力学响应

摘要： 为解决郑州地铁4号线盾构区间隧道近距离下穿既有交通工程顶管群隧道变形控制问题,采用数值分析和现场监测的手段,揭示了地铁盾构隧道下穿施工对既有顶管群隧道结构变形的影响规律,建立以数值模拟为基础、以隧道管节接缝允许张开量和结构线形允许最小附加曲率半径为控制目标的既有顶管隧道沉降控制标准,并通过现场监测印证了数值计算结果的正确性和沉降控制标准制定方法的可行性。研究表明:(1)盾构以37°交角斜穿施工时,上部顶管隧道纵向沉降曲线呈现非对称特征,且施工过程中结构沉降曲线出现了一定的平移和偏转现象;(2)相对于接缝张开量控制标准,基于顶管隧道允许附加曲率的沉降控制要求相对更为严格,建议下穿施工扰动下顶管隧道最大允许沉降值取27 mm。

摘要： 为研究煤岩组合体在外载荷作用下的力学响应及能量演化规律,设计了纯煤、煤岩组合体和纯岩试件单轴循环加卸载试验,分析了不同试件单轴抗压强度和弹性模量等力学响应特征,深入研究了煤岩组合体输入能密度、弹性能密度和耗散能密度演化规律,得到了不同试件的弹性能储存速率及储能能力的特性,建立并探讨了煤岩组合体能量破坏机理。结果表明:①煤岩组合体的力学参数更接近纯煤试件,其力学特性主要受煤体影响;②随外载荷增加,煤岩组合体输入能、弹性能和耗散能呈明显非线性增加趋势,其中弹性能占比远高于耗散能;③煤岩组合体能量破坏机理为外载荷作用使煤体和岩体同时开始储存弹性能,由于煤体弹性能储存速率较快,其内部弹性能率先达到储能极限,导致煤体破坏并向岩体释放弹性能,当达到岩体的储能极限时,岩体发生破坏。

摘要： 为探究共振碎石化路面结构加铺沥青层的空间力学响应规律,通过ABAQUS软件建立路面三维有限元模型,分析了各力学响应指标的空间分布形态、峰值大小及特征,最大剪应力在路面结构4~6cm处,最大主应力分布云图呈现“正覆两盆式”分布,路基竖向压应变累积效果明显。总结了共振碎石化路面加铺沥青层结构设计的关键要素,为类似路面结构设计指标的验算提供参考。

摘要： 沥青混合料具有明显的横观各向同性特性,基于各向同性弹性多层体系理论分析沥青路面结构存在局限性,考虑沥青材料的横观各向同性能获取更准确的路面力学响应。文中通过改变沥青材料横观各向同性系数,采用有限元方法对沥青加铺层结构力学变化进行分析。结果表明,随着横观各向同性系数的增大,旧沥青砼路面结构加铺层的剪应力与层底拉应力增大,竖向压应变减小,剪应力随深度变化先增大后减小,旧沥青砼路面加铺沥青面层设计与施工中应考虑沥青横观各向同性的影响。

摘要： 国内沥青路面设计方法中,只考虑了轮载的垂直力的作用,对水平荷载作用的考虑较少。而实际情况下,水平荷载作用是路面表面发生病害的重要原因之一。本文基于弹塑性力学基本知识,利用三维有限元方法,分别采用弹性模型和弹塑性模型,计算了垂直荷载作用以及水平荷载作用下的沥青路面结构的力学响应,对比分析了水平荷载对路面力学响应的影响。结果表明,水平荷载对路面沥青层拉应变、剪应力分布有较大影响,采用弹塑性模型比弹性模型计算得到的应变值更大。通过本文研究,我们有效地认识了路面材料弹塑性的性质,为相关深入的研究奠定了理论上的基础,本文的研究成果也对路面结构力学响应分析的相关研究有一定的指导和借鉴意义。

摘要： 为了探究混凝土底基层CRCP+AC路面结构的超载适应性,通过ABAQUS软件建立弹性半空间地基上的三维有限元结构模型,分析最大剪应力、横向应力、纵向应力以及压应力在路面结构内部的力学响应规律,最大剪应力的极值出现在复合式路面结构的4 cm、8 cm位置。沥青面层全部处于压应力区域,横向与纵向拉应力的最大值位于C25混凝土层层底,通过设置6组荷载工况对该结构的超载变化规律进行分析,CRCP层层底横向与纵向拉应力随着轴载的增加,其增长速率相对混凝土基层而言较小。此外,还讨论了路表弯沉随轴载的变化规律。

摘要： 我国经济正进入工业化、信息化和跳跃式发展阶段,经济的快速发展,需要方便、快捷、安全的交通服务。随着经济的不断发展,越来越多早期建成的双向4车道高速公路由于通行能力不足、服务水平低下、安全事故频发等原因,已经不能满足日益增长的交通需求,急需进行切实可行的改造升级或扩容建设。相对于改建公路而言,加宽旧路路基能充分利用原有路基,缩短建设工期,减少建设用地。本文采用有限元分析软件PLAXIS对济青改扩建反开挖施工中两种新旧路面搭接方案进行对比,研究不同工况下搭接方案的路表弯沉、沥青层底拉应变和路基顶压应变等指标,分析不同新旧路面搭接方案的整体性能,研究结果表明两种工况具有相近的整体性能,但工况二需要加强竖向搭接界面处连接强度。

摘要： 为了给现场的设计施工提供参考,基于宁波市轨道交通5号线海晏北路站—民安东路站的联络通道工程,采用数值模拟方法建立三维有限元模型,研究了机械法施工对主隧道管片、主隧道螺栓接头和内支撑体系的影响。分析结果表明:主隧道管片在掘进过程中轴力最大值为858.02 kN,环向弯矩最大值为206.28 kN·m,符合安全性要求,证明了机械法施工安全可行;主隧道管片的轴力、弯矩以及内支撑体系的应力最大值出现在刀盘切削管片和第1环联络通道管节施作阶段,建议在实际施工中提高这2个阶段的监测频率,并做好应急处理预案;主隧道接头螺栓受力在掘进状态下一直呈现增长的趋势,建议采取配套的注浆加固措施,起到改善管片受力和增强接缝防水的双重作用。

摘要： 央广网北京4月25日消息,近日,中国科学院高能物理研究所研究员石伟群课题组在锕系分子机器领域取得重要进展,通过锕系金属与光活性有机轮烷的巧妙结合,成功实现锕系分子机器的可控光致宏观力学响应。相关研究成果在线发表在《自然-通讯》上。

摘要： 以某拱结构为对象,设计了偏心加载的静载试验方案,通过测量拱结构在静载作用下各控制截面的应变及结构变形,从而确定拱结构实际工作状态,其为检验拱结构性能及工作状态最为直接有效的方法。对某拱结构引桥的跨中截面正弯矩偏心加载,分析了偏心加载作用下跨中截面测点的应变及变形、残余应变和残余变形等。通过荷载试验分析可知,拱结构拱顶截面测点的应变和变形随着荷载的增加基本成比例变化,主要测点残余应变和残余变形均较小,相对残余应变率和相对残余变形率基本小于20%,表明拱结构在偏心加载作用下基本处于弹性工作阶段。

摘要： 形如黄土湿陷、冻土融沉等局部突变型地质灾害是埋地长输管道运行面临的主要威胁,地质灾害引起的土壤位移会导致管道产生一定的变形从而发生破坏.因此,本文采用数值方法开展了局部突变型位移载荷作用下埋地管道力学响应分析,考虑突变区域与非突变区域土壤存在差异的情况,采用非线土弹簧描述管土相互作用,分析了局部突变区域长度及突变位移量对埋地管道受力状态的影响,结果表明:因局部突变区长度与突变位移量的不同,管道存在三种受力状态,当局部突变区域长度大于临界突变区长度时,管道轴心应变与弯曲应变在突变区域内不产生耦合,此时在突变区域两端可等效为两个垂直正断层,即为第一种受力状态;当突变区域长度小于临界突变区长度时,随着突变位移的增加,管道应变随之增加,管道轴心应变与弯曲应变在突变区域内不断叠加,即为第二种受力状态;在第二种受力状态基础上,当突变位移大于临界突变位移时,管道应变不再发生变化,管道等效为受到垂向均布荷载的作用,即为第三种受力状态.研究结果可为工程中管道穿越地质灾害设计提供参考.

摘要： 自然界中,柱状节理岩体是一大景观,经常会感叹大自然的鬼斧神工.但对于岩石力学工作者和岩体工程建设者来说,此类岩体结构所带来的研究与建设困难非常大.柱状节理是火山岩冷却时形成的,节理柱以五边形或六边形最为常见,直径从几厘米到数米.柱状岩体的结构特征非常显著，它是由柱体、柱间节理、缓倾节理以及柱中隐微裂隙组成。针对这种复杂结构岩体，急需研究的问题是:如何精细地认识其工程地质特征，如何揭示这种复杂岩体的力学响应规律。

摘要： 离散元常应用于颗粒材料本构关系的模拟.此时模拟对象为代表单元体,这要求试样既包含有足够多的颗粒,又空间均匀.已有研究结果表明应用粗糙刚性平面边界时,边界交接处可发生明显拱效应,影响模拟结果.为了模拟复杂荷载路径作用下颗粒材料的力学响应,边界面必须粗糙.此时可采用凸多面体的代表单元,使边界面相交处的角度尽可能大.通过基于开源离散元软件LIGGGHTS单元体数值试验,本文深入探讨了三维离散元模拟中的代表元均匀性问题.模拟结果表明,边界摩擦和单元体形状均对试样均匀性有重要影响.代表元形状越接近球形,边界拱效应越小.应用本文中的多面体代表元算法和凸多边形的试样形状可有效保障试样均匀性.

摘要： 系统调研了北京地铁下穿既有地铁的工程现状,对下穿工程进行分类.围绕着下穿工程安全风险控制,从下穿工程施工力学响应预测、控制标准制定、施工控制措施等方面进行总结,指出了目前下穿工程应重点解决变形预测不准确、控制标准不科学、控制措施不可靠这三大难题.提出今后的研究方向和亟待解决的问题,以更好地指导工程实践.

摘要： 天然锁固段主控锁固型斜坡稳定性和构造地震演化过程,其按照承载力从低到高的次序依次断裂(宏观破坏).因此,研究某一锁固段断裂时下一个锁固段的力学响应机制,对预测后者的断裂行为具有重要意义.研究表明,锁固段在体积膨胀点处产生的高能级特征破裂事件(标志性事件)可作为该点的判识标志,亦为锁固段的断裂前兆.构建了剪切作用下断层中包含两个锁固段的力学模型,基于理论分析和数值模拟讨论了具有不同承载力的锁固段组合导致的力学行为,指出天然锁固段之间的力学作用遵循强作用模式,即当前锁固段被加载至峰值强度点时,再经历一个可忽略的剪切位移增量或应变增量,伴随的荷载转移可使下一个锁固段演化至其体积膨胀点.该模式能够合理解释多种地震观测现象和实验结果.

摘要： 考虑深埋岩体处于高应力环境的特点以及岩石的非均质性,将岩石矿物颗粒采用非规则颗粒进行模拟,基于Monte Carlo接触搜索算法、线性同余法以及锦屏Ⅰ级大理岩的SEM扫描图、室内瞬态三轴试验和多级蠕变加载试验,引入weibull分布及幂函数型平行粘结直径衰减机制,提出了非均质岩石的细观时效数值模拟方法,并开发了相应的计算程序.通过构建符合锦屏Ⅰ级大理岩矿物形状的岩石细观数值模型,对不同应力强度比和不同均质度岩石的时效损伤过程进行了数值模拟,从细观层面上揭示了高应力条件下非均质岩石的时效损伤演化机制.研究结果显示,不同的应力强度比和均质度的岩石表现出不同的蠕变力学响应,该模型和程序对非均质岩石细观时效力学特性规律的模拟提供了一种有效的计算方法.

摘要： 目前,PE防护层被广泛应用于长距离埋地输气管线的铺设工程之中.PE防护层具有优良的抗腐蚀性、保温性、防水性以及机械韧性等特点.当埋地管线受到危石冲击作用时,管线冲击热点区域的力学响应除了与管线埋深H、输气压强p等因素有关外,PE防护层的机械韧性也会对其产生一定影响.正是有基于此,文中对PE防护层在不同埋深H、危石落点距离d和输气压强p下的输气管线的冲击力学响应做了一定对比研究工作.文中发现,PE层的机械韧性对管线的力学响应有着显著影响.

摘要： 对轴对称爆炸容器的计算模型进行了合理简化,该模型在保证计算精度的情况下有效降低了计算网格数量,实现了容器内爆炸载荷的可靠性量化研究,容器内不同爆心距上的入射超压计算结果与TM5-1300手册中的值符合较好.将该简化模型应用于5kg TNT当量爆炸容器的动力学响应数值模拟,计算给出了不同时刻爆炸容器内的压力流场分布以及容器不同位置处的压力和应变历程,并根据计算结果对原设计方案给出了补强建议.本文建立的流固耦合单层网格模型可用于轴对称类爆炸容器的力学响应模拟,可为容器优化设计提供量化参考依据.

摘要： 针对目前导弹发射过程中存在跌落、撞击的安全问题,本研究根据某型号导弹发射状态,对其动力装置进行了全尺寸固体火箭发动机跌落试验研究.研究结果表明,全尺寸固体火箭发动机在40m高度以50°±2°的姿态跌落至钢板上未燃未爆,力学响应最大处位于喷管法兰连接处;跌落全过程安全点火装置及推进剂温度未发生变化,跌落过程由于撞击导致发动机点火装置和推进剂点燃可能性较小;跌落试验后发动机销毁过程中出现爆燃现象,充分验证了全尺寸发动机跌落试验后结构性能和点火安全性,为该型号导弹跌落安全性提供了安全性依据.

摘要： 针对中国交通量急剧增长,路面早期破坏也日益严重的现状,长寿命路面成为道路界一个新的研究点.本文参考了国外对于长寿命路面的定义,根据弹性层状体系的理论观点,采用了有限元ABAQUS软件建立了长寿命半刚性路面模型,并对其进性应力与位移的分析.通过模型计算得到的理论数据与已有参考文献中数据进行对比分析,从而验证模型的合理性.

摘要： 本发明公开一种基于系统动力学的需求响应补贴金额测算方法及装置，方法包括：获取电力需求响应影响因素，并构建电力需求响应影响因素的因果关系回路；基于所述第一关系回路以及所述第二关系回路构建需求响应激励模型；将获取的目标响应规模输入至所述需求响应激励模型中，使测算得到与所述目标响应规模相对应的激励补贴强度。根据系统动力学因果反馈关系构建基于系统动力学的需求响应激励信号强度分析模型，分析激励信号强度对不同用户需求响应行为的影响，测算适用于不同用户的需求响应激励补贴标准，从而帮助需求响应政策制定者确定需求响应补贴强度，进而达到调峰目标。

摘要： 一种岩石力学高幅频响应特性液压作动器，活塞杆采用轻量化复合结构，由固定套装的内杆体和外杆体组成，内杆体采用空心杆结构且材质为钛合金；外杆体中部设为活塞，活塞周向表面沿轴向均布设有若干环向油槽，活塞与缸筒内表面采用间隙配合；外杆体与活塞为一体式结构且材质均为碳纤维；外杆体及活塞外表面设有陶瓷镀膜；活塞与缸筒内表面之间的间隙内用于形成润滑油膜和间隙密封，通过润滑油膜使活塞与缸筒内表面脱离直接接触；上下缸盖的活塞杆穿装孔内表面与活塞杆之间为间隙配合，活塞杆穿装孔内表面设有沿周向均布的静压油槽；静压油槽内用于形成静压润滑支承油垫，通过静压润滑支承油垫使活塞杆与上下缸盖的活塞杆穿装孔内表面脱离直接接触。

摘要： 一种研究力学与生化信号诱发单细胞动力学响应的高通量微流控系统及其使用方法，属于细胞生物学实验装置领域。该系统包括微流控芯片及外围加载、检测与控制装置。加载装置结合控制装置，可捕获或操控大量单细胞，并对细胞精确加载不同的动态力学和生化刺激信号。控制装置接收来自检测装置实时观测到的单细胞变形、运动轨迹、生化信号时空分布等动态图像信息、以及加载装置中的压力/流量值，以此反馈控制加载装置，操控单细胞变形过程并精准控制微通道流场与生化信号传输，精准模拟体内细胞动态力学和生化微环境。本发明可实现大量单细胞的高效捕获与操控，并用于分析单细胞在不同动态力学和生化信号刺激下的动力学响应及其机制等细胞生物学研究。

摘要： 本发明涉及模型设计技术领域，具体涉及一种基于力学响应一致的结构轻量化设计方法，确定轻量化结构和原结构的关键动力性能；选定轻量化材料，基于所述关键动力性能开展实验，获取材料参数；基于所述材料参数开展实验设计获取结构动力性能响应值，并构建结构动力学响应理论预测模型；验证所述结构动力学响应理论预测模型的有效性，确定所述轻量化结构设计参数，最后评估所述设计参数及原结构轻量化效果，该方法与现有技术相比，为轻量化结构设计参数的确定提供理论依据，同时，可以评估设计参数的合理有效性及结构轻量化效果，解决现有技术无法准确获取轻量化结构设计参数的问题。

摘要： 研究浮动核电平台动力学响应的试验装置、方法及应用，包括：缩比浮动核电平台，试验水池，振动板，单轴向液压式振动试验系统，姿态角度传感器等；缩比浮动核电平台设置在实验水池中间位置；振动板固定在单轴向液压式振动试验系统的振动台上，振动板将单轴向液压式振动试验系统产生的振动传递到实验水池内部；单轴向液压式振动试验系统用于提供试验所需波浪条件；姿态角度传感器用于采集缩比浮动核电平台六自由度响应参数。本发明可以测量浮动核电平台无因次衰减系数，同时能够确定缩比浮动核电平台模型不同重心、不同质量和不同布置方式对浮动核电平台效果的影响，同时可提供不同频率、幅值的波浪为浮动核电平台的设计提供支持和依据。

摘要： 本发明公开的一种高效的不确定性柔性多体系统动力学响应预测方法，属于不确定性柔性多体系统动力学领域。本发明实现方法为：采用绝对节点坐标公式ANCF建立确定性柔性多体系统动力学的微分‑代数方程。将不确定性的参数引入柔性多体系统模型的方程中，形成不确定性微分‑代数方程。利用信号分解方法将系统的输出响应分解为多个振动形式的单分量信号和一个趋势项信号，然后将每个单分量信号表征为瞬时幅值和瞬时相位的形式。基于压缩感知，在每一个时刻下分别建立瞬时幅值和瞬时相位以及趋势项的稀疏多项式代理模型。根据所构建的代理模型，实现不确定性柔性多体系统动力学响应的高精度高效率的预测。本发明尤其适用于大型复杂系统动力学响应的预测。

摘要： 本发明公开一种预测振动下人体生物力学响应的人体有限元建模方法，步骤包括：1)建立坐姿人体有限元模型；2)建立坐姿人体腰椎L1‑骨盆有限元模型；3)建立包含腰椎建模的坐姿人体有限元模型；4)利用包含腰椎建模的坐姿人体有限元模型对垂向振动条件下坐姿人体的椎间盘压缩力、椎间盘内压、纤维环应力和软骨终板应力进行预测。本发明对人体的振动响应和腰椎生物动力学响应进行预测，在人体生物力学建模、人体‑座椅系统舒适性研究、生物医学等领域具有广阔的应用前景。

摘要： 本发明公开了一种基于有限监测点的全局动力学响应预报方法，属于动力学监测与反演技术领域，该方法包括以下步骤：根据实际监测对象外形尺寸和局部筋板等结构建立三维仿真计算模型，包括有限元/边界元网格模型；建立涉及内外环境载荷的耦合模型；监测点优化选择；监测点信号处理、实时保存和数据传输；通过传递函数建立预报模型，反演当前工况下的动态激励以及全局动力学响应。本发明通过对监测点合理的选取，传递函数及预估模型的精准建立，克服载荷反演矩阵求逆过程中的病态性，能够实现整个系统全局振动分布响应的快速精准预报。

摘要： 本发明提出了一种基于ANCF的IPMC连杆式鱼尾动力学响应的仿真方法，将IPMC连杆式鱼尾简化为IPMC柔性梁固结刚性梁的双梁式结构；选用一维二节点ANCF梁单元对双梁式结构进行单元离散，计算各单元在惯性坐标系下的自由度；计算各单元的质量矩阵和弹性力矩阵；通过Nemat‑Nasser理论得到IPMC柔性梁输出力矩，将输出力矩转化为广义力矩阵的形式作为广义力矩，计算各单元的流体阻力作为广义集中力，广义力矩和广义集中力共同作为广义外力；构建动力学方程组，利用广义‑α方法作为求解算法来进行动力学方程组迭代求解，得到结构所有节点各自由度的位移、速度、加速度数据，绘制结构的运动轨迹图。本发明能精确地描述IPMC连杆式鱼尾的动力学响应，预测该结构的运动轨迹。

摘要： 本发明提出了一种计算滚道局部故障球轴承动力学响应的方法，获取滚动轴承的基本参数和故障参数；计算故障跨度角和局部故障引起的额外间隙；计算滚动体中心与局部故障中心的角度差，结合滚动体是否位于故障区，确定故障发生后滚动体与滚道的变形量；建立滚道局部故障球轴承动力学模型；采用4阶龙格‑库塔法求解滚道局部故障球轴承动力学方程，得到球轴承在垂直方向和水平方向的径向位移，完成滚道局部故障球轴承动力学响应的计算。本发明能够模拟多种局部故障状况，系统、高效地计算滚道局部故障球轴承的动力学响应，对球轴承的故障诊断具有重要价值。