当期目录

  • 全选
    |
  • T细胞受体抗原识别的分子动力学研究进展
    李振海, 李璟
    2026, 47(3): 487-497. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2026.03.001
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    T细胞受体(T-Cell Receptor, TCR)特异性识别抗原肽-主要组织相容性复合物(peptide-Major Histocompatibility Complex, pMHC)是启动免疫应答的核心．传统结构生物学方法虽可解析TCR-pMHC复合物的结构，但静态结构难以揭示生理环境中由热涨落或外力驱动的动态识别机制．分子动力学模拟基于牛顿运动定律，为刻画TCR-pMHC复合物动态过程提供了有力工具．本文综述了分子动力学模拟在TCR识别研究中的进展，总结了界面构象动态演变在抗原特异性形成中的作用机制，并进一步讨论了外力驱动下逆锁键形成及共受体调控等方面的研究进展．
  • CFRP基体树脂固化多尺度建模研究进展
    李楷文, 赵胤伯, 李岩
    2026, 47(3): 498-509. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2026.03.002
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon Fiber-Reinforced Polymer, CFRP)广泛应用于航空航天、轨道交通和高端装备制造等领域．热固性树脂在固化过程中伴随化学交联、网络演化和体积变化，直接影响固化变形、残余应力、界面结合及服役可靠性．传统宏观模型难以描述原子尺度反应机理向构件性能的跨尺度传递，因此亟需多尺度建模方法．本文综述了CFRP基体树脂固化过程中的密度泛函理论(Density Functional Theory, DFT)、分子动力学(Molecular Dynamics, MD)、粗粒化/耗散粒子动力学(Coarse-Grained/Dissipative Particle Dynamics, CG/DPD)和机器学习(Machine Learning, ML)研究进展，重点总结其在反应路径解析、交联网络构建、热力学性能预测、介观结构表征和数据驱动优化中的应用．
  • 考虑不同螺旋肋路径影响的网格圆锥壳DQM分析
    温世杰, 刘永琦, 聂国华
    2026, 47(3): 510-522. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2026.03.003
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    针对网格圆锥壳在不同螺旋肋路径下的轴压屈曲与自由振动问题，本文建立了统一的路径描述、平铺等效刚度模型以及结合环向模态分离与微分求积的数值求解框架，并将短程线、等刚度线及混合路径纳入同一参数化形式，分别与三角形和六边形单胞有限元模型进行对比．结果表明，本文方法能够较好反映临界屈曲载荷和基频随路径参数及结构参数的变化，其中基频预测精度更高．参数分析进一步表明，网格密度、肋条截面尺寸和几何构型共同影响模型适用性；三角形单胞整体预测稳定，六边形单胞基频预测较好，但细长构型或低网格密度下屈曲误差增大．
  • 基于PINN的局域共振超材料能带预测和逆向设计方法
    王东, 刘涛, 杨德庆, 李志敏
    2026, 47(3): 523-533. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2026.03.004
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    局部共振型(Local Resonance, LR)超材料因其独特的带隙特性，在机械制造、航空航天等领域的振动控制中展现出巨大潜力．多共振单元超材料凭借带隙耦合效应，在低频宽带振动抑制方面表现优异．传统超材料设计方法多依赖经验，难以准确捕捉其复杂的物理机制并实现目标带隙的精确生成．本文采用嵌入物理信息的卷积神经网络(Physics-Informed Neural Network, PINN)开展多共振单元LR超材料的逆向设计研究．首先，设计一种声子晶体并建立物理等效模型，用于评估波矢M处的局域共振频率；随后，将物理约束嵌入正向预测神经网络，获得可准确预测超材料色散曲线的预训练模型；最后，结合预训练模型与几何约束构建损失函数，训练得到逆向设计模型．结果表明，所设计超材料的带隙范围与目标值的最大偏差不超过3.5%，验证了该方法的可靠性．综上所述，本研究突破了传统拓扑超材料逆向设计的局限，为振动控制领域中的主动带隙调控提供了新思路．
  • 基于实体壳单元的复合材料固化变形仿真研究
    董一擎, 曹寒, 姚雷, 董昶荣, 范欣愉, 任建楠, 支杰, 杨伟东, 李岩
    2026, 47(3): 534-543. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2026.03.005
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    纤维增强复合材料在航空航天等领域应用广泛，其构件制造质量直接受到固化工艺的影响．然而复合材料固化过程仿真涉及多个物理场，面临计算精度与效率难以兼顾的挑战．传统方法采用低阶实体单元对薄壳结构建模，常因剪切自锁导致仿真刚度偏高、变形预测失真．因此，本文提出了一种基于实体壳单元的高效顺序耦合多物理场数值建模方法，首先整合热传导、固化动力学与力学分析模型，并在固化变形分析中引入实体壳单元，结合增强假定应变法与假设自然应变法抑制剪切自锁，最后基于Abaqus平台实现顺序耦合计算分析．通过反对称铺层平板、C型构件及T型加筋壁板三个典型算例，系统对比了全耦合与顺序耦合方法、实体单元和实体壳单元的计算性能．结果表明，基于实体壳的顺序耦合模型能显著提升固化变形预测的精度与计算效率，为复合材料制造工艺优化提供了一套有效分析工具．
  • 圆柱障碍物作用下密集颗粒流的流态特性研究
    田雨鑫, 刘青泉, 王晓亮
    2026, 47(3): 544-558. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2026.03.006
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    密集颗粒流与结构物相互作用广泛存在于地质灾害防治与防护结构设计中，例如川藏铁路沿线重大灾害对桥墩的冲击．因此，深入认识颗粒流与结构物作用的流态特性和规律对结构设计和防灾减灾具有重要意义．本文基于Hertz-Mindlin接触理论，建立了适用于斜槽密集颗粒流与圆柱障碍物作用的离散元模型．首先，通过分析流动厚度与平均速度的时空演变规律，系统探究了斜槽倾角与颗粒摩擦系数的影响，并据此提出稳定来流的制备方案．进一步研究障碍物作用下颗粒流的流动结构演化规律，发现超临界流动状态(Fr > 1)下，颗粒流冲击圆柱障碍物后在上游形成弓形激波，其无量纲高度与Fr数呈正相关，与激波理论预测趋势相符．下游则形成颗粒真空区，其形态随Fr数呈现规律性变化：当Fr > 4 时，真空区呈开放型结构；当1 < Fr < 4时，则为封闭型结构，且其封闭程度随Fr数降低而增强．在亚临界状态(Fr < 1)下，未出现明显的激波与真空区结构．本研究阐明了Fr数对障碍物周围流动结构的定量影响规律，为深入理解颗粒流与结构物相互作用机理及冲击载荷的理论建模奠定了基础，为灾害频发区的工程防护设计提供有效参考．
  • 无序调控下二元胶体玻璃声子带隙的演化机制研究
    邹旻齐, 仓钰
    2026, 47(3): 559-569. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2026.03.007
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    本研究围绕二元无序胶体玻璃中声子能带的可调控性，系统考察了颗粒相对体积分数(φ)、粒径比(R)及组分比例对结构无序度与声子色散关系的耦合影响．基于布里渊光散射实验与扫描电子显微镜表征，构建了从近有序到强无序的结构演化路径．结果表明，在弱尺寸差异条件(R = 1.17)下，φ是主导无序度的关键参数，随着无序度增强，布拉格带隙逐渐闭合，而由局域共振引起的杂化带隙始终存在，表现出显著鲁棒性．当进一步增大粒径比(R = 1.38~2.24)时，粒径差异与组分比例协同调控空间关联，在中等相对体积分数下体系高度无序，仅保留杂化带隙；而在低相对体积分数且等摩尔配比条件下，即使体系整体无序，仍可形成有效空间相关性，布拉格散射出现并呈现“双带隙”结构．研究表明，布拉格带隙依赖长程有序或有效空间关联，而杂化带隙主要由局域振动机制主导，对无序具有内在稳定性．本工作从结构无序调控角度出发，阐明了无序声子材料中的带隙形成与演化机制，为设计具有可编程声学响应的胶体基声子材料提供了理论依据与实验支撑．
  • 考虑低速冲击损伤的复材加筋板剪切后屈曲研究
    王东东, 余音, 王其政, 涂长青
    2026, 47(3): 570-582. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2026.03.008
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    针对考虑低速冲击损伤的复材加筋板在剪切作用下的稳定性与承载特性，开展了破坏试验与后屈曲分析方法的研究．利用数字图像相关技术(Digital Image Correlation, DIC)对试验件进行实时测量并获取了试验件完整变形过程．基于二维Hashin准则与二次名义应力准则作为复合材料与界面胶层的失效判据建立有限元模型，利用Python语言根据单元坐标判定等效冲击损伤区域并利用软化夹杂法折减其初始刚度，避免直接切割模型利于保证整体网格质量．与试验结果对比发现：低速冲击损伤改变结构局部刚度从而影响了屈曲模态对称性，且本文建立的有限元分析方法对屈曲/失效载荷以及失效模式的预测与试验结果吻合较好．
  • 高速飞行器C/C复合材料舵面烧蚀、传热与力学响应耦合分析
    谷浩, 窦怡彬, 赵剑
    2026, 47(3): 583-596. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2026.03.009
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    舵面作为高速飞行器姿态控制与机动飞行的关键部件，在服役过程中通常承受着严酷的气动加热作用，伴随着活性气体的侵蚀效应，易引发表面烧蚀后退、结构响应变化，为舵面结构设计带来了挑战．本文以碳/碳(C/C)复合材料舵面结构为对象，建立了瞬态热化学烧蚀与传热耦合的数值分析流程，引入有限烧蚀速率模型，结合烧蚀热流瞬态更新算法与动网格技术，实现了烧蚀面瞬态演化与热力响应的耦合模拟．以三种典型舵面结构方案为例，系统地分析了热载荷作用下烧蚀形貌、烧蚀量、烧蚀温度场与力学响应的变化规律，验证了所发展方法的可行性．相关研究可为高速飞行器热防护结构的烧蚀性能评估与结构设计提供一定的方法与参考．
  • 水轮机多工况下无叶区湍流结构的模态分析研究
    易万爽, 杨思帆, 李湧博, 刘珂, 张智, 王伯福
    2026, 47(3): 597-606. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2026.03.010
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    本文针对大型混流式水轮机宽负荷运行下无叶区非定常湍流结构难以识别的问题，采用基于WALE(Wall-Adapting Local Eddy-viscosity)亚格子模型的大涡模拟(Large Eddy Simulation, LES)与本征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition, POD)方法，分析200 MW、400 MW和840 MW工况下流场拓扑、POD能量分布及主导模态演化．结果显示，低负荷工况下导叶尾缘流动分离和大尺度涡旋脱落明显，湍流能量分布更分散；随负荷升高，高速射流对尾缘脱落涡具有压缩和耗散作用，低阶模态能量集中度提高，主导流动模式由旋转模式逐渐转向尾流模式．该结果为宽负荷水轮机无叶区流动失稳识别和运行稳定性评估提供了模态分析依据．
  • 复合材料真空辅助树脂传递模塑工艺干斑缺陷破坏演化研究
    段雨阳, 王师佑, 陈浩, 陈吉平, 杨伟东
    2026, 47(3): 607-623. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2026.03.011
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    复合材料真空辅助树脂传递模塑(Vacuum Assisted Resin Transfer Molding, VARTM)工艺在成型过程中易因局部树脂浸润不充分而产生干斑缺陷，严重制约复合材料的力学性能．本文系统研究了干斑缺陷对复合材料力学性能及破坏模式的影响规律．通过VARTM工艺制备了不同尺寸及间距预制干斑缺陷的层合板，并进行了无损检测与力学性能测试．结合基于Hashin强度准则与能量损伤演化模型的有限元仿真，构建了干斑缺陷参数与结构性能之间的关联．研究结果表明：干斑缺陷会显著降低复合材料的压缩与层间剪切强度，且干斑尺寸越大、性能衰减越显著；多干斑布局（Φ10 mm干斑间距16 mm）相较于单干斑布局，其初始损伤载荷与破坏载荷均有所提高；在三点弯曲载荷下，结构破坏起始于上表面基体压缩损伤，最终引发整体失效；此外还发现复合材料的拉伸和弯曲强度对干斑缺陷不敏感．本研究为含缺陷VARTM复合材料的性能评估与工艺优化提供了理论与实验依据．
  • 深度学习在相场断裂计算中的应用与进展
    张鹏, 章永然, 汤景棋, 汤可可
    2026, 47(3): 624-648. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2026.03.012
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    相场断裂模型能够在无需显式追踪裂纹面的条件下描述复杂裂纹演化，但小长度尺度引起的细网格需求、位移场与相场变量的非线性耦合及增量迭代求解使其计算成本较高．为缓解上述瓶颈，深度学习逐步介入全场响应预测、局部子问题求解和参数化模型构建等环节，为相场断裂计算的加速与重构提供了多种技术路径．本文在概述相场断裂变分基础与数值求解流程的基础上，依据神经网络在计算流程中的介入位置及其主要替代对象，将现有方法归纳为完全数据驱动代理、有限元-神经网络混合求解、物理驱动神经求解和神经算子四类．结合代表性研究、公开基准和计算实现，本文比较各类方法的数据与物理约束、离线投入与在线收益、泛化能力及工程可靠性．综合分析表明，深度学习并非统一取代传统数值方法，而是针对不同任务重新分配数据生成、模型训练、物理建模和在线求解成本；具体方法的适用性取决于数据条件、查询规模及可靠性要求．未来应围绕标准化基准、统一的全成本评价和关键力学量可靠性验证，推动神经网络与传统数值方法的协同，逐步构建可比较、可验证、可复现并面向工程应用的智能断裂计算体系．
  • 晶体塑性-断裂相场模拟的保结构自适应网格细化算法#br#
    张智怡
    2026, 47(3): 649-664. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2026.03.013
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    基于物理机制的晶体塑性本构含有大量塑性相关的历史变量，在用于提升计算效率的自适应网格细化算法中极易引发收敛失稳．传统的塑性变形梯度的逐分量插值会丧失可逆性、破坏旋转部分的正交性，并因体积膨胀效应违反塑性不可压缩约束．针对这一难题，本文在有限变形与热力学一致的框架下建立了多场耦合的晶体塑性-断裂相场有限元模型，并提出一种按数学流形分类的保结构塑性状态传递算法．该算法将塑性变形梯度分解为塑性旋转与塑性右柯西-格林张量，分别进行旋转投影回归和对数-欧几里得映射，并辅以塑性前沿的跨变量一致性修复与力学再平衡，实现稳健计算．单缺口剪切基准算例验证了耦合算法的正确性，多晶不锈钢在多场作用下开裂模拟的裂纹分布和扩展形态与实验一致．结果表明，所提算法在大变形塑性历史下保持了状态传递的稳健性，为复杂多物理场断裂问题的自适应有限元模拟提供了可靠工具．    
  • 基于损伤变量传递的DD层合板冲击后压缩分步数值分析
    刘映龙, 钱晟晖, 奚蔚, 崔鹏飞
    2026, 47(3): 665-678. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2026.03.014
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    冲击后压缩(Compression After Impact, CAI)数值分析通常需要连续模拟低速冲击、振动衰减和后续压缩全过程，计算成本较高，限制了其在大规模铺层参数分析中的应用．分步分析能够有效提高计算效率，但关键问题在于如何将冲击阶段形成的损伤状态准确传递至压缩模型．针对上述问题，本文提出一种面向CAI分步分析的损伤变量传递方法．该方法在低速冲击分析结束时提取各单元的纤维拉伸损伤、纤维压缩损伤、基体拉伸损伤和基体压缩损伤变量，计算纤维和基体剩余刚度因子，并通过更新材料属性的方式将不可逆冲击损伤状态传递至后续压缩模型．该方法仅传递与承载能力退化直接相关的损伤状态，不传递冲击结束时的速度、位移和瞬态应力等动力学状态，从而实现低速冲击分析与冲击后压缩分析的有效解耦．基于该方法，本文以T700GC/M21复合材料双-双(Double-Double, DD)层合板为对象，构建100组[±Φ/±Ψ]铺层构型，并分别开展低速冲击、冲击后压缩和未冲击压缩数值仿真．结果表明，铺层角度组合通过改变层合板刚度特征、载荷扩散路径和损伤演化过程，显著影响冲击损伤分布、CAI强度及强度保持率．本文方法及参数化分析结果可为DD层合板铺层设计与冲击损伤容限评估提供参考．    
  • 航空发动机风扇叶片雷电附着特性分析
    黄云飞, 朱慧鑫, 付昆昆, 崔晓雨, 袁宾
    2026, 47(3): 679-691. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2026.03.015
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    本文围绕航空发动机风扇叶片的雷电附着问题，采用磁流体动力学理论，建立了基于电-磁-热-流体的风扇叶片雷电附着模型，模拟了闪电通道的形成与在叶片上的附着行为．设计并搭建了人工模拟雷电附着实验平台，开展了叶片在不同转角下的雷电附着实验，记录了雷电先导发展及附着位置．结果表明：雷电附着一般发生在距离放电电极最近的叶片尖端，尖端放电效应主导了附着的最终位置．雷电附着模型预测的附着位置、闪电通道形貌与实验结果高度吻合，验证了模型的有效性．采用验证后的模型阐明了电流密度、温度、洛伦兹力等参数对雷电附着的影响，揭示了风扇叶片雷电附着过程中的多场耦合特性．
  • 软岩颗粒受剪破碎对路基粗粒料静力特性影响
    吕玺琳, 刘凯, 梁瀚文, 曾盛, 马一跃, 刘先林
    2026, 47(3): 692-704. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2026.03.016
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    路基粗粒料当含有软岩颗粒时，在剪切过程中易破碎导致粗粒料力学特性改变，进而影响填方路基服役性能．通过开展大型三轴固结排水剪切试验与理论分析，研究了中密与密实状态的含软岩粗粒料静力特性与初始相对密实度及围压间的关系，并探讨了软岩颗粒破碎对粗粒料的强度和剪胀特性影响规律．结果表明：密实与中密的含软岩粗粒料表现出应变硬化和持续剪缩的特征，仅在很高密实度和低围压条件下呈现出应变软化和轻微剪胀，体现出剪切过程中软岩颗粒破碎对本构特性的影响．颗粒破碎率随试样相对密实度和围压非线性增加，且密实度对颗粒破碎的影响更加明显．含软岩粗粒料颗粒破碎主要发生在剪缩阶段，软岩的颗粒破碎抑制了试样剪胀趋势，对剪胀形成了代偿效应，导致含软岩粗粒料的剪胀性对试样密实度和围压均不敏感．
  • 分数阶粘弹性Pasternak地基上柱壳的蠕变行为
    许玉策, 周小利, 魏培君, 李立
    2026, 47(3): 705-716. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2026.03.017
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为深入揭示开敞柱壳在长期荷载作用下的蠕变行为，本文基于分数阶微积分理论，构建了能够更准确描述地基流变特性的分数阶Pasternak粘弹性地基模型，系统研究了分数阶与整数阶粘弹性地基上开敞柱壳的蠕变响应差异．首先，引入Riemann-Liouville分数阶导数定义，推导出考虑压缩层粘弹性与剪切层弹性的Pasternak地基反力表达式．结合Laplace变换和逆变换以及Mittag-Leffler函数性质，求得蠕变位移解，系统探讨了分数阶数、粘滞系数以及剪切弹性模量对蠕变过程的影响规律．通过与现有文献对比，验证了本文数值结果的可靠性．结果表明：分数阶模型能更真实地反映地基的初期弹性响应与长期蠕变衰减特性；增大粘滞系数或剪切弹性模量均能抑制蠕变变形，而增加分数阶数则会强化长期蠕变发展．本文所建立的分数阶Pasternak地基‑柱壳耦合模型，为实际工程中考虑土体流变效应的壳体结构长期性能评估与参数优化提供了理论依据．
  • 平面杆件屈曲分析的增量理论及应用
    陈安全, 林航葳
    2026, 47(3): 717-730. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2026.03.018
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    杆件屈曲分析的解析表达是验证数值方法有效性的基准，故其精准性十分重要．研究将杆件屈曲过程视为一个从C1状态至C2状态的增量过程，从变形体非线性分析的增量理论出发，推导了平面杆件的增量虚功平衡方程．同时基于平面杆件截面静力学和运动学关系以及格林-拉格朗日应变的定义，建立起完全增量理论和简化增量理论，前者考虑轴向非线性应变中高阶项的影响，后者则忽略该高阶项的影响．接着分别推导了两种增量理论的屈曲微分方程及相应边界条件，其中完全增量理论的屈曲微分方程中包含与轴向非线性应变高阶项所对应的表达，此项被经典稳定理论所忽略；而简化增量理论的屈曲微分方程则与经典稳定理论保持一致．最后通过对不同支承条件的平面杆件进行屈曲分析，分别得到两种增量理论的屈曲荷载解析表达式，结果表明简化增量理论屈曲荷载表达式与经典理论一致，而完全增量理论屈曲荷载表达式中系数分母包含与轴向非线性应变高阶项对应的表达，是更为精确的解析表达式．这两种增量理论的推导及应用过程可进一步推广至三维杆件扭转及平面外失稳的解析研究．
  • 考虑温度效应的沉管隧道基槽回淤预测模型及其应用
    谭伟姿
    2026, 47(3): 731-740. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2026.03.019
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    沉管隧道基槽回淤是影响工程安全与运营成本的关键问题，而水体温度变化对泥沙流动性的影响尚未被充分纳入回淤预测模型．针对现有模型在温度敏感区域适用性不足的缺陷，提出一种融合幂律模型、Herschel-Bulkley模型与Arrhenius公式的变温流变本构模型，可统一描述泥沙浆体的剪切增稠与剪切稀化行为．模型分别采用黄河、连云港及长江口航道局部实测数据反演参数，并进行验证，在0~35 ℃温度范围内预测误差小于10%．应用于珠江鱼珠沉管隧道基槽回淤模拟，在3~40 ℃工况下预测回淤深度（0.48 m, 40 ℃时）与现场多波束扫测结果(0.4~0.5 m)吻合良好．该模型为温度敏感区域沉管隧道基槽回淤预测提供了可靠的理论工具与工程应用依据．
  • 分数阶黏弹性地基上功能梯度梁自由振动的微分-积分求积法
    董鑫磊, 周小利, 魏培君, 李立
    2026, 47(3): 741-755. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2026.03.020
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    本文研究了分数阶Pasternak黏弹性地基上功能梯度铁木辛柯梁的自由振动问题．引入分数阶黏弹性地基模型，建立该地基上功能梯度铁木辛柯梁的自由振动方程．采用微分-积分求积法(Differential-Integration Quadrature Method, DIQM)，数值计算得到梁的复固有频率和振型，并与解析方法和文献结果进行比较，验证了本文方法的可行性．通过参数分析揭示功能梯度指数、黏弹性地基的分数阶系数和黏性系数对功能梯度铁木辛柯梁固有频率和衰减因子的影响规律．
  • 管状反四增强缺肋手性负泊松比结构设计与弹性力学性能研究 
    林桂萍, 彭意铭, 郭亚文, 尹云厅, 朱一林
    2026, 47(3): 756-765. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2026.03.021
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    负泊松比管状结构在能量吸收、变形协调及结构防护等领域具有重要应用前景，其等效弹性性能与微结构拓扑形式密切相关．本文在已有反四增强缺肋手性平面负泊松比结构的基础上，提出了一种管状反四增强缺肋手性负泊松比结构．基于能量法与卡氏定理，推导了该管状结构在轴向加载条件下的等效弹性模量和泊松比解析表达式，建立了结构几何参数之间的内在联系，揭示了关键几何参数对等效力学性能的影响规律．结果表明，该结构可通过调控微结构参数实现宽范围可调的负泊松比及等效刚度．有限元数值模拟结果与理论预测吻合良好，验证了理论模型的有效性．相关研究为管状负泊松比结构的力学设计与工程应用提供了理论依据．
  • 基于三重摩擦摆支座的高层相邻结构隔震控制
    章骏华, 吴敏君, 苗毅, 周志光
    2026, 47(3): 766-779. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2026.03.022
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    包含主结构、附属结构的相邻结构由于其建筑功能多样性与空间布局灵活性在现代社会中受到高度重视．然而，相邻结构中子结构动力特征的不一致性以及结构的不规则性使其在地震激励下更易受到损伤．为了提高高层相邻结构的抗震性能，保证其在地震作用下的安全性与正常使用功能，本研究利用三重摩擦摆支座的多阶段刚度、自复位、摩擦耗能以及对多水准地震作用的自适应特性，将其与非线性黏滞阻尼器结合实现隔震控制．首先，阐述了该隔震系统的装置构型、力学原理以及应用优势．之后，为一个高层相邻结构实际工程案例设计了三重摩擦摆隔震系统参数，通过非线性时程分析计算了其在设防、罕遇、极罕遇地震作用下的隔震效率．最后，考虑不同的场地条件进一步分析了所提出三重摩擦摆隔震系统的适用性．研究结果表明，所提出的三重摩擦摆隔震系统能够大幅降低高层相邻结构的地震响应，缓解相邻结构中高层主结构的加速度突变现象及鞭梢效应；三重摩擦摆支座在不同水准地震作用下表现出不同的等效刚度，印证了其对不同水准地震作用的自适应性；所提出三重摩擦摆隔震系统在硬土、软土场地条件下均具有良好的控制效果．本研究将为三重摩擦摆支座在高层相邻结构当中的应用提供参考．
  • 非规则电极颗粒的扩散应力与各向异性研究
    饶寅, 李泳, 郭赟鹏, 吴蕴豪, 张锴
    2026, 47(3): 780-796. https://doi.org/10.15959/j.cnki.0254-0053.2026.03.023
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    锂离子电池中的硅基负极在嵌锂和脱锂过程中会发生显著体积变化，会产生扩散诱导应力，进而引发电池性能损伤，导致容量衰减以及其稳定性下降．晶体硅嵌锂过程中存在明显的晶向依赖传输，会造成非均匀膨胀与应力集中，从而导致电极颗粒产生裂纹．本文建立了二维硅颗粒力-化耦合有限元模型，考虑了扩散系数各向异性、正交各向异性弹性与化学膨胀各向异性等特征．通过对比各向同性和各向异性模型，并结合颗粒的几何形状和半径大小，揭示几何形貌与各向异性对硅基颗粒力-化响应的影响．结果表明扩散系数各向异性是多物理场非均匀演化的关键因素，导致模型浓度分布非均匀性增强且梯度放大，并诱发更大的应力集中．对比不同颗粒几何形状可以发现，相较于其他形貌，圆形颗粒中各向异性相对于各向同性的应力放大倍率更大．说明通过非圆形几何形貌，几何约束可用来削弱带来的各向异性，降低由各向异性所导致的应力增大．本文研究可为硅基电极的结构稳定性设计提供依据．