天然纤维增强复合材料力学性能及其应用

本文介绍了天然纤维的化学成分、结构以及力学性能;综述了天然纤维的表面处理方式,分析了其作用机理,并讨论了表面处理对其复合材料力学性能的影响;从增强体形式出发,介绍了短纤维、纤维毡、纤维织物以及单向纤维增强复合材料,并研究了成型工艺、纤维含量和表面处理等对其拉伸、弯曲、界面性能和冲击强度以及断裂韧性的影响;最后总结了天然纤维增强复合材料在汽车、建筑土木等领域的应用现状,并展望了其发展和应用前景。     

无风条件下马蹄波波面演化特征的实验研究

在实验室无风条件下对马蹄波进行了实验研究. 得到了L2型的马蹄波,也发现了两种新的类似马蹄波的波型,给出了马蹄波的横向波长和波高参数的几何特征,分析了马蹄波演化的过程中波面时间历程和振幅谱特征,讨论了马蹄波产生的机理和条件.      

碾压混凝土坝变形安全监控模型研究

研究了碾压混凝土坝本体、施工层面及坝基等各部分的变形规律,采用不同的模型描述了上述各部分的本构关系,据此分析了影响碾压混凝土坝变形的主要影响因素,探讨了水压分量、温度分量以及时效分量的影响因子,并重点对不同荷载作用下的时效分量的组成进行了研究,提出了碾压混凝土坝变形安全监控模型。文末结合工程实例,分析了变形安全监控模型的建模过程,讨论了变化荷载作用下时效分量的模拟方法。     

铰孔和疲劳对冷挤压孔周残余应力的影响

应用干涉云纹测量了冷胀孔周残余应力分布，并用实验方法研究了铰孔和疲劳对残余应力的影响。介绍了测试技术和原理，提供了典型的实验结果，并讨论了误差原因     

一种车载自主定位模式及考核方法研究

论述了自主定位模式，对其模式中系统组成、功能展开了讨论，提出了对该系统的考核方式。对200km不停车自主定位进行了分析，着重强调了航向修正点设置及作用，同时对GIS标准点设置及维护进行了讨论。通过实际考核验证了此种模式和考核方式的有效性和实用性。     

长江三峡巴东县城区三道沟滑坡成因研究

构造了三维混合层流场用离散涡丝描述的计算模型并进行了数值模拟．给出了流场的涡结构以及不同剪切率、不同扰劝强度下涡结构的特征，得到了流场中的平均速度、动量厚度．由计算被动粒子显示了流场螺旋涡结构的图像．做了相应的流动显示实验研究，所得结果与计算结果非常相近．本研究为了解该流场并由此进行流场控制提供了依据．     

南疆列车倾覆事故的动力学因素分析

估算了列车所受最大风压和最大力矩, 分析了可能产生的结果; 得出了共振是列车倾覆的主要原因, 列举了可能的共振策动源.     

湍流基础问题研究进展:能量传递,相互作用尺度,各向同性衰减的自保持性

为了更深入地了解湍流的物理过程,本文综述了各向同性湍流的基础问题．在评述了Ｋｏｌｍｏｇｏｒｏｖ能谱及能量级串过程后,深入讨论了Ｋｏｌｍｏｇｏｒｏｖ局部各向同性假设．接着综述了涉及能量传递的以及包括三元组相互作用的各向同性湍流相互作用尺度的详细物理过程．还讨论了惯性区、自相似性以及小尺度对大尺度各向异性的响应和末期衰减过程．之后为了举例说明这些论点,详细讨论了根据各向同性湍流直接模拟及大涡模拟得到的结果（包括对亚格子模型的讨论）.最后,综述了各向同性湍流的自保持性,并展望了今后的研究方向．文末列出了１５５篇参考文献     

基于H∞控制方法的AMD Benchmark主动控制结构的试验研究

针对结构主动控制系统中存在的模型不确定性问题,进行了H∞主动控制策略及实验研究,目的是使控制系统具有良好的鲁棒性.文中首先建立了AMD (active mass damper) Benchmark主动控制结构的试验系统,然后介绍了主动控制试验系统的工作原理,随后提出了基于H∞控制理论的主动控制方法,详细阐述了控制器中有关H∞控制权函数选取的过程以及控制器设计过程,最后通过试验验证了H∞控制器的有效性和鲁棒性.     

GPS／SINS组合导航系统的动基座快速初始对准方法

—本文首先建立了ＳＩＮＳ的误差模型，并对系统模型进行了可观测性分析，然后基于ＳＩＮＳ误差模型的特点，通过对所采用卡尔曼滤波器仿真结果的分析，提出了一种快速估计方位失准角Ｄ的方法，从而大大缩短了初始对准时间，提高了对准速度。最后计算机仿真结果表明了该方法的有效性。     

骨陷窝-骨细胞形状和方向对骨单元内液体流动行为的影响

骨组织内的流体流动不仅为骨细胞的生存提供了充足营养供应及代谢物排放途径,也在骨重建过程中起到关键作用. 为了更精确地阐明骨内液体流动的具体形式,这项研究利用骨陷窝-骨细胞的密度,形态和方向等参数来计算骨单元内液体的流动行为. 首先,计算出不同形状和方向的骨陷窝周围骨小管的数量及分布情况,其次利用算出的参数以及骨组织其他微结构数据来估计骨组织的渗透率和孔隙率等参数,最后根据计算所得的参数建立骨单元的多孔弹性力学有限元模型,并分析了在轴向位移载荷作用下骨陷窝形状和方向对骨单元内液体渗流行为的影响. 结果表明,在所研究的参数范围内不同骨单元模型的相同区域上,骨陷窝形状影响下的骨单元最大压力和流速比最小的分别增加了86%和18%;骨陷窝方向影响下的最大压力和流速比最小的分别增加了125%和56%. 伸长形骨陷窝对单个骨单元局部压力的影响远大于扁平形和圆形骨陷窝. 骨陷窝从0°绕$x$轴旋转到90°过程中压力是逐渐降低的,且30°,45°和60°的模型对骨单元内局部流速有显著影响. 该模型表示骨陷窝的形状和方向以及骨小管的三维分布对骨单元内液体压力和流速幅值及沿不同方向的流动差异有显著的影响. 这项研究将有助于精确量化描述骨内液体的流体行为.      

含气泡油滴撞击油膜壁面时气泡的变形与破裂

油--气润滑过程中润滑油液滴受高速气流扰动易形成含气泡油滴,微气泡将对油滴撞击壁面时的运动过程以及壁面油膜 层的形成质量产生重要影响. 基于耦合的水平集--体积分数 方法,对含气泡油滴撞击油膜壁面行为进行数值模拟研究, 考察含气泡油滴撞击油膜壁面时气泡的变形运动过程,探讨气泡破裂的动力学机制,分析气泡大小、碰撞速度和液体黏度等因素对含气 泡油滴撞壁过程中气泡变形特征参数的影响规律. 研究表明:含气泡油滴撞击油膜壁面后气泡会发生变形,并破裂形成膜液滴;气泡随同 液滴运动过程中,气泡内外压力和速度梯度变化是使气泡发生破裂的主要诱因. 气泡大小对气泡破裂方式影响较大,气泡较小时发生单 点破裂,而气泡较大时更容易发生多处破裂. 不同大小气泡受力差异较大,气泡大小与破裂发生时刻没有明显相关性. 碰撞速度和液体 黏度对气泡的变形、破裂和破裂发生时刻都具有一定的影响. 碰撞速度越大,油滴动能越大,更容易产生气泡变形和破裂现象. 液体黏 度增大,在油滴撞壁运动前期促进气泡变形,而在运动后期可以阻延气泡破裂行为发生.      

Non-linear in-plane buckling of rotationally restrained shallow arches under a central concentrated load

This paper investigates the non-linear in-plane buckling of pin-ended shallow circular arches with elastic end rotational restraints under a central concentrated load. A virtual work method is used to establish both the non-linear equilibrium equations and the buckling equilibrium equations. Analytical solutions for the non-linear in-plane symmetric snap-through and antisymmetric bifurcation buckling loads are obtained. It is found that the effects of the stiffness of the end rotational restraints on the buckling loads, and on the buckling and postbuckling behaviour of arches, are significant. The buckling loads increase with an increase of the stiffness of the rotational restraints. The values of the arch slenderness that delineate its snap-through and bifurcation buckling modes, and that define the conditions of buckling and of no buckling for the arch, increase with an increase of the stiffness of the rotational end restraints.     

VISCOELASTICITY AND POROELASTICITY IN ELASTOMERIC GELS

An elastomeric gel is a mixture of a polymer network and a solvent.In response to changes in mechanical forces and in the chemical potential of the solvent in the environment,the gel evolves by two concurrent molecular processes:the conformational change of the network,and the migration of the solvent.The two processes result in viscoelasticity and poroelasticity,and are characterized by two material-specific properties:the time of viscoelastic relaxation and the effective diffusivity of the solvent through the network.The two properties define a materialspecific length.The material-specific time and length enable us to discuss macroscopic observations made over different lengths and times,and identify limiting conditions in which viscoelastic and poroelastic relaxations have either completed or yet started.We formulate a model of homogeneous deformation,and use several examples to illustrate viscoelasticity-limited solvent migration,where the migration of the solvent is pronounced,but the size of the gel is so small that the rate of change is limited by viscoelasticity.We further describe a theory that evolves a gel through inhomogeneous states.Both infinitesimal and finite deformation are considered.     

全柔性空间机器人运动振动一体化输入受限重复学习控制

探究基座、臂、关节全柔性影响下空间机器人动力学模拟、运动控制及基座、臂、关节三重柔性振动主动抑制的问题, 设计了不基于系统模型信息的运动振动一体化输入受限重复学习控制算法. 将柔性基座与关节等效为线性弹簧与扭转弹簧, 柔性臂视为欧拉-伯努利梁模型, 利用拉格朗日方程与假设模态法建立动力学模型, 然后, 用奇异摄动理论将模型分解为包含刚性变量与臂柔性振动的慢变子系统, 包含基座、关节柔性振动的快变子系统, 并分别设计相应的子控制器, 构成了带关节柔性补偿的一体化控制算法. 针对慢变子系统, 提出输入受限重复学习控制算法, 由双曲正切函数, 饱和函数与重复学习项构成, 双曲正切函数与饱和函数实现输入力矩受限要求, 重复学习项补偿周期性系统误差, 以完成对基座姿态、关节铰周期轨迹的渐进稳定追踪. 然而, 为了同时抑制慢变子系统臂的柔性振动, 运用虚拟力的概念, 构造同时反映臂柔性振动与系统刚性运动的混合轨迹, 提出了基于虚拟力概念的输入受限重复学习控制器, 保证基座、关节轨迹精确追踪的同时, 对臂的柔性振动主动抑制. 针对快变子系统, 采用线性二次最优控制算法抑制基座与关节的柔性振动. 仿真结果表明: 控制器适用于一般柔性非线性系统, 满足输入力矩受限要求, 实现对周期信号的高精度追踪, 有效抑制基座、臂、关节的柔性振动, 证实算法的可行性.      

油气井密封结构的变形与失效行为研究进展

在今后相当长一个时期,石油和天然气依然是人类的主要能源.油气井密封是油气开采中最重要的作业之一,在水平钻井、水力压裂等最新的油气开采技术中发挥着重要的作用,促进了页岩气等非常规油气开采的发展.密封质量会直接影响油气井的安全和生产效率,密封元件的失效可造成严重的环境污染和生命财产损失.因此,深入理解密封元件的失效行为,对于油气井安全评估具有重要意义.水泥和可溶胀高弹体密封是两种最主要的密封方式.水泥密封已有百余年历史,溶胀式高弹体密封则是一种相对较新的密封技术.本文介绍这两种油气井密封结构变形与失效行为的国内外最新研究进展.首先,介绍固井水泥环固化过程中的应力演化、生产作业导致的应力、水泥环的失效模式和失效判据方面的研究进展;然后,介绍溶胀式高弹体封隔器的基本原理、力学理论、测试方法、失效模式及失稳等方面的研究进展.      

CONSTRUCTION OF CLASSICAL ELASTICITY SOLUTION DATABASE WITH INDEPENDENCE AND TIMELINESS MANAGEMENT1)

在前期交互式操作和可视化教学方法的探讨和实践基础上,通过Visual C++和MATLAB联合编程,构筑了基于独立性和时效性管理的弹性力学经典解答数据库。数据库采用模块化设计和子程序并行计算方法,建立了问题描述模块、参数输入模块、可视化结果输出模块和结果调用模块,实现了调用模块对数据的独立性调用和可视化模块的动态调整。数据库各个计算子程序采用多线程并行计算,以及显示模块的快速准确输出结果,保证了交互式操作的时效性,达到了对弹性力学经典解答的形象、生动、有 色彩的教学目的。     

Three dimensional asperity analysis of worn surfaces

An algorithm has been developed for the analysis of asperities of various types of machined surfaces, in order to characterize wear processes in the course of dry friction. Wear experiments and surface roughness measurements were performed to study the microtopographies of worn surfaces. Investigations extended to wear in the case of the non-lubricated ceramic-steel clutch and lubricated camshaft and bushing. A statistical analysis of asperities and scratches was completed with distribution curves to display the results. The peak angle, the rate of the major and minor axis and orientation were analyzed to characterize the shape of asperities and the overall characteristics of the surface.     

The electrohydrodynamics of superimposed fluids subjected to a nonuniform transverse electric field

This study aims to investigate electrohydrodynamics of two superimposed fluids that are confined between a pair of two-dimensional flat plates and are exposed to a sinusoidal electric field in zero gravity. The goal is to identify the parameters that affect the flow structure and interface deformation using a simple closed form solution. The governing electrohydrodynamic equations are solved analytically for Newtonian and immiscible fluids in the framework of leaky-dielectric theory and in the limit of small electric field and fluid inertia. A detailed analysis of the electric and flow fields is presented and it is shown that the electric field induces sinusoidal electrical stresses at the interface, which lead to periodic convection cells. The parameters affecting the sense of flow circulation and strength are investigated and it is shown that the former depends on the relative magnitude of the electric permittivity and conductivity ratios while the latter is controlled by the relative thicknesses of the fluid layers and the ratio of the electric conductivities and viscosities of the fluids. The maximum flow strength is achieved at a relative thickness that is set by the competition between the electric and hydrodynamic effects. For small deformation, the distortion of the interface is examined using a normal stress balance at the interface, and it is shown that the degree of interface deformation scales with the square of the amplitude of the electric potential nonuniformity, while its wavenumber is twice that of the imposed potential nonuniformity. Furthermore, a zero-deformation curve is found, which delineates the region in the permittivity-conductivity space according to the sense of interface deformation. The results show that for certain ranges of fluid layer thicknesses and permittivity ratios, the interface will remain flat, despite the action of the nonuiform field.     

基于分子动力学的氧化石墨烯拉伸断裂行为与力学性能研究

与石墨烯相比,氧化石墨烯(graphene oxide, GO)的亲水性、分散性和反应活性更好,更易于作为增强材料而研发生成性能超常的复合材料,但另一方面,由于其电子结构较为复杂,致使目前有关力学方面的研究存在一定差异.本文利用分子动力学方法,建立了羟基、羧基和环氧基等官能团随机分布的GO原子模型;通过单向拉伸模拟,分析了其断裂行为,结果表明,远离羟基和羧基的环氧基对断裂具有"诱导"作用,并从化学成键、体系能量和应力分布三个角度对其机理进行了阐释;此外,进一步研究了拉伸应力$\!$-$\!$-$\!$应变曲线、极限强度、极限应变等力学性能与含氧官能团覆盖度间的关系,结果表明,极限强度、极限应变均随含氧官能团覆盖度的增大而呈减小趋势.分析认为,主要原因是官能团的出现对石墨烯面内的sp$^{2}$杂化形式造成了破坏,进而使得原子间键合能弱化,随着含氧官能团的覆盖度的增大,被弱化的键合能的数量和程度将越大,从而使得GO的极限强度、极限应变等越低. 研究结果可为GO的基础研究和工程应用提供参考.