铁电陶瓷PZT53多轴力电耦合下的屈服行为

研究了不同拉-扭与压-扭比例载荷和电场耦合作用下铁电陶瓷PZT53的屈服行为。通过自己设计的力电加载装置,结合材料试验机和电压放大器对PZT53在多轴力电耦合载荷作用下应力-应变行为进行测量,结合陈和卢的理论,得出了极化和未极化的PZT53陶瓷在多轴力载荷下的初始屈服面和破坏面。结果表明初始屈服面类似于Drucker-Prager屈服面,本文提出了一个屈服准则,较好的符合实验结果。实验发现PZT53陶瓷破坏行为符合最大拉应力破坏准则。对于极化的PZT53陶瓷,还研究了偏置电场对应力-应变行为的影响,结果表明偏置电场大于0．6kV／mm时,PZT53陶瓷的屈服现象消失。本文工作为发展铁电陶瓷PZT53的多轴力电耦合唯象本构模型提供了实验基础。     

力-压电混合弹性超材料梁的带隙调节特性

为实现宽带低频减振,本文将力振子和串联负电容的压电分流振子分别置于基体上下两侧,设计了混合弹性超材料梁。基于传递矩阵法建立了理论模型,用于计算混合弹性超材料梁的频散关系和动态有效参数,通过有限元法进行了验证。分别采用理论方法和数值方法研究了电路元件参数对混合弹性超材料梁的带隙和振动衰减特性的调节机理,通过与单振子超材料的带隙对比,分析了两种振子间的相互影响。结果表明：电路元件参数主要影响压电分流振子产生的带隙的位置、宽度及带隙内的振动衰减程度;两种振子的带隙重叠区域不一定为通带;两种振子会因为负动态有效刚度范围靠近而相互影响。本研究将为此类超材料的设计提供参考依据。     

高速颗粒流冲击下负泊松比力学超材料夹芯梁的动态响应及缓冲吸能机理

建立了颗粒流子弹发射有限元模型,利用离散元和有限元的联合模拟方法,研究了高速颗粒流冲击负泊松比内凹蜂窝夹芯梁的动态响应及缓冲吸能机理。分析了加载冲量、冲击角、芯材强度以及颗粒流子弹与面板间的摩擦力等因素对夹芯梁动态响应的影响。研究结果表明：夹芯梁在正向颗粒流子弹冲击载荷作用下表现为局部凹陷和整体弯曲的耦合变形模式,面内设计芯材因胞壁弯曲呈现局部内凹的变形模式,面外设计芯材因胞壁屈曲呈现局部褶皱的变形模式。在等面密度的条件下,采用面外设计的硬芯夹芯梁面板的跨中最大挠度比采用面内设计的软芯夹芯梁小,但初始冲击力峰值和冲击力整体水平较高,冲击力响应时间较短。夹芯梁前后面板的跨中最大挠度与冲击载荷近似呈对数线性递增关系。与正向冲击相比,斜冲击下夹芯梁的变形模式具有非对称性,局部凹陷程度减小;在颗粒流子弹不同冲击角度作用下,夹芯梁前后面板的跨中最大挠度、初始冲击力峰值以及传递到夹芯梁的动能和动量占比随冲击角度的增大而减小,而颗粒流子弹与夹芯梁面板间的摩擦因数对夹芯梁的动态响应无显著影响。

     

两个非耦合Hindmarsh-Rose神经元同步的非线性特征研究

利用Hindmarsh-Rose(HR)神经元输出的膜电压作为刺激调整两个具有不同初始条件的非耦合HR神经元的电流输入，通过分析神经元放电峰峰间期(ISI)的分布揭示了两个神经元同步过程轨道演化的机理.在周期信号刺激下，两个具有相同参数原处于混沌状态的神经元可以 实现完全同步，且可以同步到不同于刺激信号频率的周期响应上；两个具有不同参数的神经 元可以实现相位同步，参数差别较小的两个神经元可以相位同步到与刺激信号不同频率的周 期响应上，参数差别较大的两个神经元只可能相位同步到与刺激信号相同频率的周期响应上 .混沌信号刺激两个神经元只可能同步到产生混沌信号神经元的放电模式上，可见混沌刺激 更有利于神经元信息编码与解码.分析两个被调整神经元系统的最大条件Lyapunov 指数(Lmc )与刺激强度k的关系表明当k达到某一阈值时两个系统的Lmc均为负值是两个系统实现同 步的必要条件.平均发放率相同的混沌刺激和周期刺激相比较混沌刺激更容易使两个神经元 实现同步，表明混沌刺激产生的效应更强，该结论与实验结果相符合. 关键词： 放电峰峰间期 同步 相位同步 条件Lyapunov 指数     

Multi-Scale Prediction of Thermal and Mechanical Properties of C/SiC Braided Composites北大核心CSCD

C/ SiC composites have been widely used in aerospace, national defense, and chemical industries due to their excellent mechanical and thermal properties. Accurate knowledge about the mechanical/ thermal properties of C/ SiC composites is very important for their efficient application in related fields. Based on the representative volume element (RVE) and periodic boundary conditions, a micro/ meso single-cell model for C/ SiC composites was established in view of the non-uniform and multi-scale characteristics of fiber bundles, such as the volume fraction, the interweaving mode, and the weaving dimension. The finite element software ABAQUS was used to predict the micro-scale thermal and mechanical properties of the fiber bundle, and the fiber bundle properties were introduced into the mesoscopic model to analyze and obtain the macroscopic thermal and mechanical properties of the composite. Based on this multi-scale correlation analysis method, the thermal conductivity and thermal expansion coefficient of fiber bundles and C/ SiC composites were further studied at the operating temperatures ranging from 27~1 227 ℃. The study has certain guiding significance for the application of C/ SiC composites in engineering. © 2023 Editorial Office of Applied Mathematics and Mechanics. All rights reserved.     

基于振动信号神经网络层合板分层损伤检测研究

基于振动信号应用神经网络研究层合板分层损伤的检测方法. 对层合板分层损伤区域, 采用相同坐标不同节点建立了分层损伤处的有限元模型; 通过数值模拟提取结构无损和不同程度面积分层损伤的全局振动标识量; 重点研究神经网络对层合板分层损伤位置和损伤程度的检测技术. 研究表明, 用结构全局振动标识量作为人工神经网络的输入, 对层合板结构分层损伤检测是一种很有效的工程实用技术, 可应用于实际结构的在线损伤检测.     

力锤敲击作用下内嵌自主移动钢球欧拉梁碰撞减振性能研究

结合内嵌自主移动质量子系统梁／板实验平台实验结果,对力锤敲击作用下,内嵌自主移动钢球欧拉梁碰撞减振系统进行研究。采用线性弹簧-阻尼模型模拟钢球与梁之间的碰撞机制,通过分析建立了整个碰撞系统的分段线性动力学方程;运用无量纲化、假设模态法及高阶模态截断等方法导出系统的状态空间方程。数值计算结果表明,内嵌自主移动钢球对欧拉梁...     

坑道内爆炸条件下水的消波效应研究

内爆炸对坑道内的人员、装备、结构都具有巨大的毁伤效应,内爆炸的防护技术已成为研究的热点。本文就炸药在坑道内爆炸情况下水的消波效应,开展了坑道模型爆炸试验、实际坑道爆炸试验、数值模拟研究,结果表明:坑道内爆炸条件下水具有显著的消波效应。文中还给出了不同置水工况下坑道空气冲击波超压的衰减率范围,并对水消波效应的机理进行了初步探讨。     

基于方向性探头的双轴塑性变形定量涡流检测研究

核电结构服役过程中,构件可能由于地震等意外载荷产生塑性变形,危害结构安全。实际构件的受力变形大多是复杂的双轴,目前对双轴塑性变形的检测研究尚较少。本文针对核电站中典型的奥氏体不锈钢材料,在基于其单轴塑性变形和电磁属性关系的基础上,首先结合莫尔圆理论建立双轴塑性变形条件下材料的周向电磁属性分布计算公式,并进行了实验验证,同时基于实验结果得到切应变对电导率影响较小的结论;然后,提出三相品字形方向性探头构型,通过数值模拟分析其检测机理,基于皮尔逊相关系数建立双轴塑性变形定量涡流检测方法,并对该方法进行了数值验证;最后,制作品字形传感器,搭建实验系统,进而通过实验验证了本研究所开发的双轴塑性变形定量检测方法的有效性。     

金属流体速度的阵列探针测量方法研究

不透明液态金属的速度测量在电磁冶金和核能领域具有十分重要的作用,能为相关现象的解释提供直接的数据支持。以电磁学中的欧姆定律为基础,搭建了一套多探针阵列的金属流体速度测量系统。通过设计探针的排布形式、数据采集系统和数据处理方法,以磁场环境下圆柱绕流问题为实验对象,实验验证了探针插入和排布方式对测量结果的影响,结果表明探针插入流体与探针紧贴壁面所测量得到的速度误差约为5%,而探针排布方式引起的测量误差为2.5%～10%。另外,实验中还发现阵列探针伸入到流体中不影响其对金属流体非定常波动频率的测量,流场的波动频率也不会受到周围探针的影响。