽车减振器装置研究

对一种新型可压缩液体汽车减振器的基本结构和工作原理进行了分析,给出其内特性的数学模型。指出可压缩液体减振器由于腔内充满可压缩液体,其动作连续可靠,其外特性不会发生高频高速畸变,并提供了该减振器外特性试验。     

液压减振器随机热力学模型与油温变化研究

为了获得具有更多信息和更加接近工程实际的液压减振器油温热力学模型,将随机不确定性理论引入到液压减振器油温传统热力学模型中进行研究。将液压油密度、导热系数、比热容和运动粘度作为随机变量,运用求解函数数字特征的代数综合法建立减振器随机热力学模型,进而获得油液传热过程规律。将油温随机热力学模型研究结果和传统模型的计算结果与实验结果进行比较,证明随机不确定性理论的引入可行且随机热力学模型比传统模型更加优越。     

Nonlinear dynamic responses of twin-tube hydraulic shock absorber

Basically on the multi-body system dynamics, the virtual prototype of the hydraulic shock absorber for the bench test is developed in the ADAMS environment. Dynamic behaviors of the absorber are studied by both computer simulation and real test. Numerical predictions of dynamic responses are produced by the established virtual prototype of the absorber and compared with experimental results. It has been shown from the comparison that the vibration behaviors of the prototype with hysteretic damping characteristics are considered to be more identical with the bench test results than those of the same prototype with piecewise linear damping properties are. The current virtual prototype of the shock absorber is correct and can be a developing terrace for the optimizing design of the absorber and matching capability of the whole car.     

An improved nonlinear model for an automotive shock absorber

A new physical model for a shock absorber is presented which provides a more realistic representation of the stiffness characteristics than previous simple models. The new model is validated on experimental data.     

Dynamics of vibration isolation system with a quasi-isochronous roller shock absorber

The low-frequency vibrations of a vibration isolation system of rigid bodies (roller shock absorber and carrying body) under external harmonic loading are considered. The working surface of the absorber has the form of a brachistochrone. The equations describing the slip-free motion of the absorber over the hinged roller and the motion of the carrying body are derived. A graphical method for optimizing the parameters of the roller absorber as a component of the vibration isolation system is proposed     

相变柱壳的径向冲击特性

采用改进的SHPB (split Hopkinson pressure bar)装置和高速CCD (charge-coupled device)相机对TiNi合金圆柱壳进行了径向冲击实验研究,得到了动态载荷-位移曲线,并采用数字边界提取技术和纯弯曲假定对结构的动态全场变形过程进行了定量分析。结果表明,相变柱壳经受动态冲击后可以恢复,其加、卸载非线性行为与相变状态和相变铰的演化相关。同时,该结构具有良好的横向抗冲效应,对冲击加速度和冲击载荷的衰减量达到95%以上,耗能率为42.4%,可望在可重复使用的抗冲装置中得到应用。