饱和颗粒土一维冰分凝模型及数值模拟

基于相平衡和力平衡提出了一个关于饱和颗粒土的冰分凝模型,引入了冰分凝时未冻水迁移的驱动势,基于Clapeyron方程和吸附膜的观点简要叙述了相变区内未冻水含量与温度及孔隙水压的关系,数值模拟了饱和颗粒土的一维冻结过程,得到了冰分层分凝的计算结果,与已有实验所观测到的现象较为吻合,计算所得的冻胀量的变化趋势与已有实验所测结果是相符的.     

梯度饱和土瞬态响应分析

基于Biot多孔介质理论,建立了饱和土体在动载荷作用下的一维回传射线矩阵法的计算列式,其中考虑了土体的非均匀性、惯性、黏滞以及固体颗粒和流体的可压缩性.利用计算结果与已有结果相比较,二者相吻合,验证了算法的正确性.作为数值算例,考虑饱和土的物理力学性质沿深度方向按幂函数连续变化,利用数值Laplace逆变换求解了在冲击性载荷作用下的位移,应力和孔隙压力等物理量的瞬态响应,重点分析讨论了材料非均匀性对饱和土介质动力特性的影响.      

电流变液在两平行电极板间流动行为的实验研究

通过实验的方法研究了电流变液流经两间距为１．１ｍｍ的平行电极板的流动行为，实验所观测到的由于电流变液在电场作用下非均匀固化所引起的固相颗粒淤积与饱和过程、河道分岔和失稳等现象，对现有的有关电流变阀均匀流动模型提出了质疑，这为进一步深入理解电流变液的力学行为，建立新的理论模型提供了实验依据     

干燥和水饱和花岗岩的动态断裂特性

利用霍布金森压杆实验研究了干燥和水饱和花岗岩试件的动态应力应变关系。实验得到了干燥和水饱和花岗岩试件的平均动态拉断强度，表明水饱和花岗岩试件和干燥花岗岩试件的抗拉强度与加载速率具有不同的关系。对实验中实测试件层裂片的厚度进行了计算分析，对岩石类介质的动态断裂准则提出了初步见解。     

水分对甲壳胺类高分子聚电解质的电流变剪切性能的影响

考察了水对甲壳胺和甲壳胺-Cu^2 复合物/蓖麻油电流变体系的剪切应力或表观剪切应力及漏电流密度的影响。结果表明：随着水含量的增加,蓖麻油电流变体系的剪切应力增加,未出现饱和现象;当水含量约为颗粒含量的12.5%,漏电流密度出现一个突增拐点;水在甲壳胺类高分子聚电解质/蓖麻油电流变液中的作用机理与电流变液组分的化学结构及水的含量密切相关。     

水饱和岩石中爆炸应力波传播的数值模拟

基于连续介质力学和不相融混合物理论,假定组分间无相对运动,采用B-W-N-B有效应力准则,在屈服面中引入孔隙影响因子,提出了一种多孔含水介质流固耦合的本构模型,并给出了孔隙的演化方程,对水饱和凝灰岩介质中的爆炸应力波传播作了数值模拟。数值计算给出的应力波形与实测结果有良好的一致性。采用本文中所述流固耦合本构模型,可很好地预测水饱和岩石中爆炸波的演化规律。     

中柱失效工况下单层组合框架受力理论分析

基于已有试验，本文提出了轴向弹簧和转动弹簧约束的组合框架简化计算模型，推导了在集中荷载作用下刚性、半刚性连接平面组合梁双跨钢框架移除中柱后的荷载-跨中挠度曲线计算公式，考虑了压拱效应和连接刚度的影响，将公式计算结果与试验结果进行对比证明了推导过程和计算公式的可靠性．在对比结果的基础上，根据已有试验和模拟结果对已有悬索阶段的计算公式进行修正，修正后的公式与试验结果吻合较好．     

磁流变弹性体若干物理量的数值分析

应用有限元方法,考虑了颗粒的磁化饱和过程与非线性磁化过程,计算得到了磁流变弹性体中的磁场分布,进而研究了在不同磁场大小、不同颗粒体积比浓度下磁流变弹性体在成链方向的相对磁导率,计算结果和实验结果取得了一致。利用Maxwell应力张量,计算了磁场引起的磁流变弹性体的附加剪切模量。分析了颗粒体积比浓度、外加磁场对磁流变弹性体的磁致剪切模量的影响。研究了颗粒为旋转椭球形状时,颗粒的放置方式与其长短轴之比对磁流变弹性体的磁致剪切模量的影响。计算结果表明,磁流变弹性体的相对磁导率随颗粒体积比浓度的增大而增大,随磁场强度的增大而减小,颗粒的形状和放置方式对磁流变效应有很大的影响。     

饱和土体中压力隧洞衬砌-土相互作用解析研究

基于Biot理论，采用渗流一力学耦合模型研究分析了内水压力作用下饱和土体中压力隧洞衬砌一土的相互作用问题。假定衬砌和土体均为饱和多孔介质，且衬砌和土体完全接触。运用积分变换理论，在hplace变换域中得到了衬砌和土体中的应力、位移和孔隙水压力解答，并利用bplace数值逆变换得到时域中的解。文末的算例分析结果表明：(1)采用渗流一力学耦合模型能较好地反映隧洞衬砌与土体相互作用中应力和变形的随时间变化过程；(2)衬砌和土体的相对刚度对隧洞的计算结果有很大影响。     

基于WOA-BP神经网络的超低温冻土抗压强度预测模型研究

为获得超低温冻土抗压强度预测模型, 探究超低温状态下冻土的物理性质及力学性质的变化, 对含水率19%, 22%, 25%和28%的低液限黏土土样进行?180 °C ~ ?10 °C的单轴压缩强度试验, 并测量?80 °C ~ ?10 °C土样的未冻水含量, 建立基于WOA-BP神经网络和BP神经网络的预测模型, 探究含水率、温度、未冻水含量与超低温冻土抗压强度关系. 预测结果表明: 含水率、温度、未冻水含量与超低温冻土抗压强度存在复杂的非线性关系, 特别是在?180 °C ~ ?80 °C区间内, 现有的线性拟合公式已无法准确预测该区间内冻土抗压强度; 基于WOA-BP神经网络预测模型的整体预测效果较好, 其绝对误差平均值为1.167 MPa, 相对误差平均值为7.62%, BP神经网络预测模型的绝对误差平均值为8.462 MPa, 相对误差平均值为47.99%. 基于鲸鱼优化算法的BP神经网络预测模型预测误差明显小于BP神经网络预测模型及线性拟合值, 更接近实测值. 该预测模型具有较高精确度, 能有效解决超低温冻土抗压强度与其影响因素间复杂的非线性关系, 可为人工冻结技术在地层应急工程中的应用提供参考.      

变速运动颗粒所受非恒定作用力分析

本文利用典型函数试验法对变速运动颗粒所受非恒定作用力（Ｂａｓｓｅｔ力和附加质量力）进行了深入分析和比较，结果表明：Ｂａｓｓｅｔ力对重质颗粒运动的影响很大，不能忽略；对于轻质颗粒，则以附加质量力的作用为主，Ｂａｓｓｅｔ力可忽略不计．     

航天器力限振动试验条件设计研究

航天器在研制过程中要经过一系列地面力学验证试验, 但在传统加速度控制振动试验中, 受试航天器或其部组件和试验台的连接机械阻抗与真实飞行状态存在很大差异, 如果仅采用加速度条件进行控制可能产生严重的"过试验" 现象. 美国早在20 世纪60 年代就已认识到这一问题, 但直到最近十几年才通过力限振动试验的办法加以解决. 力限振动试验技术分为力限振动试验条件设计技术和力限振动试验控制技术, 其中试验条件设计是开展振动试验的基础和依据. 本文对国内外力限振动试验技术的发展历程和重要成果进行了简述, 并结合我国力限振动试验技术的现状, 对力限振动试验技术在我国的应用和发展, 以及有待进一步研究的问题进行了展望.      

NUMERICAL STUDY OF THE BLOCKAGE EFFECTS ON VISCOUS FLOW PAST A CIRCULAR CYLINDER

In various numerical solutions of flow around bluff bodies the unbounded physical domain is replaced by a restricted computational one whose extent depends on the size of the computational grid network. The truncation of the solution domain in the cross-flow direction reduces the computer time required for the solution, but introduces numerical blockage effects which influence considerably the values of the various flow parameters. In the present paper the finite element solution of steady and unsteady flow around a circular cylinder at Re=106 is presented for blockage ratios of 0·05, 0·15 and 0·25. A boundary condition was tested for which the streamfunction values at the outer boundaries were those of the irrotational solution around a circular cylinder. The size of the standing vortices decreases with the blockage ratio when the flow is steady, while the spacing of the vortices decreases in both directions with increasing blockage ratio when the wake becomes unsteady. The hydrodynamic forces on the cylinder and the Strouhal number are magnified as the blockage ratio increases. The application of the streamfunction values derived from the irrotational solution at the outer boundaries reduced blockage effects only at high blockage ratio.     

EFFECT OF MAGNETIC NANOPARTICLES ON THE MECHANICAL PROPERTIES OF TYPE-II SUPERCONDUCTORS

In this paper, the effect of magnetic nanoparticles on the mechanical properties of a type-II superconductor is investigated both theoretically and numerically. Magnetic part of the pinning force associated with the interaction between a finite-size spheroidal magnetic inclusion and an Abrikosov vortex is calculated in the London approximation. It is found that the size and shape of magnetic nanoparticles result in different enhancements of vortex pinning in large-κtype-II superconductors. Meanwhile, the screening current induced by a magnetic spheroid suffer the action of Lorentz force, which will lead to prestress in the superconductor, so further numerical calculations are needed to explore the interaction between the spheroidal magnetic particle and superconductor. The distribution of displacement, stress and strain in the superconductor are finally obtained. It is shown that different sizes and shapes of nanoparticles also can change the distributions of these quantities.     

离散颗粒流动堆积行为离散元模拟及实验研究

工程应用中存在许多颗粒流动堆积问题.首先设计了一系列测量方法,通过大量的实验和统计分析,得到了颗粒的多种物理参数.并以工程中高炉炉顶称量料罐为背景,采用离散元方法模拟不同物理条件下离散颗粒的流动堆积行为,得出料罐内颗粒系统中颗粒之间力的分布不均匀,而且强力链分布主要与料罐的左下壁方向平行.同时,设计并制作了具有多参数调节的离散颗粒料罐实验模型,进行了相应的物理实验,实测结果与数值模拟吻合良好.     

基于剩余推力法的地震滑坡永久位移研究

基于剩余推力法思想 ,结合Newmark有限滑动位移法 ,考虑了由于动力作用造成的孔隙水压力变化 ,对一种最为常见的边坡灾害—滑坡 ,提出了一种简便的估算地震动力永久位移的方法。对一实例用该法和快速拉格朗日元 (FLAC3D)进行对比计算 ,结果表明两者的结果基本接近 ,前者要保守一些。这就使得应用剩余推力法这一常规方法对滑坡进行真正意义上的动力时程分析成为可能.     

INFLUENCE OF FRICTION ON THE MOTION OF BASE WITH AN ECCENTRIC ROTOR

偏心转子惯性力引起的底座运动受到地面摩擦的影响,与光滑情形的理论结果存在定性差异。转子逆时针匀速旋转的惯性力若小于构件总重,则底座随摩擦因子增加而出现连续、一次停顿和两次停顿的振动及完全静止的4种状态。因惯性力对正压力及摩擦力的影响,底座在连续及一次停顿的振动时右向位移较大;而底座跳起时如``蛤蟆夯'则整体向左移动。     

细胞铺展动力学的研究进展

细胞与细胞外基质之间的相互作用在细胞的迁移、分化、凋亡等生理过程中起着重要的作用,细胞铺展作为细胞与细胞外基质作用的第1步,受到了人们的广泛关注.首先阐述了细胞铺展的关键生物动力学过程,对铺展3个不同阶段的特点进行了总结和归纳,并运用力学的观点阐明了细胞铺展的驱动力及驱动机制,详细讨论了聚合力、黏附力以及细胞张力等3种主要作用力在细胞铺展过程中的作用规律以及相应的物理模型.在此基础上,从细胞的黏性流动及力学平衡两个方面出发,简要综述了已有相关研究结果的不足之处,介绍了当前建立细胞铺展动力学模型的主要思路,并探讨了今后面向细胞生物学需求的相关细胞动力学的研究方向.      

土冻结作用研究近况

本文回顾了30多年来我国冻土力学领域研究的发展过程,着重介绍了我们在土冻胀与冻胀力基本规律以及应用研究方面的进展近况。      

骨间膜组织间隙流场的三维数值模拟

根据解剖学发现的人体小腿骨间膜血管和胶原纤维有序排列的特点,建立三维组织间隙液渗流模型,控制方程用Brinkman方程和连续性方程,使用Fluent软件进行数值模拟. 计算结果显示,组织液在组织间隙中流动的方向总体是与平行毛细血管的方向相一致的;组织间隙多孔率会影响速度的分布,当多孔率增加时,空间的速度趋于均匀,从而使得最大速度变小,正常生理范围内多孔率的改变对于组织液流动的影响较小. 但当多孔率很小时(组织纤维化),会大大影响组织液流动的均匀性;组织间隙平行胶原的存在,会使得组织间隙速度在空间上的分布趋于均匀;另外,间隙流场随血压的增加而增加,随组织压的增加而降低,这与临床和经络研究的发现相一致.