压电材料裂纹顶端条状电饱和区 模型的力学分析1)

在线性压电本构方程框架下,对裂纹顶端条状电饱和区模型进行了严格的数学分析.完整地考虑了各向异性力电耦合效应.建立了电饱和区尺寸与外加电场的依赖关系.证实了当裂纹垂直极化轴时,压电材料的断裂应力随着外加正电场的增加而减小,随着外加负电场的增加而增加.当裂纹平行于极化轴时,与极化轴平行的外加电场对断裂应力无影响.     

直接序列扩频系统中数字Costas环的设计与实现

主要针对直接序列扩频系统(DSSSS)的载波同步,研究了数字Costas环的设计和实现方法.介绍了数字Costas环的结构和其提取载波频率和相位、实现载波同步的基本原理.以典型的二阶连续系统的离散数字化方法为基础,分析了线性数字锁相环(DPLL)的参数设计方法,为非线性的数字Costas环的设计提供了参考.提出了一种在高速数字信号处理器(DSP)中数字Costas环的软件实现方案;经过试验验证,能够实现载波同步,并且应用更加简单、灵活,性能更加稳定.     

时滞耦合系统非线性动力学的研究进展

随着对自然界客观规律的深入认识,工程系统设计的精细化和复杂性要求也与日剧增.在许多耦合的动态系统设计过程中要考虑由耦合过程的时滞所引发的动力学行为,该时滞来自于与传感系统、作动系统和控制系统耦合的过程.耦合时滞也广泛存在于交通、系统生物学、电子通讯、神经和信息网络等技术中.本文首先从耦合时滞出发,在以时滞为中心的耦合系统复杂动力学机制、时滞镇定耦合系统的实验基础和实现、快慢变时滞耦合系统动力学和时滞神经网络同步和去同步4个方面,对耦合时滞诱发的动力学研究进展进行综述.着重介绍了时滞耦合系统中耦合时滞诱发的高余维分岔奇异性及新的定量分析方法、中立型时滞微分方程的规范型计算、具有耦合时滞的非线性系统中耦合时滞和非线性参数的辨识方法与实验实现、快慢变时滞耦合系统的张弛振荡、耦合时滞诱发的网络系统的同步模式切换等问题的研究进展;然后在应用方面重点介绍了车床磨削加工过程中耦合时滞诱发的颤振及其机理、具有惯性项和耦合时滞的神经网络系统中耦合时滞诱发的高余维分岔和复杂动力学、时滞动力吸振器与隔振装置的设计与实验实现.最后,从耦合时滞系统的一般性理论和工程应用两个方面展望了近期值得关注的一些问题.     

高速客车横向稳定性及分岔研究

以一类比较典型的具有17个自由度的四轴铁道客车系统为研究对象.利用Vermeulen-Johnson蠕滑理论和一分段线性函数来分别计算轮轨滚动接触蠕滑力和轮缘力.应用数值方法并结合稳定性与分岔理论对该车辆系统运行于理想平直轨道上的横向稳定性与分岔问题进行研究,得到车辆系统的Hopf分岔点、鞍结分岔点及其稳定性转变过程,据此确定车辆系统的线性临界速度和非线性临界速度.同时也对该车辆系统在超高速情况下的摆振方式进行分析,结果表明系统首先经简单的单频率周期运动,逐渐演变成两个甚至多个频率互相耦合的拟周期运动,随着新的耦合频率不断出现,系统最终进入混沌运动状态.     

考虑油膜力作用的船舶主推进系统冲击研究

舰船推进轴系是舰船动力装置的重要组成部分,它的稳定性是舰船生命力的基本保证.本文以舰船主推进轴系为研究对象,考虑了非线性油膜力的作用,在推进轴的非线性油膜力模型中,考虑了油膜涡动效应和挤压效应以及多个轴承油膜力的耦合影响,并考虑了轴承结构本身的刚度.文中采用弹性体动力学方法对推进轴建模,考虑了在外冲击作用下转速和轴承油膜力对于转轴冲击响应的影响,考虑横向运动与转动耦合作用,导出以非线性偏微分方程描述的舰船主推进轴的动力学方程,并用经典理论对其进行离散,最后采用龙格-库塔法进行数值仿真.实例分析指出转速对于转轴冲击响应的影响不可忽略.     

四自由度非线性系统的随机分岔混沌特性研究

以四自由度迟滞非线性随机振动模型为研究对象,以速度和位移立方的模型来模拟振动系统的迟滞非线性力,并以Monte Carlo法模拟随机位移激励,对迟滞非线性随机系统的动力学特性进行分析.通过系统的Poincare截面、分岔图及最大Lyapunov指数分析了系统迟滞非线性力各参数对系统混沌状态的影响.研究表明,非线性刚度系数对振动系统混沌状态的影响较小,线性阻尼项和线性刚度项次之,而非线性阻尼项的影响最为明显.不仅证明了非线性振动系统随机混沌振动现象的存在,更重要的是可以为非线性振动系统参数的合理取值提供理论依据.     

大跨度铁路斜拉桥车桥耦合振动非线性分析

大跨度铁路斜拉桥在车辆通过时,可能发生较大的变形,致使结构几何非线性效应变得显著.针对大跨度斜拉桥的几何非线性特征及铁路桥的特点,建立了结构空间动力分析模型.以广西红水河铁路斜拉桥和主跨300米双线铁路斜拉桥方案为例,模拟机车过桥的全过程,计算了斜拉桥的车桥耦合振动响应,分析了各种因素对桥梁动力响应的影响.结果表明,对于大跨度铁路斜拉桥,非线性分析结果与线性分析结果相比,具有明显差别.在大跨度铁路斜拉桥车桥耦合振动分析中,考虑结构几何非线性效应是必要的.     

压电材料裂纹顶端条状电饱和区模型的力学分析

在线性压电本构方程框架下,对裂纹顶端条状电饱和区模型进行了严格的数学分析．完整地考虑了各向异性力电耦合效应．建立了电饱和区尺寸与外加电场的依赖关系．证实了当裂纹垂直极化轴时,压电材料的断裂应力随着外加正电场的增加而减小,随着外加负电场的增加而增加．当裂纹平行于极化轴时,与极化轴平行的外加电场对断裂应力无影响     

一类非线性耦合振子的模态分析

本文研究了一非线性耦合振子系统的相似和非相似模态，用模态的方法分析和讨论此系统单振子振动和两振子的同步或反步周期运动，并且给出数值结果，以考察非线性模态的有效性。     

含界面脱粘压电复合材料层合板的非线性动力稳定性分析

基于Reddy提出的板高阶剪切变形简化理论,研究了含界面脱粘损伤压电复合材料层合板非线性动力稳定性问题.首先,建立了分层模型,推导了考虑几何非线性、阻尼效应、纵向惯性力和力-电耦合效应的Mathieu方程,并且给出了该方程解的解析表达式.其次,通过典型算例讨论了界面脱粘损伤以及反馈控制力对该层合板动力不稳定区域、纵向、横向共振频率和最大"牵引"深度的影响.由典型算例讨论可知:随着层合板界面脱粘损伤的扩大,其动力稳定性能逐渐减弱,其中在损伤较小时,反馈控制力对智能结构几乎没有影响;而在损伤比较大的情况下,反馈控制力将能有效地减少动力不稳定区域重合面积.     

非饱和黏性土抗剪强度的温度效应试验研究

为了系统地了解温度对黏性土工程性质的影响,本文采用南京地区三种不同矿物成分的黏性土,制成不同含水量和干密度的试样,在5~45℃条件下,开展了抗剪强度试验,获得了三种土的非饱和重塑试样的抗剪强度与温度的关系。试验结果表明:黏性土的黏聚力随温度升高呈线性变化; 亲水矿物含量较高的黏性土抗剪强度对温度变化较敏感,黏聚力随着温度的升高而降低,表现为强度的热软化现象; 亲水矿物含量较低的黏性土,当含水量较低(w≤17%)时,表现为强度的热硬化现象,当含水量较高(w≥22%)时,表现为强度的热软化现象,且干密度越高的试样,强度的温度效应越明显。论文还分析了非饱和黏性土抗剪强度的热硬化和热软化的内在机理。     

应用碱性水泥外掺剂固化天津海积软土的试验研究

天津海积软土具有高含水量、低强度、高压缩性、低pH值等特征,不能直接满足工程建设需要,必须进行人工处理。在水泥土搅拌法中使用适量碱性外掺剂NaOH或Na2CO3,可以提高桩身水泥土强度和复合地基承载力,同时能节省大量水泥,降低工程费用。现场试验中将海积软土与分别掺入0.5%NaOH和0.5%Na2CO3的10%水泥就地搅拌,形成两种新型水泥土,在与原状土及20%纯水泥土进行比较后,发现碱性外掺剂可以促使生成大量针状、棒状或纤维状水化硅酸钙晶体,抑制了能产生膨胀作用的钙矾石的生成,同时,有Ca(OH)2晶体析出,它们共同构成土颗粒间和土颗粒表面的充填物和包裹物,使水泥固化土的孔隙明显减小,密度和强度得到极大提高。检测结果显示水泥土强度提高了20%以上,复合地基承载力不小于120kPa。     

Compaction

Compaction of soils is a complex process in which several soil properties as well as compactor characteristics interact. General rules have been developed through years of experience in construction and through a need, in the recent past, to increase the sub-base and base strength of runways to accomodate higher aircraft wheel loads. General guidelines are adequate when there is no need for an accurate prediction of the number of compactor coverages required to effect a given level of soil compaction.During the conduct of a recent program, it was necessary that an estimate be made of the time required to compact soil to a certain strength. A review of the literature indicated that little recent work has been done on compaction and on the modelling of the compaction process. Similitude modelling has been used to predict the trafficability of soft soils. Although the soil compaction criteria are different from those of trafficability, it was felt that similitude modelling could also be applied to compaction. This paper describes the basis for CBR and density models and some indications of their form and prediction ability.     

极松软煤层工作面片帮力学机制分析与煤体加固实验研究

针对极松软煤层工作面煤壁片帮控制难题,三维有限差分数值计算表明,极松软煤层开挖后在煤壁底角产生剪应力集中,破坏位置由此沿渐变剪应力带牵引至煤壁顶部,产生卸载松弛浅层坍滑片帮。室内实验结果表明,极松软煤天然含水率极低,自身保水能力严重不足,极易失水。含水率由1.46%提高到3.39%,应变量增高154.32%;含水率4.49%,粘土含量10.00%。与无粘土极松软煤相比,抗压强度提高55.02%,应变提高574.26%。含水率在0~4.03%内,抗剪强度与含水率正相关;含水率在4.03%~12.70%区间,随着含水率的增高,抗剪强度迅速降低。且黏聚力对水的敏感度远大于内摩擦角对含水率的敏感程度,存在某一特定含水率,此时抗剪强度最大。极松软煤层可采用施工扰动方法,使煤层在工作面前方壳基支承压力作用下发生团化固结,达到有效应力增加、孔隙比减小、抗剪强度提高的目的。     

Evaluation of penetrometers for measuring soil strength

Cone index, as determined by a cone penetrometer, is frequently used as a measure of soil strength. The index is a compound parameter involving components of shear, compressive and tensile strength and soil metal friction. In order to assess the effect of soil type and condition on the relative contributions of these components to penetration resistance, the forces required to push blunt and sharp probes into two soils under a range of moisture contents and bulk densities were investigated. The maximum penetration force in homogeneous soil was not uniquely related to dry bulk density or cohesion, but varied with soil moisture content.At high and low moisture contents, the soil tended to interact with the shaft of the penetrometer thus increasing the resistance to penetration. At low moisture content, bodies of compressed soil formed in front of the probe, effectively changing the probe geometry.It was concluded that interpretation of cone index in typical layered field soils is difficult. Even in homogeneous soils, the proportion of shear, compressive and tensile components that the cone index reflects varies with soil condition.     

排水粉喷桩(2D工法)加固软土地基对桩周土体强度的影响

排水粉喷桩(简称2D工法)作为一种新的软土地基处理方法,在淮盐公路软基处理中得到试用,效果良好;但是目前对其桩间土强度的变化规律还不是很清楚,本文首次通过大量现场试验,采用静力触探、十字板剪切等试验手段,测得了排水粉喷桩施工后桩间土强度变化的规律。结果显示在排水粉喷桩施工后,桩间土强度先降低,之后随着龄期的增长而提高。     

水泥粉煤灰加固有机质土的试验研究

对于高有机质含量的泻湖相软土,单纯采用水泥不能有效提高该软土的力学性能,因此提出了采用水泥和粉煤灰作为固化剂的加固方法。通过不同水泥掺入量、粉煤灰掺入量和龄期下水泥土的无侧限抗压强度试验,分析了水泥粉煤灰固化土的强度规律和变形规律,探讨了水泥和粉煤灰加固高有机质含量软土的机理。结果表明,粉煤灰对于水泥试块的早期强度影响较小,对后期强度影响较大;粉煤灰最佳掺入量为12％,超过此掺入量水泥土强度反而会降低,粉煤灰水泥土的破坏应变、E50也在粉煤灰掺量为12％时分别达到最低值和最大值。水泥掺加粉煤灰可有效地提高高有机质含量软土的强度。     

The determination of plough draught—Part I. prediction from soil and meteorological data with cone index as the soil strength parameter

Using cone index as an indication of soil strength, empirical equations are developed in accordance with soil mechanics theory to relate soil moisture content to plough draught. The plough draught equation comprises a quasi-static component dependent on cone index and a dynamic component which is a function of the soil specific weight, plough speed and mouldbard tail angle. It is further argued that the cohesive and frictional components of the cone penetration resistance can be predicted by means of a simple equation comprising a reciprocal function of the square of the soil moisture content and a linear function of the soil specific weight. The cone index equation explained 98% of the experimental data for threthree soils over a wide range of moisture contents. These empirical equations, together with a soil moisture model, provide a method of predicting plough draught directly from soil and meteorological data.     

考虑非饱和粘性土含水量变化的地铁隧道围岩土体稳定性分析

含水量是非饱和土力学性质的重要控制因素,非饱和粘性土是北京地铁苏州街车站隧道的主要围岩土体类型,应用钻孔取样的方法取得隧道周边区域内的土体系统样本,通过三轴试验和含水量测试建立了非饱和粘性土围岩的变形和强度参数与含水量的相关性,进而明确了该工程场地非饱和粘性土的主要参数与含水量的关系,以此为基础确定了工程场地不同区域的土体力学参数,通过有限元数值分析方法研究了施工过程中的围岩土体稳定性与地表沉降量,明确了考虑土体含水量变化条件下的隧道开挖施工过程中的围岩土体稳定性状况。     

Comparison of soil strength measurements of agricultural soils in Nebraska

In 2014 the University of Nebraska, Lincoln (UNL) was engaged in field testing program to investigate a soil moisture mapping system as a crop management tool. In conjunction with this work, the US Army Engineer Research and Development Center, Cold Regions Research and Engineering Laboratory (ERDC-CRREL) deployed a team to perform soil characterization and strength measurements at three agricultural test sites. The primary objective was an investigation of the Lightweight Deflectometer (LWD) as a soil surface strength tool for the purposes of assessing bearing capacity of soft soils. The LWD measurements were performed with those from more “standard” tests, i.e. the Dynamic Cone Penetrometer, Cone Penetrometer, and Clegg Impact Hammer to determine if the LWD produced results that compared with these methods. The strength test data were also used to calculate California Bearing Ratio (CBR) values using existing equations in order to see if the different test methods produced similar CBR values that could in turn be used to predict the bearing capacity of the sites. The secondary objective was to compare the strength data with the corresponding soil water content data taken by UNL to determine if soil moisture was an indicator of soil strength.