血管输入阻抗

自本世纪50年代提出了血管输入阻抗的概念以后,到目前为止,对输入阻抗这一重要的血液动力学参量的研究已有很大的发展,在临床医学上也得到了一定的运用。本文系统地总结和评述了30多年来关于血管阻抗的研究发展概况,并报告了作者近期内对血管输入阻抗研究的一些理论与实验结果。      

机场道面地基参数的识别与转换

提出一种机场道面地基参数识别与转换的方法，基于文克勒地基板理论和弹性半空间理论的计算模型，应用最小二乘法准则，通过实测挠度与理论挠度进行拟合来识别地基回弹模量E0和反应模量K，并依据实测点挠度相等的方法实现E0和K值之间的转换，实例计算表明所得结果具有较好的精度。     

涡流检波器特性测量与参数识别

新型涡流检波器已在地质、石油、煤炭人工地震勘探中采用。本文将最新的振动试验方法、数据处理技术及模态参数识别应用到检波器特性参数的确定中。论述它的有效优化方法,并首次将它应用到传感器的标定技术中,做到快速准确测定它的参数值,为检波器的生产、使用提供技术保证,亦为涡流检波器参数综合测试仪研制提供理论基础。     

转子系统模态参数现场识别技术研究

基于时域振动参数识别理论,本文讨论了由转子和油膜轴承构成的转子系统的模态参数现场识别问题。本文所述方法不需要施加人工激振,仅在轴承座处测量轴承座的振动和转子的绝对振动,可以在线应用。     

储层微观参数对宏观参数影响的网络模拟研究

储层宏观参数是储层微观参数的宏观体现.以孔隙度、绝对渗透率、相对渗透率等宏观参数作为约束条件,拟合生成网络模拟模型,在此基础上讨论了孔喉半径、喉道半径均质系数、孔喉比、孔喉润湿性、孔喉形状和配位数等微观参数的变化对孔隙度、绝对渗透率和相对渗透率等宏观参数的影响.在影响因素敏感性分析的基础上,确定了引起储层宏观参数变化的...     

砂土类材料离散元细观参数的自动识别

准确的细观参数是采用离散元进行合理模拟的前提,基于最优化理论,本文提出了一种砂土类材料离散元细观参数的自动标定方法:采用PFC离散元软件模拟砂土的双轴压缩试验,以使PFC数值模拟的应力–应变曲线与某标准砂土室内双轴压缩实验结果的误差最小为优化目标,采用模式搜索法实现砂土类材料离散元细观参数的自动标定。本文提出的离散元细观参数自动标定方法具有识别效率快,精度高的优点。     

长方体的热爆炸临界参数估计

本文给出了各侧面散热条件不同情况下的长方体反应系统临界F-K点火参数估计公式,并用已有的研究结果做了比较,表明该公式给出了较好的临界参数估计值。     

气液混输悬链线立管系统两相流特性实验

严重段塞流是海洋工程气液混输管线--立管系统中常见的一种特殊有害流动现象, 采用水平--下倾--悬链线立管气液混输组合管道系统, 通过系列实验在悬链线立管中获得了严重段塞流、间歇流和震荡流等流型, 阐述了这些流动现象的形成机理, 提出了能够产生严重段塞流的判定准则. 结果表明, 悬链线立管严重段塞流具有明显周期性, 在一个周期内的流动特征可分为液塞形成、液体出流、液气喷发及液体回流等4个阶段, 进而给出了各阶段中相关流动参数的变化规律. 在实验中同时还对悬链线与垂直立管中严重段塞流形成机理进行了比较分析, 发现两者在液塞形成阶段有显著差别. 其中, 在悬链线立管中液塞形成之前首先需要经历一个气液混合液塞形成过程, 而垂直立管则没有这个过程.      

2-叠氮-1,3,5-三硝基苯热解反应的机理及其热力学和动力学理论研究

用ＰＭ３－ＭＯ法对２－叠氮－１,３,５－三硝基苯的热解机理进行了计算研究,基于统计热力学和过渡态理论求得该反应的热力学和动力学参数。结果表明,氧化呋咱机理下的热解活化能（１０３．７５０ｋＪ／ｍｏｌ）比ＣＮＯ２均裂反应活化能（２０５．４１５ｋＪ／ｍｏｌ）小得多,且反应动力学参数的计算值与ＤＳＣ实测值相符。４００Ｋ以下Ｃ－ＮＯ２均裂反应的Ｇ值为负,热力学上可能发生,但速率常数为０ｓ－１。     

物理参数直接识别法对于分布系统的应用

本文将物理参数直接识别法用于均匀分布系统等效离散模型的物理参数识别，数值模拟结果表明，识别得到的离散模型的动力特性较好地接近分布系统的动力特性，离散系统物理参数识别的有关结论对分布系统仍然成立，数值模拟与实验结果还表明，均匀分布系统时域响应测量点应等距离布置。     

折纸运动学综述

随着21世纪折纸工程学的发展,折纸不再仅仅是一项民间艺术,一方面数学家前期的大量工作随之浮出水面,另一方面工程应用对折纸结构折叠过程的描述与分析都提出了新的挑战.同时,折纸的对象也不再局限于简单的纸张,工程中存在大量的厚度不可忽略的平板结构,他们的折叠展开问题一直困扰着相关的工程应用.近几年超材料的发展给模块化折纸带来了一次从玩具到高科技的飞跃,然而如何协调地安排这些折纸模块使得整体结构展现出超常且可变化调控的性能是折纸领域的新热点.由此可见,折纸运动学在诸多应用与探索方面都起到了决定性的基础作用.本文重点介绍了已有的机构学理论与方法及其在各种折纸结构分析设计中的应用,旨在为折纸工程学的发展提供坚实的理论技术基础.     

三浦折纸超材料结构数字化设计与模型验证

折纸结构在航空航天、柔性电子、汽车船舶和建筑结构等领域具有较好的应用前景. 三浦折纸单元沿三向拓展可构建出三浦折纸超材料结构, 具有高孔隙、可自锁、平面折展、负泊松比、形态可控等特性. 为了便于生成折纸超材料结构的复杂三维模型、推广应用于缓冲吸能结构及可展结构, 本文利用Matlab和Grasshopper软件, 发展了三浦折纸超材料结构的数字化设计方法, 利用数字化建模及3D打印技术, 实现了零厚度及非零厚度三维折纸模型的统一建模, 并开展了物理模型验证分析, 探讨了3D打印制作折纸超材料结构模型的优缺点; 推导了三浦折纸超材料的折痕长度、相对密度、折叠率等特性与几何参数的关系, 利用Abaqus/Explicit软件开展了结构准静态压缩过程分析与验证, 揭示相对密度对结构吸能指标的影响规律. 研究结果表明, 折纸超材料结构数字化设计方法高效、准确, 便于结构选型及优化分析, 所得三维模型结果与理论值吻合较好. 当胞元面板构型、面板厚度及结构折痕总长不变时, 相对密度较小的三浦折纸超材料结构具备更为优异的吸能效率.      

折纸结构和折纸超材料动力学研究进展

折纸结构和折纸超材料由于其无穷的设计空间,突出的变形状、变大小、变拓扑特性,以及由折叠诱发的超常规力学特性,在最近几年迅速成为数学、物理和工程学科的研究前沿和热点.折纸结构和折纸超材料在航天、医疗、材料、机器人等众多工程领域具有广泛的应用前景,其典型的代表包括大型空间可展开结构、自折叠可重构机器人、微型可折叠器械等.随...     

A geometry-based framework for modeling the complexity of origami folding

This paper presents a quantitative framework to analyze the complexity of folding origami structures from flat membranes. Extensive efforts have realized intricate origami patterns with desired functions such as mechanical properties, packaging efficiency, and deployment behavior. However, the complexity associated with the manufacturing or folding of origami patterns has not been explored. Understanding how difficult origami structures are to make, and how much time they require to form is crucial information to determining the practical feasibility of origami designs and future applications such as robotic origami assembly in space. In this work, we develop this origami complexity metric by modeling the geometric properties and crease formation of the origami structure, from which it outputs crease and pattern complexity values and a prediction of the time to complete the pattern assembly, based on the characteristics of the operator. The framework is experimentally validated by fabricating various Miura-ori origami paper models.     

考虑非线性本构的非刚性折纸结构动力学建模与分析

折纸结构因其大收纳比、高可控性、可重构、制造装配简单以及设计多样等优势, 在航天、生物医学、建筑、机器人、材料科学等工程领域有着广阔的应用前景. 随着折纸结构的工程应用越来越广泛, 针对低刚度折纸结构的动力学研究愈加重要. 本文将非刚性折纸结构等效为带卷簧的空间桁架结构, 建立了一种通用的杆–链动力学模型. 考虑材料的几何非线性, 采用基于Ogden超弹性本构的杆单元来模拟折痕和虚拟折痕, 可适用于作大范围运动并具有大变形的折纸结构. 引入非线性卷簧来体现折痕的抗弯作用, 相较于传统的卷簧本构模型, 本文提出的改进的非线性卷簧本构模型具有更强的通用性和鲁棒性, 能够有效避免接触碰撞动力学中折叠面的穿透. 基于虚功原理, 建立了考虑阻尼效应的非刚性折纸多体系统的动力学方程, 并采用变步长的广义-α 法求解. 最后, 对三种经典折叠形式的非刚性折纸结构进行动力学仿真, 验证了本文提出的杆–链动力学模型的准确性和高效性. 通过施加虚拟折痕和修正初始构型, 有效解决了刚性折纸模型中展开和收拢过程的锁定问题. 与刚性折纸模型相比, 杆–链动力学模型具有更好的数值模拟通用性, 并能够给出具有大变形张紧构型. 在此基础上, 揭示了非刚性折纸结构复杂的动力学行为, 并对多稳态、瞬态动力学和波动力学特性进行分析.      

折叠翼飞行器的动力学建模与稳定控制

折叠翼飞行器在变形过程中,其动力学模型呈现多刚体、多自由度和强非线性特点,同时气动力/力矩、压心、质心和转动惯量等参数也会大幅度变化,严重影响飞行稳定性. 由此,本论文将对飞行器的多刚体动力学建模与变形稳定控制进行研究.基于凯恩方法建立了折叠翼飞行器的多刚体动力学模型,并从中得到了变形所产生的附加力和力矩表达式.通过气动计算拟合出气动参数与折叠角之间的函数关系,由此分析了不同折叠角速度下飞行器的纵向动态特性, 结果表明,折叠翼飞行器变形过程中速度、高度和俯仰角均会发生变化,飞行器无法保持稳定飞行.为此提出了一种基于自抗扰理论的飞行器变形过程中的稳定控制方法.将折叠翼飞行器纵向非线性动力学模型中存在的非线性项、耦合项以及参数时变项都视为系统内外总扰动,利用扩张状态观测器对总扰动进行实时估计和补偿, 针对补偿后的系统设计PD控制器,实现了速度通道和高度通道的解耦控制.通过Lyapunov稳定性原理证明了系统的稳定性, 并进行数学仿真验证. 仿真结果表明,基于自抗扰理论设计的稳定控制器能够解决飞行器变形所带来的强非线性和参数时变等问题,保证飞行器的高精度稳定控制.      

DYNAMIC MODELING AND STABILITY CONTROL OF FOLDING WING AIRCRAFT 1)

折叠翼飞行器在变形过程中,其动力学模型呈现多刚体、多自由度和强非线性特点,同时气动力/力矩、压心、质心和转动惯量等参数也会大幅度变化,严重影响飞行稳定性. 由此,本论文将对飞行器的多刚体动力学建模与变形稳定控制进行研究.基于凯恩方法建立了折叠翼飞行器的多刚体动力学模型,并从中得到了变形所产生的附加力和力矩表达式.通过气动计算拟合出气动参数与折叠角之间的函数关系,由此分析了不同折叠角速度下飞行器的纵向动态特性, 结果表明,折叠翼飞行器变形过程中速度、高度和俯仰角均会发生变化,飞行器无法保持稳定飞行.为此提出了一种基于自抗扰理论的飞行器变形过程中的稳定控制方法.将折叠翼飞行器纵向非线性动力学模型中存在的非线性项、耦合项以及参数时变项都视为系统内外总扰动,利用扩张状态观测器对总扰动进行实时估计和补偿, 针对补偿后的系统设计PD控制器,实现了速度通道和高度通道的解耦控制.通过Lyapunov稳定性原理证明了系统的稳定性, 并进行数学仿真验证. 仿真结果表明,基于自抗扰理论设计的稳定控制器能够解决飞行器变形所带来的强非线性和参数时变等问题,保证飞行器的高精度稳定控制.     

多稳态串联折纸结构的非线性动力学特性

折纸结构和折纸力学超材料由于其无穷的设计空间、出色的变形能力、超常规力学特性和广泛的应用前景,最近受到了学术界和工程界的 广泛关注.特别地,某些折纸结构单胞由于具有独特的双稳态特性而获得深入研究.注意到折纸结构和折纸超材料通常由多胞构成,但多胞 结构的多稳态特性及其诱发的动力学行为尚不清晰,相关的研究还较少.本文在双稳态Miura-ori堆叠结构单胞的基础上,研究由两个异构 双稳态单胞基于力平衡串联而成的结构.静力学分析指出,双胞串联结构具有4个定性不同的稳定构型,呈现出多稳态特征.动力学分析指 出,双胞串联结构在4个稳定构型处具有显著不同的固有频率特征. 逐渐增大激励幅值,双胞串联结构的多稳态特性诱发出类型丰富的复杂 非线性动力学响应,包括亚谐、超谐甚至混沌的阱内和阱间振动. 根据幅值特征,我们将稳态动力学响应分为九类,并开展了动力学响应的 吸引盆和吸引盆稳定性分析.结果表明,不同类型动力学响应的吸引盆稳定性(即出现概率)显著不同,且与激励幅值密切相关.本文得到的 多稳态双胞串联结构的静力学特性、动力学响应的分类,以及吸引盆稳定性相对于激励幅值的演化规律,对深入认识多稳态折纸结构的非 线性动力学特性,调控非线性动力学响应具有参考价值和指导意义.      

A combined upper-bound and elastic-plastic finite element solution for a fastener hole subjected to internal torsion

Fastener holes used in the mechanical joints are vulnerable to failure due to development of stress concentration at their edges. Inducing compressive residual stresses by different techniques has been the most common method to reinforce the holes to date. In this work, a new reinforcement technique called internal torsion, which can be classified as a localized severe plastic deformation process, is proposed as an alternative to the cold expansion pre-stressing. A special specimen is designed to represent the behavior of a typical fastener hole during the internal torsion process. The deformation of the specimen in the vicinity of its hole surface is studied by introducing a parametric kinematically admissible velocity field (PKAVF) within the deformation affected zone (DAZ). Calibration of the parameters in relation to the deformation of the material during the process is done by an elastic-plastic finite element solution that was performed in ABAQUS for a specimen made of interstitial free (IF) steel. Numerical analysis of the deformation is carried out to understand the process and to estimate the optimum process parameters. Subsequently, the calibrated model is used in an upper-bound solution of the problem to estimate the torque–twist response of the specimen during internal torsion. Finally, the results of upper-bound solution are compared with those of finite element analysis. There is a good agreement between the upper-bound solution and finite element results, which verifies validity of the calibrated velocity field model and the upper-bound solution based on the model for the internal torsion problem.     

基于能量变化的微尺度金属应变突变准则研究

微尺度金属在塑性变形过程中呈现出显著的应变突变特性。本文以力加载条件下单晶Ni微米柱体和位移加载下Au纳米柱体为对象，探讨应变突变的判定准则与不同特征阶段的判别条件。首先从经典塑性理论Hill稳定性条件出发，分析微柱体变形过程中的动能变化，提出了应变突变发生与结束的判定准则。进一步分析柱体变形过程中的内能变化，结合动能变化的分析结果，给出了微尺度金属不同变形阶段的判别条件。通过与文献中实验与理论结果对比发现，基于动能变化的应变突变判定准则能够判断应变突变的发生与结束，基于能量变化的判别条件可以有效区分微柱体的不同变形阶段。最后对新理论准则的可靠性与适用性进行了讨论。