Test analysis of detection of damage to a complicated spatial model structure

A two-stage damage detection approach is proposed and experimentally demonstrated on a complicated spatial model structure with a limited number of measurements. In the experiment,five known damage patterns,including 3 brace damage cases and 2 joint damage cases,were simulated by removing braces and weakening beam-column connections in the structure. The limited acceleration response data generated by hammer impact were used for system identification,and modal parameters were extracted by using the eigensystem realization algorithm. In the first stage,the possible damaged locations are determined by using the damage index and the characteristics of the analytical model itself,and the extent of damage for those substructures identified at stage I is estimated in the second stage by using a second-order eigen-sensitivity approximation method. The main contribution of this paper is to test the two-stage method by using the real dynamic data of a complicated spatial model structure with limited sensors. The analysis results indicate that the two-stage approach is ableto detect the location of both damage cases,only the severity of brace damage cases can be assessed,and the reasonable analytical model is critical for successful damage detection.     

非均匀材料损伤破坏的多尺度耦合理论

为研究微损伤对非均匀材料宏观破坏的影响,建立了非均匀材料的三维微单元强度分布模型,在平均场模型和集团分担模型的基础上,根据模拟计算结果建立了邻近单元加权分担模型;采用细观统计的方法建立了微观损伤造成宏观破坏的概率函数及跨尺度敏感性函数.结果表明:材料的损伤分数和名义应力越大,破坏集团之间的距离越近,宏观破坏概率就越大;...     

深水钢悬链线立管触地区疲劳实验系统设计

深水钢悬链线立管(steel catenary riser, SCR)触地区易发生疲劳破坏, 且疲劳寿命预测问题是 目前理论计算与数值分析的难点, 通过实验能更好地促进理论和数值研究. 因此在相关理论 研究基础上, 设计一套SCR触地区疲劳实验系统, 模拟实际工作状况, 考虑张力、弯曲、内 外压与管土相互作用等因素的变化组合. 该实验系统为以后开展深水立管疲劳实验、研究SCR 触地区疲劳破坏机理以及准确预测SCR触地区的疲劳寿命奠定基础.     

介电高弹聚合物理论

软材料受刺激会发生变形, 该变形会引起相应的功能, 这种材料称为活性软材料(soft active material, SAM). 本综述主要讨论介电高弹聚合物这一类活性软材料. 当介电高弹聚合物薄膜受到厚度方向的电压作用时, 薄膜厚度减小同时面积增大, 可导致超过100{\%}的应变. 介电高弹聚合物作为转换器被广泛应用, 包括柔性机器人、智能光学器件、盲文显示屏、发电机等. 本文综述了建立在连续介质力学和热力学框架内的、并且基于分子理论描述和经验观测的介电高弹聚合物理论. 该理论耦合了大变形和电势, 描述了非线性和非平衡行为, 如力电失稳和黏弹性. 采用该理论能够通过有限元方法模拟实际构型的转换器, 计算力电能量转换的效率, 给出电致大变形的可行途径. 该理论有助于材料和器件设计.     

非线性断裂模式下冻土复合型破坏的数值计算

冻土是多相复合材料,其内部含有很多孔洞,裂隙等缺隙,它的断裂破坏过程像岩石及混凝土等准脆性材料一样具有明显的非线性特征.本文提出了一种胶结力裂纹模型来模拟冻土的断裂破坏过程.这种模型基于在裂纹尖端插入非线性界面元来模拟微裂纹区的胶结力(使裂纹闭合的力),裂纹扩展判据采用最大应变能释放率准则,同时编制程序对冻土Ⅰ-Ⅱ复合...     

轴向运动梁的横向振动分析

论述了轴向运动梁横向振动问题以及研究轴向运动梁横向振动问题的方法,指出对轴向运动梁横向振动问题研究中存在的一些错误并进行了更正.针对一端可看作固定边界条件的轴向运动悬臂梁,基于连续体的模态叠加法,推导出含自重效应的轴向运动梁动力响应的计算公式,进行实例计算,并对计算结果进行了详细的讨论,得出影响轴向运动梁振动响应的因素主要有速度和运动方向.     

亚声速热射流声源模型的应用

对亚声速转捩热射流中失稳波相关的噪声产生机制进行了研究,并与冷射流中的结果进行了对比.基于时均大涡模拟(LES)流场,通过求解线性抛物化稳定性方程(LPSE)得到了失稳波的空间演化特性,然后基于LPSE的解与声比拟方法构建了射流的线性及非线性声源模型.LPSE结果表明,加热可以提高失稳波的空间增长率,使其更早达到饱和.由线性模型分析可知,加热会提高高频模态的声压级(SPL).与冷射流相比,热射流中线性模型预测的声压级与大涡模拟结果间的差距更小,表明线性机制在热射流中作用更大.在亚声速冷射流中,非线性模型在之前的研究中已经被证明可以提高声辐射效率.在当前热射流中,发现非线性模型与大涡模拟间的声压级差距被进一步的缩小,且温度相关的声源项在声辐射中发挥更重要的作用.     

围压作用下伟晶辉长岩的能量特性及破坏模式分析

为探究围压条件下伟晶辉长岩的能量释放与破坏模式的关系,利用霍普金森压杆和LS-DYNA数值模拟软件对伟晶辉长岩开展了不同围压和不同冲击速度下的动态力学性能测试,分析其在不同围压和应变率下的能量释放特征及破坏规律。结果表明：高围压下,试样无明显塑性变形阶段,且围压状态对高应变率下的动态抗压强度有抑制作用,当冲击气压高于0.4 MPa时,动态抗压强度的增长趋势放缓;应变率和围压对伟晶辉长岩的能量与破坏模式有显著影响。随着围压的升高,试样的反射能占比增大,而透射能占比减小;能耗密度随应变率的增加而增大,当应变率为95 s^-1时(对应的冲击气压为0.4 MPa)出现拐点,同时高围压下的能耗密度大于低围压下的能耗密度。对于处于围压下的试样,其破坏断面多带有一定的角度,通过LS-DYNA有限元软件模拟了试样在围压下的动态破坏过程,发现中低围压下试样多呈剪切破坏,而高围压下试样有多条剪切裂纹发育贯通,呈复合破坏模式。     

多孔脆性介质冲击波压缩破坏的细观机理和图像

本文采用一种具有良好定量性质的离散元模型研究了带孔洞的各向同性脆性介质在细观尺度上的压缩破坏特征. 通过对孤立孔洞、三种简单的孔洞排布方式和大量孔洞随机排布等几种情况的模拟, 认识到了剪切破坏和局域拉伸破坏是冲击波压缩下多孔介质的基本破坏模式; 孔洞之间的损伤贯通会促进孔洞在较低应力下发生塌缩, 但损伤区的应力松弛过程却会对一定范围内的介质起到损伤屏蔽作用; 不同区域中损伤促进和损伤屏蔽的综合效果是在多孔脆性介质中形成一种高损伤区与低损伤区间错排布的奇特损伤分布. 本文的研究结果为深入理解脆性材料冲击波压缩破坏的演化过程和机理提供了细观尺度上的初步物理图像.     

臭氧层的化学破坏及其对策

臭氧层的化学破坏是人类的重大环境问题。本文对臭氧层的形成，作用，臭氧层破坏的后果，破坏臭氧层的物质及作用机制和保护臭氧层的对策作了探讨。