植物细胞对外加压缩载荷的响应分析

根据植物细胞的结构特点,以二维问题为研究对象,建立了单细胞力学模型。用有限元方法和MATLAB计算软件研究了单细胞压缩时细胞外力与应力、应变及内压间的关系,给出了关系曲线图。数值计算表明在压缩情况下,外力与应力、应变及内压的关系是非线性的。细胞的内压随细胞的应力或应变的增加而增加,在外力施加的开始时刻增加的速度比较慢,但外力增加到一定值以后细胞内压增加的速度急剧增加等 5个结论。     

植物细胞力学模型研究进展

植物细胞在结构上具有特殊性, 即细胞壁和胞内物质在力学性质上差异很大. 因此其力学模型的研究具有特殊意义. 植物细胞力学模型是植物组织力学行为的研究基础, 是连接宏观与微观生物力学发展的桥梁, 在农业和食品加工等领域中有重要的潜在应用价值. 本文就目前国际上在细胞力学模型研究中所采用的模型形式和理论分析与数值模拟等方法做较全面而简要的介绍, 并对本领域中存在的现实问题加以论述, 希望能够对我国在细胞力学领域的研究有所帮助.      

端头带有质量块的悬臂梁在冲击载荷下的两种剪切失效模型

剪切失效是强动载荷作用下结构失效的重要模式。本文给出了计及梁的转动惯量时端头带有质量块的悬臂梁结构受到冲击载荷作用后发生剪切失效的无量纲判据。分析表明，在初始速度间断面上是否发生剪切失效取决于质量块初始动能和质量块尺寸与梁厚之比，而与梁的长度无关。梁的转动惯量对于剪切失效具有不可忽略的影响。     

剪切载荷下肋板的屈曲分析与优化

利用ANSYS有限元方法分析了一系列的肋板,研究了加强肋的作用,提出了优化肋设计的限制条件. 结果表明,由横向肋板产生的栅格数目不能小于肋板的长宽比. 换句话说,横向加强肋必须把平板的长度划分为小于等于宽度的段. 结果还显示,加强肋的优化几何特性与板的屈曲从整体模态到局部模态转变点相应. 而且,所有具有相似长宽比和肋数的肋板,具有一个特定的比值$EI_{s}/aD$, 此时抗剪应力最佳.     

非线性载荷作用下圆形薄膜的有限变形分析

利用修改后的应变能函数分析了作为细胞层载体的超弹性薄膜在非线性载荷作用下的有限变形问题.运用打靶法对控制方程进行了求解,讨论了本构参数n和α对薄膜变形的影响.计算结果表明:本构参数的增大会对材料产生强化作用;由于非线性载荷的影响,本构参数在n=1附近,薄膜曲率的变化趋势会相反;随着本构参数的减小,薄膜的不稳定点会在薄膜达到较小膨胀体积时出现.     

循环剪切荷载作用下软土的力学性状研究

利用从现场取得的原状土样,通过室内动三轴试验对循环荷载作用下的变形、孔压和强度特性进行研究。试验研究主要考虑了周围固结压力、循环剪切应力比、荷载频率和循环次数等因素的影响。研究表明,在循环荷载作用下,孔隙水压力和轴向应变均是一个波动上升的过程。当循环应力比增大时,动孔隙水压力变化幅值显著增加,而残余孔压也较大。同时,孔隙水压力值也随着周围压力的增大而明显增大。当作用荷载频率比较大时,需要更多的循环次数才能达到小频率作用荷载能达到的孔隙水压力值。但是,随着循环荷载作用次数的增加,频率对孔隙水压力的影响有减小的趋势。     

端头带有质量块的悬臂梁在冲击载荷下的剪切失效

以飞射物撞击构件引起破坏为工程背景,研究端头带有质量块的悬臂梁受到冲击载荷作用后发生剪切失效的可能性。分析表明:在初始速度间断面上是否发生失效取决于无量纲初始动能和质量块尺寸与梁厚之比,而与梁的长度无关;质量块的转动惯量对于剪切失效具有不可忽略的影响。     

反平面剪切作用下双材料滑动界面的细观力学模型

非理想粘结界面对多相材料力学性能具有重要影响。对于双材料间含众多随机分布微裂纹的界面，宏观上可以等效为连续损伤的弱界面，其两侧的面力连续而位移有间断。只有切线方向的位移间断，而法线方向位移连续的弱界面称之为滑动界面。在反平面剪切的作用下，我们证明了对于含有随机分布微裂纹的弹性双材料界面在宏观上等效为线弹簧型滑动界面，并获得了滑动界面柔度的一般表达式。利用Mori—Tanaka方法和广义自洽方法，我们研究了滑动界面柔度系数和微裂纹密度的关系。对这两种方法所得的结果进行比较发现，Mori—Tanaka方法得到的界面柔度比广义自洽方法得到的界面柔度大。当裂纹密度比较小时，这两种方法求得的界面柔度很接近。两种方法的结果都表明，界面柔度随裂纹密度的增加而增加。Mori—Tanaka方法比广义自治方法求解更为简便。     

考虑载荷特性的骨重建力学调控机制

骨组织具有适应变化力学环境的能力.通过分析骨组织适应力学环境的调控机制,吸纳工程强度设计准则思想,提出考虑载荷特性的骨重建力学调控机制,探讨载荷特性对力学激励的影响,对牙槽骨“张力区骨增生和压力区骨吸收”的现象进行分析和数值模拟.结果表明考虑载荷特性的骨重建力学调控机制是合理的,是骨重建力学调控机制理论的补充和完善.     

载荷诱导骨生长的力学细胞生物学机制

骨骼的结构和功能在很大程度上依赖于其所处的力学环境,这一观点已被广为接受．自从Ｗｏｌｆｆ提出其著名的骨转换定律以来,骨生长与载荷间的关系一直是生物力学中一个重要的问题．大量的动物实验均证明二者之间存在明确的关联．然而,载荷诱导骨生长的力学细胞生物学（ｍｅｃｈａｎｏｃｙ－ｔｏｂｉｏｌｏｇｙ）机制仍很不清楚．十余年来体外培养骨骼细胞加载的研究为应力（应变）诱导骨生长提供了一个微观理论框架．目前认为,载荷诱导骨生长的过程可分为四个环节,即：力学耦联、生物化学耦联、胞间信号转导和效应细胞反应．详细阐述了这几个环节,并就今后的研究方向作一讨论．     

单微吸管测量细胞切向粘附力方法的研究

本文对单微吸管测量细胞切向粘附力的方法进行简要的力学分析,结果表明该方法不失为一种简单易行的切向粘附力测量方法,有助于研究个体细胞与不同基底材料之间的粘附性能,以及不同药物、粘附分子对细胞切向粘附力的影响,扩大了微管吸吮技术的应用范围,并对单微吸管细胞切向粘附力测量方法的测量左范围进行了讨论。通过对人成骨细胞切向粘附力的测量,结果表明该方法可满足细胞生物力学实验的要求。     

单箱三室箱梁剪力滞效应的试验研究

为开展单箱三室箱梁剪力滞效应的试验研究,制作了有机玻璃简支箱梁模型,对试验模型进行了分级加载。对该试验箱梁进行集中加载,分别作用于跨中截面四腹板上方、两对称边腹板上方和两对称中腹板上方。采用DH3816应变采集仪测得跨中及四分之一跨截面各关键点应变值,用百分表测得箱梁各关键截面挠度值。测量得到的截面应力分布规律验证了箱梁截面剪力滞效应的存在。对该有机玻璃简支箱梁,利用有限元方法和模型试验方法,研究了3种集中力工况下截面的剪力滞分布规律。结果表明,集中力作用下单箱三室箱梁各翼板间存在明显的剪力滞效应,且荷载的横向作用位置对箱梁截面剪力滞效应影响较大。     

白光散斑剪切照相的统计分析

本文运用统计光学的理论，详细研究了白光散斑剪切照相的统计规律，导出了白光散斑剪切照相法测量位移导数场的条件，指出了物面粗糙度，光源相干性及光路对称性等对散斑条纹的影响。     

范德华力对磁头/硬盘薄膜气体润滑动态特性的影响

利用摄动法分析了纳米间隙下范德华力对磁头动态飞行特性的影响规律.结果表明,在飞行高度低于5 nm后,范德华力降低了磁头的承载能力和飞行高度,使飞行高度和俯仰气膜刚度降低,对侧翻气膜刚度没有明显影响.范德华力对磁头滑块飞高振幅的影响主要在于特征振动频率区间,因此,通过磁头设计提高磁头特征振动频率,可以减弱范德华力对飞高振幅的影响.     

考虑面力密度的力法找形和预应力精确确定

随着膜结构应用领域的拓宽,实践对膜结构形状的构造提出了各种不同的要求。考虑膜单元的面力密度的力法找形方法,通过调整面力密度能够获得不同形状的曲面。对索膜结构找力分析的优化复位平衡法,能够对给定的拓扑曲面求解获得精确的自平衡预应力分布。把面力密度的力法找形和优化的复位平衡法的找力分析结合起来,能够完成形状构造的全过程,丰富了索膜结构的形状构造理论。     

螺栓剪切刚度可靠性试验技术

本文在总结以往螺栓剪切刚度试验技术的基础上,设计出一种新的螺栓剪切刚度试验件． 并通过一组同一尺寸单个螺栓连接件的试验,得出一簇刚度曲线（即Ｐ－ δ曲线,Ｐ为剪切力,δ为变形）;通过可靠性分析方法,得出该种连接件螺栓刚度的分布区间,为连接件的可靠性内力分析提供技术基础．     

自紧身管临界裂纹尺寸的概率断裂力学研究

基于概率断裂力学理论和Mome Caflo模拟方法，本文进行了自紧身管临界裂纹尺寸的可靠性研究。自紧身管内表面的疲劳裂纹考虑为半椭圆形式。裂纹尖端处的应力强度因子由内压和自紧残余应力共同产生。自紧残余应力采用了符合身管材料具有强化和包辛格效应性能推导的公式计算，它产生的应力强度因子通过权函数方法得到。根据断裂准则，可计算出自紧身管的临界裂纹尺寸。实例分析表明，对数正态分布为临界裂纹尺寸的最佳分布，同时给出了在各种置信度和可靠度下自紧身管的临界裂纹尺寸。     

振动挤出过程中毛细管内聚合物熔体的剪切速率分析

借助自行研制的恒速型毛细管动态流变实验研究装置,对平行叠加振动条件下聚合物熔体经毛细管的挤出过程进行了分析;不依赖现有的任何本构关系,在考虑惯性项影响的前提下,建立了振动力场下毛细管壁处聚合物熔体剪切速率的计算公式;实验测量一定振动频率和振幅下毛细管瞬时入口压力、瞬时体积流量以及体积流量与入口压力波形的相位差,通过上述公式即可求得聚合物熔体在毛细管壁处的剪切速率。     

离心式风机转子叶片上脉动力分析

本文由薄翼阵风响应理论建立了任意频率和相位谐振动的二维离心式叶轮叶片上不稳定脉动力及力矩的计算模型，利用声辐射方向可予测离心风机叶轮的辐射声功率。采用自由声场法对离心风机噪声进行了实测，实测值与子测值吻合较好。