第六届全国固体力学青年学者学术研讨会报告综述

简要介绍了在兰州大学召开的第六届全国固体力学青年学者学术研讨会的情况,概括总结了与会学者所做的学术报告内容,并就新时期固体力学的发展提出了一些思考和建议.     

甘肃引洮供水工程饱和黄土隧洞施工方法选择的工程地质研究

甘肃引洮供水一期工程总干渠13#、14#、15#隧洞围岩为al-lQ2饱和黄土,地下水位高于洞顶4³7m,饱和度一般在98%¹00%,水稳性很差。因此,该段隧洞施工方法的选择十分重要,从工程地质角度研究其工程特性,采用D rucker-Prager弹塑性模型、关联流动法则,模拟了传统钻爆法开挖时隧洞稳定性,计算表明,若采用钻爆法,由于围岩的岩性软弱,隧洞开挖后,在隧洞周围较大范围内存在应力降低区,隧洞位移十分迅速而且位移量非常大,洞顶下降发生塌方并引起地面沉降。从盾构法施工对地质条件的适应性分析,其施工风险相对较小,施工过程中可利用护盾很快封闭围岩,因此该段隧洞宜采用盾构法施工。     

大风区铁路沿线挡风墙积沙机理及优化措施的风洞实验研究

位于兰州至新疆的兰新二线是世界上首条穿越大风区的高速铁路,途径著名的烟墩风区、百里风区、三十里风区及达坂城风区,风区段铁路里程长达462.4 km,占新疆段线路总长的65.1%,大风对铁路的运营、养护和运输造成很大危害.为了降低大风对通行列车的危害,兰新铁路沿线设置了大量挡风墙.挡风墙发挥作用的同时,也带来了铁路沿线的积沙问题.为了解决这一工程实践的现实问题,本文提出了在现有挡风墙背风侧的不同位置处,设立第二道挡墙以减弱铁路积沙的治理思路,并开展了对应条件下对现有单道挡风墙、以及在现有单道挡风墙背风侧坡顶处和坡脚处设置第二道挡墙,共计3种情景的风洞模拟实验,发现设置第二道挡墙后距轨道线路高0.1 m处的沙粒水平速度、数密度、输沙通量及沉积率较无第二道挡墙时明显减少,介于8%～12%,51%～69%,20%～73%以及26%～38%,而且在现有单道挡风墙背风侧坡顶部增设第二道挡风墙的效果更好.因此,本文的研究成果有助于优化大风区已有铁路沿线、城镇等防沙治沙工程措施.     

微米铜丝的低温力学性能测试

针对纤维材料变温环境力学性能测试的需要,在华中科技大学研制的纤维材料试验机的基础上引入了温控装置,从而实现纤维材料在高低温环境下的力学性能测试。采用该装置对不同直径微米铜丝在不同温度、不同拉伸速率条件下的力学性能开展实验研究,测试结果表明弹性模量和抗拉强度随温度的降低而线性增加,屈服强度的变化不太明显。另外,低温环境下微米铜丝的力学性能表现出与其直径相关的尺度效应,而这一现象在常温下一直没有观测到。最后,还研究了拉伸速率对微米铜丝的力学性能影响,结果表明,在现有装置的许用范围之内,拉伸速率对其力学性能的影响不大。     

风吹雪廓线的风洞实验研究

利用颗粒图像测速仪对新雪形成的风吹雪进行风洞实验研究, 给出了不同高度处雪粒粒径分布函数以及平均粒径廓线、雪粒数通量廓线的分布规律. 发现当摩阻风速大于0.5 m/s 时单宽输雪率与摩阻风速满足指数函数的关系, 小于0.5 m/s 时两者满足幂函数的关系, 总体而言, 单宽输雪率与摩阻风速呈线性关系.     

小波方法及其非线性力学问题应用分析

小波分析是近几十年来发展起来的重要数学分支,被誉为"数学显微镜",其独具的多分辨分析和大量可供选择的,可兼具正交性、紧支性、对称性、低通滤波、线性相位及插值性等优良数学品质的小波基函数为强非线性微分方程的数值求解带来了新的契机.自上世纪90年代以来,诸如小波伽辽金法、小波配点法、小波有限单元法和小波边界单元法等数值方法被先后构建出来并成功应用于各类力学问题的定量研究之中.论文从小波提出的历史背景及作为其理论基础的多分辨分析出发,对现有基于小波理论的各类数值方法进行梳理,总结各自的优点、缺点和下一步可能的发展方向,为未来基于小波理论的定量分析方法的发展及其在复杂非线性力学问题中的应用研究提供参考.     

框架剪力墙结构的定向爆破倒塌过程

利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,分别采用整体式模型和共用节点分离式模型对某高层框架剪力墙结构的定向爆破拆除进行数值模拟.通过与实际工程的对比发现,分离式模型模拟的效果更贴近实际,模拟结果更准确;此外,待拆除结构的爆破切口适当上移,可以减少结构的倒塌范围;最后,分析了钢筋和混凝土单元的应力时程曲线,指出共用结点...     

基于变刚度结构的光纤布拉格光栅低温环境下的温度増敏方法研究

光纤布拉格光栅采用非电磁信号测试方式，具有显著的抗电磁干扰以及可嵌入被测结构内部等特性，已成为近些年广受关注的光学应变、温度传感与测试新技术。但在极端条件下(如超低温环境)，光纤由于受到其自身材料特性的局限，传感特性不明显甚至限制了其应用。基于结构变刚度的力学増敏方法，本文提出了一种适用于低温区的光纤布拉格光栅温度传感増敏的结构设计方法。研究结果表明：该传感结构可有效感应低温下的温度变化，増敏效果明显；并获得増敏效果随结构材料与几何特性的依赖关系，经过优化可使得光栅区对温度和应变的敏感性大大提高，甚至提高1个数量级。最后，完成了这一増敏结构的设计和制备，实验验证了所提方法的有效性和可靠性。     

若干先进电磁材料结构的断裂与稳定性等力学特性的理论研究 (优秀博士学位论文介绍)

超导材料、介电弹性材料和压电功能梯度材料等先进电磁材料及其结构的制备与应用研究已为当前物理、材料、力学、工程等众多领域的学者所关注，其力学特性的研究是这类材料应用中遇到的基础性课题之一。本博士学位论文针对这些先进电磁材料不同的力-电-磁多场耦合特性开展了电磁材料及结构的断裂与稳定性等力学特性的理论建模和定量分析研究，主要研究内容分为如下的三方面。     

植被护坡中植物根和岩土相互作用的力学分析

植被护坡借助植物根系使边坡土体成为土与根的复合材料,从而明显提高边坡土体的抗剪强度,增大边坡的安全稳定性.但是,目前的相关研究仍然停留在定性地分析上.文中试图在定量分析根和岩土相互作用方面进行探索性的工作,通过对草本植物的根系包括木本植物的侧根系与岩土体相互作用的分析,建立摩擦型根-土力学作用模型,并实验验证模型的正确性;对锚固型根亦即木本植物主根-土的作用也建立相互作用的力学模型.两类力学模型的建立为定量地分析植物根系与土体的相互关系提供了重要的理论指导,具有一定应用价值.