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  • 2022年, 43卷, 第3期
    刊出日期：2022-09-13
      
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  • 全固态锂电池界面的机械失效模型综述
    赵莹, 杨佳悦, 田嘉宇
    2022, 43(3): 471-481. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.03.001
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    全固态锂电池具有高能量密度和高安全性能等优点，有望替代传统锂电池成为下一代可移动储备．然而，全固态结构也给这种新型电池的应用带来全新的挑战，阻碍其商业化的进程，其中很重要的一个挑战就是机械不稳定性．首先，尽管固态电解质具有较高刚度与强度，理论上应该可以阻挡锂枝晶的穿透，但在其使用过程中仍能观察到锂枝晶的生长，这与高刚度电解质可抵制锂枝晶生长的理论相悖．其次，与液态电解质相比，固态电解质刚度大，在电极活性材料充放电时不能始终保持与活性材料的有效接触，可能导致活性颗粒和电解质的界面分层．因此，解释这些现象并提供解决策略对促进全固态锂电池的广泛应用至关重要．本文旨在总结近年来关于全固态锂电池不同界面处机械失效的力化耦合模型，主要包括以下两个方面：(1) 锂金属负极与固态电解质界面处锂枝晶的形成与生长；(2) 活性颗粒锂化/脱锂化引起的界面分层和破裂．本文从理论模型的角度总结了全固态锂离子电池中不同界面上的机械失效行为，旨在为全固态锂离子电池的模型建立与结构优化提供借鉴思路．
  • 循环加载作用下皮肤应力软化的连续介质模型
    苑忠慧, 仲政
    2022, 43(3): 482-489. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.03.002
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    皮肤组织作为富含纤维的非均匀材料，具有复杂的力学特性．皮肤组织在循环加载作用下，随着循环次数的增加，加载过程的应力响应逐渐降低，并最终达到不随循环次数增加而改变的稳定状态，这种现象被称为应力软化行为．本文对加载过程中纤维的延展机制对宏观力学响应的影响进行研究，认为在外界载荷较小时该机制主导了宏观层次上的应力软化行为，随着外界载荷的增大，拉伸过程中微观结构损伤的演化开始产生影响，而且此时内部微观结构的演化由两种机制共同影响，据此建立了连续介质模型，将宏观尺度上应力软化行为和微观结构的演化相关联．将所获得的应力响应理论结果与猪离体头部皮肤在循环加载作用下的实验结果进行对比分析，证明了该模型能够合理地描述皮肤组织在循环加载作用下的应力软化行为．
  • 纤维增强金属基复合材料整体蠕变性能的细观力学分析
    杨舒博, 徐彬彬, 王华, 国凤林
    2022, 43(3): 490-501. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.03.003
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    高温下金属基复合材料的蠕变主要由基体蠕变和界面扩散蠕变两部分构成，以往的研究中常常只考虑其中一种蠕变机理，从而导致得到的规律具有较大的局限性．本文提出了一种可预测金属基复合材料整体蠕变性能的细观力学方法，同时考虑了基体蠕变和界面扩散蠕变两种蠕变机理,导出了具有张量形式并满足不可压缩性的界面扩散蠕变应变表达式．采用Mori-Tanaka法和自洽法二者结果的平均以便更准确地计算纤维中的应力，揭示了两种蠕变机理相互影响的竞争关系．研究了恒定双轴荷载下的总体蠕变和固定位移约束下的应力松弛这两种常见蠕变问题，探究了基体蠕变与界面扩散蠕变两种蠕变机理在总蠕变中发挥的作用，考察了不同加载条件和不同纤维体积分数对复合材料整体蠕变行为的影响．
  • 双相不锈钢循环微变形行为的原位试验研究
    张涛, 金鑫, 陈蓉, 朱明亮, 郭素娟
    2022, 43(3): 502-511. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.03.004
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    对双相不锈钢开展拉伸和应力循环控制下的原位试验研究，选择特征区域对其局部微变形行为的产生、分布和演化进行了研究和讨论．结果表明：双相不锈钢在较低的载荷作用下内部出现明显的应变梯度，随着拉伸载荷或循环周次的增长，其局部微应变不断增加，最大应变在奥氏体相、小晶粒、狭窄晶粒和不平整的晶界区不断汇集，同一时刻的局部最大微应变远大于宏观应变；循环载荷作用下双相不锈钢在微观尺度产生了局部微棘轮变形效应，微棘轮应变随着循环周次的增加不断累积，其增长速度逐渐降低并趋于饱和；随着循环周次的增加，最大微棘轮变形区逐渐扩展、联通形成大塑性变形带，晶粒走向呈45°方向时，变形带贯穿两相向垂直加载方向发展，而晶粒呈树根状走向时，由于受到两相交互和铁素体的阻碍作用，微棘轮变形带主要集中在奥氏体中沿着奥氏体晶粒走向发展．
  • 分布振子复合板的模态阻尼及多点激励下阻尼减振相关性
    尹文汉, 孙飞飞, 刘静涵, 张刚, 钱忱
    2022, 43(3): 512-525. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.03.005
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    分布阻尼振子可拓宽结构减振频带，因此可将振子分布于板中以形成复合板（简称“分布振子复合板”），进而实现较宽的减振频带．对于多点支撑处受到宽频非一致激励（例如在不同激励点处的激励频率、幅值与相位有差异）的分布振子复合板，目前还缺乏有效简便的优化控制指标．在作者之前的研究中，针对含分布振子的梁推导了基于模态应变能的模态阻尼计算理论，讨论了模态阻尼与单点激励下梁的减振效果的相关性，并应用于宽频减振设计优化．本文进一步将模态阻尼计算理论推广到分布振子复合板，并将研究从梁的单点激励扩展到板的多点非一致激励下的阻尼减振相关性．首先，在利用模态应变能法推导得到分布振子复合板的模态阻尼计算公式后，从理论上讨论了不同边界条件与模态阶次对计算结果的影响，以及计算理论的适用性．而后，进一步通过有限元参数分析了边界条件、频率比、模态阶次与质量比的影响．最后，通过算例分析了无振子板或分布振子复合板在四个激励点具有多种幅值与相位组合情况下的稳态响应．结果表明，推导的模态阻尼计算公式可正确预测不同边界条件下的模态阻尼，且理论预测的模态阻尼与基板的稳态平均加速度减小率、稳态峰值应变能减小率均有较高的相关性．
  • 高韧性合金钢断裂韧性及疲劳裂纹扩展门槛值的联合试验方法
    梁刚, 李向哲, 欧阳光耀, 徐聪聪, 许金泉
    2022, 43(3): 526-536. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.03.006
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    在柴油机曲轴、连杆等关键零部件的可靠性设计和失效评估中，断裂韧性及疲劳裂纹扩展门槛值分别是衡量材料抵抗裂纹失稳扩展和裂纹开始扩展的重要指标．但是，对于高韧性合金材料，难以通过常规试验所推荐的厚度确定平面应变断裂韧性，而门槛值的测定通常不但非常耗时，且难以直接应用于不同循环特性的实际结构．本文针对高韧性合金钢34CrNi3MoA，提出一种将断裂韧性和疲劳裂纹扩展门槛值试验合二为一的试验方法，即用同一个试件可以同时测定门槛值和断裂韧性．利用断裂韧性关于试件厚度的渐近特性，以几种较薄试件的试验，确定平面应变状态下的断裂韧性．试验结果还表明，裂纹扩展门槛值的试件厚度依存性可以忽略，并给出了任意循环特性（应力比）下的门槛值计算公式．
  • 低温对碳纤维复合材料弯曲性能影响试验研究
    骆雪芹, 唐蓝天, 李娟子, 崔运广, 刘玲
    2022, 43(3): 537-546. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.03.007
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    由于航天运载器的轻量化需求，高性能碳纤维增强环氧树脂基复合材料(CFRP)已经应用于液体燃料贮箱的研制，但其服役环境苛刻，往往要经受-183~-253 ℃的超低温或多次低温循环过程．目前，对CFRP的低温力学性能，尤其是常-低温循环力学性能的研究仍比较局限，这制约了CFRP燃料贮箱的设计和研制进程．本文针对一种液氧相容的环氧树脂体系，采用热压罐工艺制备了CFRP单向板，并测试其在25 ℃、-55 ℃、 -120 ℃和-183 ℃下的弯曲力学性能．结果表明，弯曲强度和模量均随着温度降低而提高，当温度从25 ℃降低到-183 ℃时，弯曲强度提高约66.7 %，弯曲模量提高约10.3 %．同时，本文也研究了室温-液氧循环50~200次对弯曲力学性能及微裂纹萌生的影响．结果表明，200次循环后，单向板的弯曲强度基本没有降低，并且内部也无微裂纹产生．本文研究表明，该CFRP体系具有较为优异的低温力学性能和耐低温循环性能，在液体燃料贮箱领域有着巨大应用潜力．
  • 双调和方程奇异边界法的改进及在Kirchhoff板弯曲中的应用
    蒋泉, 杨凤鹏, 周志东
    2022, 43(3): 547-559. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.03.008
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    奇异边界法(SBM)是一种基于边界离散的无网格数值方法，在很多科学计算和工程领域中得到广泛的应用．该方法在处理复杂几何区域或者多连通区域时比基本解方法(MFS)数值计算更为稳定，具有易于实施、精度高等优点．SBM数值计算的关键之处在于源强度因子的计算，特别是相对于Laplace方程更为复杂的双调和方程的边界条件下源强度因子的计算．在高阶导数边界条件下，采用反插或者“加减项”原理计算源强度因子相对繁琐．本文对双调和方程的SBM进行了改进，将其中一个插值基函数改进为非奇异基函数形式，避免计算该基函数的源强度因子，极大简化了SBM的数值计算．本文改进对MFS同样有效，可以作为对传统MFS数值算法的补充．数值算例结果表明，本文提出的改进均能得到误差很小的数值解，且算法稳定，计算效率较高．
  • 基于桥联模型的2⁃2 磁电复合材料的性能预测
    杨建, 周跃亭
    2022, 43(3): 560-572. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.03.009
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    本文采用一种称为桥联模型的细观力学模型来评估2-2磁电复合材料的有效性能系数，分别是有效刚度系数、磁电耦合系数、压电系数、压磁系数、介电常数和磁导率．本方法用一个矩阵将压电相和磁致伸缩相的应变场、电场、磁场进行连接，这个矩阵被称为桥联矩阵．通过桥联矩阵的定义可以定性和定量地认识在一定外载情况下各组分相之间的相互作用．该方法是首次将桥联矩阵用于预测2-2连接型复合材料的有效系数．
  • EPDM/PP 热塑性动态硫化橡胶高温疲劳性能研究
    毛文涛, 范正炼, 杨凤鹏, 晋增贵
    2022, 43(3): 573-582. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.03.010
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    针对三元乙丙/聚丙烯热塑性动态硫化橡胶，进行常温及高温(60 ℃)下应变比R为0的单轴拉伸疲劳试验，以最大主应变为损伤参量，使用幂律模型较好地拟合了疲劳寿命曲线，发现高温下疲劳寿命有较大提高．此外，使用数字显微镜与扫描电镜观察疲劳断面，发现疲劳断面分为光滑与粗糙两个区域，在峰值载荷较低、疲劳寿命更长的断面表现出更多分层，推测较低的峰值载荷作用下产生更多的二次裂纹导致裂尖钝化，从而提高了疲劳寿命．相同应变峰值载荷作用下的高温疲劳断面粗糙区分层更多，但光滑区却更大．高温下材料软化，应变能下降，在形成主裂纹之前形成更多的断面分层，延缓了快速断裂阶段，从而提高了疲劳寿命．
  • 316L不锈钢不同取向压痕应变率敏感性研究
    任杰, 邱吉, 苏步云, 树学峰
    2022, 43(3): 583-591. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.03.011
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    本研究探讨了不同取向对激光选区熔化(SLM)成形316L不锈钢力学性能的影响．使用纳米压痕测试系统对SLM成形316L不锈钢扫描平面方向和叠加成形方向两个取向的试样进行测试，并通过相关计算得出了材料在这两个方向的弹性模量、硬度、应变率敏感性指数等力学参数．实验结果表明，扫描平面方向的弹性模量和叠加成形方向的弹性模量基本相同；在相同的压入应变率下，扫描平面方向的硬度大于叠加成形方向的硬度；而对于不同的压入应变率，在高应变率下的压痕硬度相对较大；随着压入深度的增加，硬度逐渐减小并趋于稳定值．此外，本研究分析了不同压入应变率下硬度和应变率敏感性指数m的压痕尺寸效应，并得到与尺寸无关的硬度和应变率敏感性指数m．最后，通过引入扫描平面方向准静态宏观压缩工况下的应变率敏感性指数m加以验证本研究的合理性，揭示了SLM成形316L不锈钢在不同取向上应变率敏感性的差异，进而为研究准静态宏观压缩下叠加成形方向的应变率敏感性提供了支撑．
  • 不同场地条件下远场地震动强度指标与结构最大响应的相关性分析
    梁逸文, 陈清军
    2022, 43(3): 592-602. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.03.012
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    为探究不同场地条件下远场地震动强度指标与结构最大响应的相关性问题，本文从K-NET和KiK-net台网强震记录中选取震级7级以上、断层距大于200 km的地震动记录1 328条，首先选用28个地震动强度指标进行了远场地震动强度指标与结构最大响应的总体相关性分析．然后，分别选取典型加速度类地震动强度指标、典型速度类地震动强度指标和典型位移类地震动强度指标进行了场地条件对结构最大响应相关性的影响分析．结果表明：(1) 加速度类地震动强度指标的相关系数随单自由度(SDOF)体系周期增大逐渐减小，与自振周期结构T≤1 s的低自振周期结构响应具有明显的相关性；速度类地震动强度指标的相关系数在T=2~5 s具有较大值，说明这一类指标与中长周期结构的响应具有明显相关性；当T>3~5 s时，典型位移类地震动强度指标的相关系数逐渐增大进入峰值区段，并保持较大的相关系数值，因此可以采用这一类指标表征长周期结构响应．(2) 对于加速度类地震动强度指标，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地的相关系数随自振周期变化曲线走势较接近，Ⅳ类场地的相关系数值总体上要大于其它三类场地的相关系数．对于速度类地震动强度指标，在短周期区域，相关系数大小呈现Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ<Ⅳ的特点；当T>2 s后，四类场地的相关系数随自振周期变化曲线趋势逐渐接近．对于位移类地震动强度指标，当T>3 s后，Ⅰ类场地和Ⅱ类场地的相关系数随自振周期变化曲线逐渐趋于一致，而Ⅲ类场地和Ⅳ类场地的相关系数随自振周期变化曲线也逐渐趋于一致．
  • 纳米增强预浸料缠绕立管参数敏感性分析
    叶双, 李纯金, 谢北萍, 刘赞, 康超, 戴若漪, 韦心怡
    2022, 43(3): 603-613. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.03.013
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    复合材料立管结构参数与立管力学性能存在紧密的关联性，掌握设计参数对缠绕立管力学性能的影响规律非常必要．考虑缠绕工艺引起的孔隙缺陷，基于复合材料弹性理论及孔隙微观理论模型，构建了纳米增强预浸料缠绕立管形变模型；其次，采用局部敏感度分析法，分别讨论了缠绕立管应力与位移对孔隙含量、孔隙形状、纳米颗粒含量、纤维体积含量、缠绕层数、缠绕角度及内压的局部敏感性；最终，数值结果表明：孔隙含量对轴向应力的影响局部敏感性较强，在孔隙含量为2.8 %~3.2 %之间时，轴向应力的局部敏感性数值快速从负数增长到正值；而孔隙的引入，使得其它设计参数对立管应力与位移的局部敏感性数值的变化趋势无明显影响，但大大影响了敏感性的数值大小；此外，径向位移对孔隙、纳米颗粒含量等所有参数明显不敏感．
  • 显式方法精确模拟形状记忆合金循环荷载下的变形行为
    王晓明, 王译仪, 肖衡, 金天付
    2022, 43(3): 614-628. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.03.014
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    本文提出全新的有限弹塑性J2流方程，用来显式、精确地模拟SMAs（形状记忆合金）材料在循环加载-卸载条件下从塑性逐渐转变为伪弹性的变形行为．首先，改进流动法，使得本构方程耦合屈服中心的移动和屈服面的增大，并改进背应力演化方程，使模型可以产生强烈的包辛格效应，从理论上具备模拟SMAs独特变形行为的能力；其次，构造全过程下的统一硬化函数显式表达式，代入本构方程后能得到符合要求的形函数；再次，利用选定的数据点构造统一光滑的上屈服函数，再利用上下屈服应力之间的一种线性关系，推导得到下屈服阶段的形函数；最后，只需要给定一个参数就可以得到单个循环结果，利用拉格朗日插值方法构建参数随循环次数变化的函数，就可以模拟任意循环荷载下的变形行为．通过模型结果和实验数据对比证明新方法的有效性．
  • 变刚度层叠梁的力学性能研究
    郑鹏, 胡振东
    2022, 43(3): 629-639. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.03.015
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    为满足不同场景下的功能需求，变刚度结构得到越来越广泛的应用．以机器人手臂为例，在执行操作时，需要其手臂的结构刚度足够大，避免出现过大的扭曲和变形，而在与人交互时，又需要其结构足够柔软，以保证在此过程中与人交互的安全性．该类变刚度结构可根据需求通过外部激励在柔性和刚性状态之间自由切换．在该文章中，研究分析了层叠梁结构，通过理论推导和数值模拟，对其力学性能做出了很好的预测，同时为此类结构的研究提供了有效可靠的思路和方法．
  • 压电效应下一维六方准晶双材料孔边裂纹的反平面问题研究
    张炳彩, 丁生虎
    2022, 43(3): 640-650. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.03.016
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    利用复变函数方法和保角变换技术研究了压电效应下一维六方准晶双材料中圆孔边单裂纹的反平面问题．考虑电不可渗透型边界条件，运用保角变换和Stroh公式得到了弹性体受远场剪切力和面内电载荷作用下裂纹尖端应力强度因子和能量释放率的解析解. 数值算例分析了几何参数、远场受力、电位移载荷对能量释放率的影响．结果表明：裂纹长度、耦合系数和远场剪切力的减小可以抑制裂纹的扩展．不考虑电场时，声子场应力对能量释放率的影响较小．本文的研究结果可作为研究一维六方压电准晶双材料孔边裂纹问题的理论基础，同时为压电准晶及其复合材料的设计、制备、优化和性能评估提供理论依据．
  • 改进的非定常Bingham岩石蠕变模型及参数辨识
    刘伟
    2022, 43(3): 651-658. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.03.017
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    传统Bingham模型适用于描述蠕变的前两个阶段，为了更加准确地描述岩体蠕变的三个阶段，本文提出了一种改进的非定常Bingham蠕变模型，并推导出其蠕变本构方程．该模型在传统Bingham模型的基础上串联一个非定常黏壶元件，并考虑岩体弹性模量及原有黏壶元件蠕变参数的非定常化．基于该模型对泥岩的蠕变试验曲线进行拟合及参数辨识，结果表明该模型具有较高的拟合精度，可以准确地描述泥岩蠕变的三个阶段，并实现了在数值软件中的应用，为实际工程提供了一种简单有效的蠕变本构模型．
  • 基于Abaqus/Fe-Safe 的输电线耐张串金具多轴疲劳分析方法研究
    李清, 叶中飞, 黄睿, 刘泽辉, 刘小会
    2022, 43(3): 659-669. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.03.018
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    为研究由多构件构成的输电线耐张串金具在外部荷载作用下的疲劳寿命，提出了以多个静力组合荷载构成的工况计算疲劳寿命的方法．首先在Abaqus中建立输电线耐张串金具有限元模型，分别求解在随机风荷载作用下的动力分析和由不同组合荷载组成多工况静力分析的应力解．将其导入Fe-Safe中，计算动力工况和不同静力工况的疲劳寿命．以FOS(Factors of Strength)强度因子为评估指标，对比动力与静力工况的疲劳寿命结果的区别，探究不同静力工况的应力解对疲劳寿命结果的影响．结果表明：该方法可有效地提高此类结构的计算效率；非线性较强的U形挂环和球头挂环受初始应力影响较大，会产生较大的相对误差；但在实际载荷分量变化范围以内，各构件静力与动力工况的疲劳寿命预测结果相差不大．
  • 旋转导向系统底部钻具组合力学计算新方法
    王鹏, 唐博, 吉进元, 冯定
    2022, 43(3): 670-680. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.03.019
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    底部钻具组合(Bottom Hole Assembly, BHA)的力学计算是进行旋转导向系统钻具组合设计和井眼轨迹控制的基础．本文在纵横弯曲法、加权余量法和有限元法的基础上，提出了一种基于管柱单元组合的BHA力学求解方法．该方法以保持微分方程特解相同的条件作为管柱单元划分依据，对底部钻具组合进行单元划分；将管柱单元的挠曲线通解替代传统加权余量法的试函数，结合单元节点类型和组合关系，构建出包含边界条件和通解系数的线性方程组．对于边界条件未知问题，以支点反力符号条件为约束条件，以挠曲线越界程度、切点处弯矩平衡条件为目标函数，建立了以边界条件未知量为变量的多目标优化数学模型．应用多目标优化算法求解出边界变量，进而得出通解系数；最后，得出管柱单元内各点位移和载荷．以推靠式旋转导向系统BHA力学计算为案例，对比本文方法与加权余量法的计算结果，发现两者计算结果相差较小，表明本文方法可用于旋转导向系统底部钻具组合的力学计算．
  • 分数阶粘弹性Pasternak 地基上四边固支板的自由振动
    宋鹏飞, 魏培君, 周小利, 毕晓东
    2022, 43(3): 681-690. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.03.020
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    本文研究了分数阶粘弹性Pasternak地基上四边固支薄板的自由振动问题．通过引入分数阶导数，将传统整数阶粘弹性模型修正为分数阶导数粘弹性模型，增强了模型的灵活性．基于所提出的分数阶粘弹性Pasternak地基模型，导出相应的应力-应变本构关系的复弹性模量．在此基础上进一步研究Pasternak地基上四边固支矩形板的固有频率对粘弹性地基的依赖特性．在数值算例中，计算了分数阶粘弹性地基上四边固支板的前四阶复固有频率，以及双轴对称、双轴反对称、一轴对称另外一轴反对称等不同振动模态下的振型图．基于数值结果讨论了粘弹性地基分数阶参数及粘性参数对复数固有频率及振动衰减的影响规律．
  • 基于机器学习对三角堰流量系数的预测研究
    沈桂莹, 李珊珊, 李国栋
    2022, 43(3): 691-699. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.03.021
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    为了准确高效得出三角堰泄流系数的大小，本研究基于广义神经网络、最小二乘支持向量机和遗传规划对三角堰流量系数进行智能建模．将无量纲参数堰顶角、弗劳德数、堰顶长与堰高之比、堰顶长与堰顶水深之比作为模型输入参数，流量系数作为模型输出参数．研究表明，最小二乘支持向量机性能优于广义神经网络和遗传规划．在测试阶段，均方根误差为0.000 73，散射指数为0.001 02，决定系数为0.999 59，最大误差为1.7 %．该模型精度较高，预测值较准确，具有较强的工程适用性．本研究通过对三角堰流量系数进行智能建模，采用机器学习对非线性物理关系进行高精度拟合，准确高效得出三角堰流量系数的大小，可为水利水电工程设计人员和我国灌区精确量水用水提供一种新的方法和思路．
  • 变刚度梁弯曲解析解在桥面板中的应用
    孔婷婷, 杨骁
    2022, 43(3): 700-711. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.03.022
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    针对新型连续窄幅钢箱梁-混凝土组合桥梁，研究了该桥型桥梁的桥面板拉应力控制方法与措施．将该桥型组合桥梁等效为可变刚度的Euler梁，给出任意横向荷载作用下变刚度梁的静力弯曲解析通解，并得到三跨连续阶梯型变刚度梁变形及其内力分布特征．在此基础上，以三跨连续窄幅钢箱梁-混凝土组合桥梁为研究对象，考虑下部钢箱梁与上部混凝土桥面板完全剪力连接，通过改变负弯矩区钢箱梁壁厚、内部充填混凝土的强度、长度与高度等参数，分析得到可有效控制桥面板拉应力的关键因素．结果显示：在负弯矩区段内的钢箱梁内部充填混凝土对控制该区域混凝土桥面板拉应力效果明显，但混凝土强度影响较弱．混凝土桥面板开裂区域随钢箱梁中充填混凝土长度的增加而减少，但桥面板顶部拉应力会随混凝土充填高度的增加呈现先减小后增大的趋势，在充填高度为箱梁内部净高的20 %~30 %左右时效果较为显著，此时经济效益最佳．
  • 锡铅钎料粘塑性行为及其本构描述
    邢睿思, 王龙, 侯传涛, 宋俊柏
    2022, 43(3): 712-720. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.03.023
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    随着航天事业的发展，航天电子产品使用环境变得越来越复杂苛刻，对焊点可靠性要求日益提高，因此，研究焊点材料服役环境下的本构关系对于分析焊点性能、准确预测焊点可靠性具有重要意义．本文分析锡铅钎料Sn63Pb37在-45~150 ℃温度范围内和10-5~10-3/s应变率范围内的粘塑性行为，在此基础上，建立了修正的Anand本构模型．通过构建材料参数与温度的函数关系，提升Anand本构模型在不同环境温度尤其是低温环境下对材料应力-应变关系的预测能力，为航天电子产品可靠性设计提供技术支撑．
  • 基于流固耦合作用的抽水引起地面沉降计算模型
    刘超, 郭乐凡, 袁颖, 周爱红, 刘雪弟, 王景宏
    2022, 43(3): 721-730. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2022.03.024
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    过量开采地下承压水会引起地基土体的变形，进一步导致地面沉降和地裂缝等地质灾害，抽水引起地层的变形过程是土层中孔隙水和土颗粒相互作用的复杂过程．两步法和流固耦合法是计算地面沉降常用的两种思路，它们的适用性各有不同．本文基于理想的地层模型，分别建立两步法计算模型和流固耦合计算模型，利用FLAC3D6.0有限差分软件对模型进行求解，对比分析两类方法计算结果的差异．结果表明流固耦合法符合力学机制，能够更好地反映土体变形的发展过程，但计算时间更长．而两步法适用于稳定流，在渗流达到稳定流时两步法计算的孔压分布和地面沉降能够满足工程精度要求．本文的研究成果为合理选取地面沉降计算方法提供依据．