人工智能在断裂力学的应用——裂纹识别、诊断及预测

在过去的二十年里，人工智能学者不断开发新的技术及方法应用于解决工程问题。虽然许多学者已经成功应用这些人工智能技术及方法解决工程问题，但是目前还没有相关文献系统地介绍这些技术及方法在断裂力学中的应用与发展。主要介绍了经典断裂力学的发展以及成果，并归纳总结近年来人工智能方法在断裂力学中的应用，将其成果细分为三类，包括失效模式识别，损伤和失效的检测及诊断和断裂参数的表征、反演和预测。详细讨论了人工智能方法在上述三个方面的应用情况。最后分析了这些人工智能方法在断裂力学领域中的优点及不足并提出了未来可能的研究方向。     

高速摄影中氙灯光源曝光量的确定

在高速摄影中，不同的拍摄距离、拍摄幅频及摄影底片所需要的曝光量也不同，为了得到最佳曝光量，需要对氙灯光源的各项参数进行选择。介绍了氙灯光源的特点及主要参数。在高速摄影光路确定的条件下，用两种方法计算氙灯光源参数，并进行实验验证。结果表明，用氙灯作为高速摄影的照明光源时，静态及动态实验均可得到较为清晰的图像。     

水平光面爆破激发地震波的成分及衰减特征

借助极化偏振分析方法，针对一组现场爆破实验，分析了水平光面爆破激发地震波的成分构成及特性，比较了不同波的衰减特征及各自对爆破振动的影响，并探讨了水平光面爆破的内在力学机理。结果表明，爆破振动中不同波的相对量值及主导波的类型均会随测点位置的改变而变化，爆源特性和沿传播路径的不同衰减共同决定波的成分构成及演化，各测点的优势振动方向也与波的成分构成密切相关。对于水平光面爆破，在光爆孔平面上，P波的影响可忽略，S波主要在竖直向振动，R波对水平及竖直向的振动均有贡献，其中水平向的振动主要由R波引起，而S波的竖直向振速在近区远高于R波，但归因于S和R波的不同衰减，R波在距离爆源22.5 m/kg1/2（58～67 m）处开始主导竖直向的振动；在光爆孔平面外，P波的影响不可忽略，且在特定位置会成为优势波型。     

分布式驱动电动汽车主动悬架T–S模糊控制研究

分布式驱动电动汽车，由于簧下质量增大，导致车轮振动加剧，进而影响车辆平顺性及行驶安全性。为有效抑制分布式驱动电动汽车垂向振动恶化，设计了一种主动悬架T–S模糊控制器，构建了分布式驱动电动汽车1/4悬架动力学模型，基于Matlab/Simulink在B级随机路面及变路面工况下进行动力学仿真，考虑了控制器在车辆参数不确定时的自适应性，探究了T–S模糊控制器在车辆变参数条件下的控制效果，并与PID控制的主动悬架及传统的被动悬架进行比较，通过硬件在环实验验证了控制效果。结果表明，所提出的分布式驱动电动汽车主动悬架T–S模糊控制策略可有效提升车辆的平顺性指标，相对于PID控制及被动悬架，T–S模糊控制也具有更好的多工况自适应能力。     

计算力学中的加权残值法在我国的研究及应用

此文简要地总结了计算力学中的加权残值法在我国１８年发展及应用的部分情况，着重在研究使用的方法，试函数形式所解决的问题及其优缺点等作一回顾，并提出简短的评论及建议．     

胶补加筋板应力强度因子及胶层剪应力计算

 在铆钉力法的基础上，提出计算胶接修补加筋板结构应力强度因子及胶层剪应力的解析法, 对分析胶接修补的加筋板强度具有现实意义. 利用影响系数，可以得到筋条、补片及蒙皮位 移的表达式，根据位移协调条件，建立联立方程，从而得到胶层剪应力及铆钉力. 通过解析 式，计算裂纹尖端的应力强度因子，分析补片对结构修补的效果，综合考虑了筋条及补片对 应力强度因子的影响.     

微型热驱动回路的脉动及位差对热性能的影响

以甲醇为工质，采用高速数据采集系统测定了微型热驱动回路在不同运行参数下的压力 及温度脉动，其脉动周期及脉动幅度随蒸发段热流密度的增加而减小. 实验发现，在蒸发段 热流密度较低的情况下，蒸气管中是泡状流或弹状流交替存在，而在蒸发段热流密度较高时， 蒸气管中为环状流. 就位差对热性能的影响进行了详细的实验研究，并在冷凝器空气自 然对流和强迫对流情况下，以加热块温度90${^\circ}$C为上限，得出微通道蒸发器和冷凝 器在不同位差下的最大蒸发段热流密度. 通过对实验现象的观察及分析，以期开发出适用于 未来电子产品高功率需求的微型化电子冷却器.     

捷联惯性组合件测试方案研究

本文仅讨论惯性组合件在误差模型给定的情况下，静态多位置标定方案设计，文中论述了标定的方法及方案，并从优化角度详细讨论了标定方案的可行性及优化性，目的是确定综合性能优良的试验方案     

随机ARNOLD系统的稳定性与分叉

本文详细讨论了当ｎ＝２时Ａｒｎｏｌｄ系统在小强度的随机参数激励扰动下，系统的运动稳定性及分叉。为了研究系统响应的统计特性，本文使用了Ｍａｒｋｏｖ近似技巧。在线性系统的情形，给出了系统矩稳定及样本稳定的充分必要条件。在非线性情形，本文的结果表明随机扰动可使系统的分叉点发生漂移     

极低湍流度下翼型近场尾流雷诺切应力的分布

简述了在西北工业大学低湍流度风洞中，用热线风速仪测量翼型边界层及近场尾流中速度型、湍流强度、雷诺正应力及切应力等的简况；文中着重分析了极低湍流度下（０．０２％）试验所得近场尾流中雷诺切应力的分布规律。结果表明，在尾流宽度方向及流动方向均有明显的规律性，且与常规风洞湍流度下结果相比，其有关特征值明显偏低。     

弹丸倾斜入水尾拍运动特性实验

基于高速摄影技术，开展多工况下弹丸倾斜入水实验，并利用自编程序，对实验图像进行像素点捕捉及数据提取与处理。通过分析弹丸倾斜入水空泡形成、发展及溃灭过程，得到尾拍过程中弹丸的空泡演化特性。此外，通过对比分析不同入水初速下空泡尺寸及弹丸速度与加速度的变化规律，总结出入水初速对弹丸空泡演化特性及入水运动特性的影响规律。结果表明：弹丸发生尾拍后，部分弹尾穿透原始空泡发生沾湿，同时自弹尾向后产生了新的尾拍空泡，尾拍空泡与原始空泡间贴合紧密；尾拍结束后，尾拍空泡在水中的位置基本不变，最终从弹丸原始空泡表面拉脱溃灭，而相同深度的原始空泡在尾拍产生射流影响下加速溃灭；随着入水初速的升高，尾拍空泡的尺寸及原始空泡的长度逐渐增大，尾拍过程中弹尾最大沾湿面积也逐渐增大；随着尾拍次数的增加，弹丸在每次尾拍过程中速度衰减幅值增大，同时弹丸损耗的能量逐渐增多，弹丸存速能力下降。     

爆炸荷载作用下两平行裂纹对扩展中裂纹的影响规律

用实验和数值模拟方法，研究在爆炸载荷下岩体内部一对平行裂纹对扩展主裂纹的影响规律。实验中，采用带有中心装药孔及预制裂纹的砂岩圆盘试件，利用由示波器、超动态应变仪及裂纹扩展计所组成的测试系统，监测主裂纹扩展速度和扩展距离；数值模拟中，采用了AUTODYN软件进行，模拟了主裂纹及两平行裂纹的扩展规律，对岩石材料，采用线性状态方程及最大拉应力失效准则，并在两平行裂纹间设置相应的观测点记录应力曲线。通过实验与数值模拟分析，得到:爆炸载荷下，紧随冲击波后的稀疏波经过两平行裂纹面反射后变成压缩波，并在两平行裂纹间产生垂直于主裂纹扩展方向的压应力，对裂纹的扩展有压制、止裂作用；而且，这种压应力的大小与两平行裂纹的间距有关，进而导致了不同的止裂效果，影响裂纹的扩展速度及最终扩展长度。     

初始应力下岩体爆破损伤特性及破裂机理

钻爆法在岩体开挖工程中应用广泛，其工作效率与岩体结构及地质环境密切相关。初始应力会显著影响岩体爆破裂纹的扩展行为及破坏特征，导致深部岩体超/欠挖等问题。本文采用理论分析和数值模拟相结合的方法研究了不同初始应力下岩体的爆破损伤特性及破裂机理。基于弹性力学建立单孔爆破动静组合理论模型，分析了静态应力分布及动态应力演化特征，揭示了初始应力作用下岩体爆破损伤机制。通过经验公式及动态力学试验对RiedelHiermaier-Thoma (RHT)模型参数进行标定与修正，并结合室内爆破实验及理论结果对数值模型进行验证。此外，在单孔爆破数值模型中分析了爆炸压力演化规律、裂纹扩展行为及分形特征，结果表明数值模拟结果可以较好地论证理论模型的合理性。研究发现：环向拉应力是影响爆破裂纹扩展的重要因素，当初始应力较大时，合理调整环向应力分布可改善岩体爆破碎裂效果，实际工程中可结合预裂技术进行地压调控改变应力分布。     

污染物在土壤及地下水中迁移转化研究综述

系统地介绍国内外对污染物在土壤及地下水中迁移转化规律研究的方法，取得的成果，存在的问题及发展趋势。综述了水分及污染物迁移转化数学模型的求解方法，评述国内外进行的物理模型试验的装置设备，测试手段，技术路线及研究途径，对深入开展地下水环境的研究具有重要的意义。     

并列弹性双圆柱在均匀流场中的流体激励力的研究

实验研究了并列弹性双圆柱体在均匀流场中的水动力特性，其中包括柱表面稳态及脉动压力系数，稳态阻力及升力系数，脉动阻力和升力系数，结果表明：Ｖ＿ｒ＞Ｖ＿（ｒｃ）时，柱的振动对其流体激励力有明显影响。     

在力学课程中进行双语教学探索

 讨论了在力学课程中开展双语教学的现实意义及可行性， 介绍了在力学课程中实施双语教学实践的全过程. 深入分析 了探索中的成功与不足之处，提出了应该注意的问题及解决 问题的方法.     

陶瓷摩擦学I．陶瓷的摩擦与磨损

根据大量文献调查结果，从影响陶瓷材料摩擦磨损性能的内因（主要包括陶瓷材料的力学性能及微观结构）和外因（主要包括载荷、速度、温度、环境气氛及偶件的化学活性等）出发，讨论了陶瓷材料的摩擦磨损行为及机制，以促进正确选择、设计和使用陶瓷材料，在对陶瓷摩擦学研究现状分析评论的基础上，提出了陶瓷摩擦磨损今后研究工作中值得重视的发展方向．     

陀螺仪温度模型建模方法介绍

本文简单介绍陀螺温度特征试验系统及陀螺仪温度模型的建模方法。陀螺在温度试验箱内，温度范围为—４０℃～＋６０℃，用１１个温点进行六位置试验及速率试验。根据测试数据，建立陀螺常值漂移、标度因数及与ｇ有关项漂移系数的温度模型。模型采用一元线性回归方程，对建模结果进行了分析和讨论，并对今后的工作提出一些设想。     

黄土地基微型桩基础上拔及下压承载性能研究

在软土地基中，微型桩常用作输电线路杆塔基础，而在黄土地区的应用相对较少。为了研究黄土地基微型桩基础的上拔及下压承载性能，本研究基于微型桩原位静载荷试验，分析了桩长、桩径及黄土湿陷性等不同参数对微型桩承载性能的影响；同时创建了三维桩土相互作用的有限元模型，对比其数值模拟结果与试验数据，验证了有限元模型的正确性，进一步分析了桩长、桩径及桩身弹性模量对其抗拔及抗压承载性能的影响。结果表明：相比其抗拔承载力而言，黄土湿陷性对微型桩抗压承载力的影响更大，且浸水后微型桩基础的破坏曲线斜率更大。黄土地基微型桩的竖向承载特性主要取决于桩侧摩阻力，桩长对抗拔、抗压极限承载力影响较桩径显著。上述研究对微型桩基础在黄土地区的应用具有较好的参考价值。     

斜拉桥拉索-阻尼器系统非线性响应分析

考虑索的抗弯刚度、垂度及几何非线性的影响，得出了索一阻尼器系统的空间非线性振动偏微分方程，用中心差分法将微分方程在空间内离散，导出了系统的非线性振动常微分方程组。结合Newmark法及虚拟力法提出了一种用于求解非线性振动瞬态响应的杂交分析算法。并以典型的斜拉桥拉索为研究对象，给出了数值算例，并与Runge—Kutta直接积分法进行了比较，说明了杂交算法的准确性及有效性。