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基于DIC的疲劳裂纹张开载荷影响因素研究 被引量:1
1
作者 龚宝明 刘昊 +1 位作者 张文强 邓彩艳 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2025年第6期576-582,共7页
疲劳裂纹闭合效应对结构疲劳寿命预测精确度有重要影响,如何确定疲劳裂纹扩展时张开载荷的变化规律是疲劳研究的重要课题之一.针对DH36钢,使用数字图像相关(DIC)技术获得裂纹尖端位移场,通过全场位移拟合法得到了不同裂纹长度的三点弯曲... 疲劳裂纹闭合效应对结构疲劳寿命预测精确度有重要影响,如何确定疲劳裂纹扩展时张开载荷的变化规律是疲劳研究的重要课题之一.针对DH36钢,使用数字图像相关(DIC)技术获得裂纹尖端位移场,通过全场位移拟合法得到了不同裂纹长度的三点弯曲(SENB)试样的裂纹尖端有效张开载荷,分析了影响拟合效果的因素,并获得张开载荷随裂纹长度和表面减薄的变化关系.最终通过裂纹扩展速率试验验证了全场位移拟合法所确定张开载荷的准确性.结果表明:DH36钢的疲劳裂纹张开载荷随裂纹长度的增加而增大,表面减薄试样的张开载荷显著低于未减薄试样. 展开更多
关键词 裂纹闭合 疲劳裂纹张开载荷 数字图像相关 疲劳裂纹扩展速率
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过滤函数对拓扑优化效率和灰度单元的影响 被引量:1
2
作者 杜家政 陈炬 李功明 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第5期523-538,572,共17页
为了提高拓扑优化效率和减少灰度单元的数量,基于独立连续映射(independent continuous mapping,ICM)方法引入幂函数、复合指数型函数以及有理分式函数作为过滤函数,建立以质量最小为目标、位移为约束的拓扑优化模型。通过数值算例,研究... 为了提高拓扑优化效率和减少灰度单元的数量,基于独立连续映射(independent continuous mapping,ICM)方法引入幂函数、复合指数型函数以及有理分式函数作为过滤函数,建立以质量最小为目标、位移为约束的拓扑优化模型。通过数值算例,研究了3种过滤函数以及单元质量和单元刚度过滤函数的参数比对拓扑优化效率和灰度单元的影响。数值算例表明有理分式函数能有效减少中间灰度单元数量,提高收敛速度,降低结构质量。对于幂函数,当单元质量和单元刚度过滤函数的参数比为1∶7时效果最佳;对于复合指数型函数,当单元质量和单元刚度过滤函数的参数比为1.3∶0.1时效果最佳;对于有理分式过滤函数,当单元质量和单元刚度过滤函数的参数比为3∶63时效果最佳。 展开更多
关键词 ICM方法 过滤函数 拓扑优化 位移约束 优化效率 灰度单元
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230合金高温蠕变变形行为与本构模型研究
3
作者 王弘昶 侯鑫阳 +6 位作者 王煦嘉 龙瑶 李玲 石悠 李强 张宇翾 宫建国 《压力容器》 北大核心 2025年第1期10-18,共9页
为了研究230合金(UNS N06230合金)蠕变变形行为与演化规律,保障热管堆、航空航天等领域中的高温部件的安全运行。开展了230合金在不同温度和应力水平下的单轴蠕变试验,分析了230合金蠕变特性与温度和应力水平的关系,建立了基于Kachanov-... 为了研究230合金(UNS N06230合金)蠕变变形行为与演化规律,保障热管堆、航空航天等领域中的高温部件的安全运行。开展了230合金在不同温度和应力水平下的单轴蠕变试验,分析了230合金蠕变特性与温度和应力水平的关系,建立了基于Kachanov-Rabotnov模型与θ投影法的蠕变本构模型。结果表明:230合金的蠕变变形特性与温度有很强的相关性,温度为750℃时,存在较明显的蠕变第一阶段;温度为900℃时,蠕变第一阶段基本消失,蠕变变形曲线主要由第二、三阶段主导。Kachanov-Rabotnov蠕变损伤力学本构模型可以较好地描述230合金高温下的蠕变变形行为。研究结果可以为采用230合金的高温设备的长期安全运行提供保障。 展开更多
关键词 230合金 蠕变 本构模型 损伤力学
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基于体素表示的固体力学哈密顿量的量子模拟
4
作者 吴锋 李晨 +2 位作者 杨玉祥 朱力 郭旭 《计算力学学报》 北大核心 2025年第3期329-338,共10页
量子模拟是解决大规模力学计算面临的效率和存储量瓶颈的重要手段,然而如何对空间离散后的厄米矩阵进行有效分解仍是力学问题量子模拟的关键难题之一。本研究以体素网格离散求解域,深入剖析所得矩阵(记为体素网格矩阵)结构特性,创新性提... 量子模拟是解决大规模力学计算面临的效率和存储量瓶颈的重要手段,然而如何对空间离散后的厄米矩阵进行有效分解仍是力学问题量子模拟的关键难题之一。本研究以体素网格离散求解域,深入剖析所得矩阵(记为体素网格矩阵)结构特性,创新性提出KCQ分解方法。该方法融合循环矩阵、矩阵直积、直和以及泡利矩阵等数学手段,能够将体素网格矩阵分解为k_(n),c_(n),q_(n)三组基本矩阵。基于KCQ分解,结合量子傅里叶变换、量子多路选择器等技术,进一步构建出针对体素网格矩阵的高效哈密顿量的量子模拟算法。通过二维非均质板自由振动问题的模拟实验,验证了构建的量子算法的正确性和有效性,为固体力学问题的量子模拟提供了新的方法支撑。 展开更多
关键词 量子算法 固体力学 体素网格 哈密顿量 量子电路
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双材料含椭圆热夹杂的平面应变问题解析解
5
作者 刘俊 Feodor M.Borodich +1 位作者 吕鼎 金晓清 《重庆大学学报》 北大核心 2025年第4期40-53,共14页
以含椭圆热夹杂的结合双材料为研究对象,对其平面应变问题进行解析求解和算例讨论。根据Eshelby提出的夹杂分析方法,推导了椭圆夹杂受热本征应变作用引起的弹性场封闭解析解。受Dundurs参数启发,当前解析解引入了1个新的材料参数(范围-1... 以含椭圆热夹杂的结合双材料为研究对象,对其平面应变问题进行解析求解和算例讨论。根据Eshelby提出的夹杂分析方法,推导了椭圆夹杂受热本征应变作用引起的弹性场封闭解析解。受Dundurs参数启发,当前解析解引入了1个新的材料参数(范围-1~1)和5个类张量表达式来简洁表达,使之便于实际应用。针对典型的圆形夹杂问题,解析解在形式上可以得到极大简化,且根据得到的解析解给出了双材料界面上位移、应变和应力的跳跃条件。通过调整双材料的杨氏模量和泊松比,当前解可以退化为全平面或半平面含椭圆热夹杂的解析解。本文的数值解与已发表文献中的数值解的一致性证实了所推导解析解的正确性。 展开更多
关键词 椭圆热夹杂 完美结合界面 双材料 解析解
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变节点余能原理基面力元法单元模型性能研究
6
作者 王耀 胥民尧 +1 位作者 纵岗 侯长超 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第3期353-370,共18页
为了解决疏密单元网格交界面节点位移不协调、求解方程构造复杂及空间可扩展性能差的问题,基于余能原理基面力元法提出了一种可变节点数量及位置的单元模型,并针对任意单元类型建立了一种具有统一形式的显式求解方法.首先,建立了一种二... 为了解决疏密单元网格交界面节点位移不协调、求解方程构造复杂及空间可扩展性能差的问题,基于余能原理基面力元法提出了一种可变节点数量及位置的单元模型,并针对任意单元类型建立了一种具有统一形式的显式求解方法.首先,建立了一种二维可变边中节点单元模型,介绍了边中节点的柔度贡献矩阵及节点位移显式表达式;随后,将该模型扩展到三维层次,建立了一种可变面中节点单元模型,并将节点柔度贡献矩阵及节点位移表达式扩展到三维单元.基于上述模型,建立了平面及空间问题的疏密网格悬挂单元模型,并通过端部承受弯矩荷载、集中荷载及拉伸荷载的悬臂梁算例,论证了平面及空间可变节点单元模型、疏密网格悬挂单元模型的数值精度和适用性.研究表明,基于余能原理基面力元法建立的平面及空间可变节点单元模型具有较高的数值精度;此外,疏密网格之间的交界面无需进行任何处理措施,也无需构造插值函数或约束函数,仅依靠疏密网格交界面共用的边中节点(2D)及面中节点(3D)即可确保疏密网格交界面的节点位移协调;同时,模型和方法独立于单元类型、单元维度、节点数量及分布等因素,具有优异的空间可扩展性能及易于程序化的特点. 展开更多
关键词 基面力元法 变节点单元 余能原理 悬挂单元模型
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产品寿命服从指数分布/失效率为常数的条件与统计特性
7
作者 谢里阳 江超 《机械强度》 北大核心 2025年第9期50-53,共4页
可靠性工程中,时常采用指数分布来描述产品(零部件或设备)寿命;相应的,产品的失效率为常数(不随产品服役时间变化)。然而,只有某些具有特定性能的产品或在特定的载荷环境中寿命才会服从指数分布,失效率才会是常数。在零部件寿命不服从... 可靠性工程中,时常采用指数分布来描述产品(零部件或设备)寿命;相应的,产品的失效率为常数(不随产品服役时间变化)。然而,只有某些具有特定性能的产品或在特定的载荷环境中寿命才会服从指数分布,失效率才会是常数。在零部件寿命不服从指数分布的情况下,假设寿命服从指数分布会导致可靠性及失效率分析结果严重偏离真实情况;在零部件寿命服从指数分布的场合,随意假设零部件独立失效,会错误地估计设备(由零部件构成的系统)的可靠性。从产品性能和服役载荷环境两个方面分析、推断产品失效率的属性(是否随产品服役时间变化),进而揭示产品寿命服从指数分布的条件,阐释在零部件寿命服从指数分布的条件下,系统中零部件失效的独立性/相关性问题。 展开更多
关键词 寿命分布 失效率 指数分布 零部件失效相关性 系统可靠性
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2D-C/SiC复合材料的泊松比演变特性研究
8
作者 杨成鹏 王璐娜 +1 位作者 李俊 贾斐 《力学学报》 北大核心 2025年第9期2181-2191,共11页
泊松比是工程材料的重要基础力学性能参数之一,在结构设计、优化及其性能表征与评价中具有重要意义.与一般材料不同,易损-非线性陶瓷基复合材料(CMCs)的泊松比随外载具有复杂的变化规律.针对2DC/SiC复合材料,通过轴向拉伸和压缩实验研... 泊松比是工程材料的重要基础力学性能参数之一,在结构设计、优化及其性能表征与评价中具有重要意义.与一般材料不同,易损-非线性陶瓷基复合材料(CMCs)的泊松比随外载具有复杂的变化规律.针对2DC/SiC复合材料,通过轴向拉伸和压缩实验研究了主泊松比随外加应力的演变行为,并通过偏轴拉伸和压缩实验研究了非材料主泊松比与偏轴应力的关联规律.实验结果表明,轴向压缩泊松比近似为正值常量;轴向拉伸割线泊松比随着应力的增大由正值变为负值,损伤泊松比为正值且随着卸载应力的增大而降低,在应力较大时,割线泊松比和损伤泊松比均趋于稳定;偏轴压缩时,非材料主方向的割线泊松比和损伤泊松比均随着应力的增大而增大,且偏轴角度越大增速和增幅越大;偏轴拉伸时,割线泊松比和损伤泊松比的变化幅度较小,但均随着偏轴角度的增大而增大.理论计算结果同样表明,2D-C/SiC复合材料的拉、压泊松比差异显著且具有非线性演变行为,材料的内部损伤以及变形机制具有高度复杂性. 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 损伤演化 应变响应 偏轴加载 泊松比
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陶瓷基复合材料韧-脆性转变强度的理论预测
9
作者 杨成鹏 贾斐 魏景超 《力学学报》 北大核心 2025年第8期1911-1919,共9页
韧-脆性转变对于连续纤维增强陶瓷基复合材料(CMCs)的设计与性能评价具有重要意义.采用单纤维圆柱体模型,基于弹性力学理论、剪滞理论、纤维统计强度理论以及混合率,考虑细观损伤破坏机理、纤维近表面应力集中因子和界面脱黏能量释放率... 韧-脆性转变对于连续纤维增强陶瓷基复合材料(CMCs)的设计与性能评价具有重要意义.采用单纤维圆柱体模型,基于弹性力学理论、剪滞理论、纤维统计强度理论以及混合率,考虑细观损伤破坏机理、纤维近表面应力集中因子和界面脱黏能量释放率,建立了CMCs的跨尺度韧-脆性转变过程拉伸强度的表征预测模型,并将理论模型用于2D-C/SiC复合材料进行了初步对比论证.研究结果表明,混合率强度模型可合理表征CMCs韧-脆性转变过程的强度特性,并准确预测CMCs的韧-脆性转变界面力学条件,其对2D-C/SiC复合材料的强度预测值与实验数据吻合较好,揭示了纤维近表面应力集中效应对CMCs韧-脆性转变的核心作用机制.此外,考虑断裂纤维簇对应力集中的影响时,模型的强度预测值大幅度降低,表明非均匀界面性能和非均匀承载导致的局部纤维簇断裂核,对CMCs的承载性能具有显著削弱效应. 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 强度理论 界面脱黏 韧脆性转变 混合率
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陶瓷基复合材料层合板的非线性损伤本构理论
10
作者 杨成鹏 贾斐 李俊 《力学学报》 北大核心 2025年第8期1975-1984,共10页
复杂应力本构关系模型是结构设计与性能评估的理论基础.针对易损-非线性陶瓷基复合材料(CMC)层合板在组合加载下的变形响应,在正交各向异性单层材料主方向损伤演化特性和应力-应变行为表征的基础上,给出了不同角度单层非材料主方向的损... 复杂应力本构关系模型是结构设计与性能评估的理论基础.针对易损-非线性陶瓷基复合材料(CMC)层合板在组合加载下的变形响应,在正交各向异性单层材料主方向损伤演化特性和应力-应变行为表征的基础上,给出了不同角度单层非材料主方向的损伤柔度矩阵和损伤刚度矩阵的数学表达;进一步考虑损伤层合板的非线性变形响应特性,将其中面应变和曲率划分为弹性部分和非弹性部分,对经典层合板理论进行拓展与改进,分别描述了层合板的弹性变形和非弹性变形,并最终给出了非线性CMC层合板的广义内力-变形物理方程,从而丰富和发展了非线性复合材料的表征理论,为复杂外载下CMC层合板变形行为的分析预测提供了新的模型和方法.作为特例,给出了正交对称CMC层合板的应变-内力关系的具体表达式,并采用2D-C/SiC复合材料层合板,模拟计算了轴向和偏轴拉伸载荷下材料的应力-应变行为,验证了本构模型的合理性和适用性. 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 正交各向异性 本构理论 损伤演化 层合板理论
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爆炸冲击对电子雷管发火电容释能特性的影响 被引量:3
11
作者 李洪伟 王家乐 +4 位作者 梁昊 周恩 孙翼 章万龙 郭子如 《兵工学报》 北大核心 2025年第3期225-233,共9页
为了探究爆炸冲击作用对电子雷管发火能量的影响,利用水下爆炸的方法对液态铝电解电容进行7组不同强度的冲击实验,研究电容在冲击载荷下的介电击穿行为和漏电流变化规律。分析电子雷管电容的能量损耗途径,建立电子雷管的冲击-发火模型,... 为了探究爆炸冲击作用对电子雷管发火能量的影响,利用水下爆炸的方法对液态铝电解电容进行7组不同强度的冲击实验,研究电容在冲击载荷下的介电击穿行为和漏电流变化规律。分析电子雷管电容的能量损耗途径,建立电子雷管的冲击-发火模型,得到冲击波超压与电子雷管发火能量之间的函数关系。研究结果表明:在8.5~40.6 MPa的冲击波超压作用下,实验电容样品会发生介电击穿,随着冲击波超压的增大,电容发生介电击穿时电压下降幅度呈指数级增长;当冲击波超压超过某一临界值时,电容发生介电击穿后无法完全自愈,漏电流增大到毫安级,均值为1.62 mA;随着冲击波强度的增大,电子雷管发火能量逐渐减小,并在漏电流增大时发火能量出现骤降。 展开更多
关键词 电子雷管 铝电解电容 水下爆炸 介电击穿 漏电流
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动态恒速剪切下砂岩粗糙结构面的力学行为及嗣后渗流特性 被引量:1
12
作者 蔚立元 武东阳 +2 位作者 苏海健 袁紫宸 鞠明和 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第6期92-108,共17页
为了探究岩石粗糙结构面的动态剪切力学响应以及损伤结构面的渗流特性:首先,采用动态恒速剪切系统对砂岩粗糙结构面开展不同剪切速率条件下的剪切力学试验,分析了剪切速率以及结构面粗糙度系数对峰值抗剪强度以及滑移特征的影响;随后,... 为了探究岩石粗糙结构面的动态剪切力学响应以及损伤结构面的渗流特性:首先,采用动态恒速剪切系统对砂岩粗糙结构面开展不同剪切速率条件下的剪切力学试验,分析了剪切速率以及结构面粗糙度系数对峰值抗剪强度以及滑移特征的影响;随后,利用三维扫描技术获得动态剪切前后粗糙结构面的损伤特征,并开展不同围压条件下的损伤结构面渗流试验,探究动态剪切作用后损伤结构面的嗣后渗流特性。动态剪切试验结果表明,砂岩结构面的动态峰值抗剪强度随着剪切速率的增加而降低,而剪切速率对剪切刚度的影响规律不明显。随着剪切速率由50 mm/s增加至210 mm/s,粗糙度系数为12.43的砂岩结构面峰值抗剪强度由8.49 MPa下降至6.88 MPa。此外,在相同剪切速度条件下,砂岩结构面的动态峰值抗剪强度随着结构面粗糙度的增加而增大。损伤砂岩结构面高程分布频率均随着剪切速度的增加而下降。相同粗糙度条件下,结构面损伤程度随着剪切速率的增加总体呈上升趋势,导致裂隙开度降低,进而影响结构面的渗透性能。渗流试验结果表明,动态剪切作用后的损伤砂岩结构面水力梯度和体积流量关系符合Forchheimer方程。此外,在相同的围压条件下,损伤结构面的渗透系数随着剪切速率的增加而降低,而随着粗糙度系数的增加而升高。 展开更多
关键词 动态恒速剪切 砂岩粗糙结构面 剪切速率 峰值抗剪强度 损伤特征 渗流特性
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橡胶的热老化力学性能与本构关系研究进展 被引量:1
13
作者 谢昭男 陈军红 +1 位作者 黄西成 邱勇 《材料导报》 北大核心 2025年第7期254-269,共16页
橡胶由于其优良的弹性、强度、绝缘性和韧性,常被制作成隔振、密封和轮胎等多种关键性部件。热老化是影响橡胶力学性能的重要因素,会造成橡胶部件提前失效,降低橡胶部件所在工程系统的整体可靠性。建立精确的橡胶热老化本构模型是有效... 橡胶由于其优良的弹性、强度、绝缘性和韧性,常被制作成隔振、密封和轮胎等多种关键性部件。热老化是影响橡胶力学性能的重要因素,会造成橡胶部件提前失效,降低橡胶部件所在工程系统的整体可靠性。建立精确的橡胶热老化本构模型是有效预测橡胶使用寿命并优化设计其性能的关键。目前,研究学者们开展了大量的橡胶热老化力学性能试验,并提出了多种橡胶热老化本构模型,将这些模型进行归纳总结对全面认识、使用和进一步发展橡胶热老化本构模型十分重要。本文首先介绍了橡胶在热老化下的力学性能变化规律,随后对现有橡胶热老化本构模型进行了分类,分别为唯象经验本构模型、基于化学机制的本构模型、基于化学结构因子的本构模型和基于物理信息的神经网络本构模型,然后对各类模型进行了对比分析,并介绍了模型的应用,最后对橡胶热老化本构模型的未来研究方向进行了讨论。 展开更多
关键词 橡胶 热老化 力学性能 本构关系
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基于临界域能量守恒的缺口板高周疲劳损伤双尺度模型研究 被引量:1
14
作者 张伟 李如俊 +1 位作者 李玉雪 彭艳 《力学学报》 北大核心 2025年第6期1421-1431,共11页
目前主流的金属缺口件高周疲劳损伤评估理论集中于宏观唯象范畴,较少涉及微细观尺度描述.高周疲劳过程宏观表现为弹性响应,如何在表征缺口效应影响的同时考虑晶粒尺度的微塑性累积对疲劳损伤的促进行为,是一个具有工程实际意义的问题.... 目前主流的金属缺口件高周疲劳损伤评估理论集中于宏观唯象范畴,较少涉及微细观尺度描述.高周疲劳过程宏观表现为弹性响应,如何在表征缺口效应影响的同时考虑晶粒尺度的微塑性累积对疲劳损伤的促进行为,是一个具有工程实际意义的问题.文章以金属缺口板为研究对象,在缺口根部定义临界域范围,并计及内禀微塑性耗散和内禀损伤耗散,建立一种可考虑细观塑性行为的临界域能量守恒关系.基于细观塑性理论和尺度过渡准则,以Lin-Taylor假设作为桥梁,借助临界面方法提出一种体积平均假设,实现细观微塑性耗散的宏观表征.基于连续介质损伤力学理论,表征临界域内禀损伤耗散行为.以单个载荷循环为广义时间,建立一种新的双尺度损伤演化模型,并通过ABAQUS实现缺口件加载,编写UMAT子程序嵌入计算损伤参量.最后借助6种航空金属材料在不同缺口和加载工况下的实验数据和4种经典缺口疲劳表征模型,对比验证新模型有效性和优越性.结果表明,新模型预测效果基本位于2倍误差范围内,误差分散程度更小,具有较好的预测效果.本研究旨在进一步丰富金属疲劳损伤多尺度分析理论体系,赋予疲劳评估模型更明确的工程应用与物理意义. 展开更多
关键词 缺口效应 临界域能量守恒 内禀损伤 微塑性 双尺度
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基于瞬态流场分析的小排量潜油螺杆泵的结构优化设计 被引量:1
15
作者 祖海英 付灵芝 +2 位作者 叶卫东 刘永鹏 张维良 《流体机械》 北大核心 2025年第6期58-66,共9页
针对小排量潜油螺杆泵因泄漏量大导致容积效率低的问题,以GLB-20型螺杆泵为研究对象,借助Ansys Fluent软件,基于用户自定义函数(UDF)和动网格技术构建流体仿真模型,对小排量潜油螺杆泵的瞬态与稳态流场进行模拟;探究偏心距、定子导程、... 针对小排量潜油螺杆泵因泄漏量大导致容积效率低的问题,以GLB-20型螺杆泵为研究对象,借助Ansys Fluent软件,基于用户自定义函数(UDF)和动网格技术构建流体仿真模型,对小排量潜油螺杆泵的瞬态与稳态流场进行模拟;探究偏心距、定子导程、间隙等结构参数对流场流速及泄漏量的影响规律,并通过试验验证优化结果,获得螺杆泵结构的最优设计方案。结果表明,螺杆泵运行时呈现显著的谐波变化特性,流量在单个周期内出现2次脉动,与定转子导程比值一致;瞬态流场较稳态流场更贴合实际工况;间隙是影响泄漏量和流场流速的最关键因素,其中定子导程对流场流速的影响程度大于偏心距,而偏心距对泄漏量的影响程度大于定子导程。采用Box-Behnken设计法(BBD)优化后的螺杆泵结构参数:偏心距1.8 mm、定子导程78 mm、间隙0.3 mm,泄漏量较优化前减少12.7%,容积效率显著提升且流动稳定性增强。该研究成果可为小排量潜油螺杆泵的开发与应用提供设计依据和参考。 展开更多
关键词 小排量潜油螺杆泵 瞬态流场 用户自定义函数(UDF) BBD响应面法 结构优化设计
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基于机器学习的高压转子危险点温度预测 被引量:1
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作者 潘蕾 陈帅尧 +1 位作者 王海涛 张君正 《东南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期831-838,共8页
针对高压转子在运行过程中的危险点温度预测问题,提出了一种基于机器学习的实时多步滚动预测方法。首先利用有限元分析获取转子危险点温度数据,为后续建模提供可靠的数据基础。为了提高数据质量和预测精度,采用数据降噪和特征筛选算法... 针对高压转子在运行过程中的危险点温度预测问题,提出了一种基于机器学习的实时多步滚动预测方法。首先利用有限元分析获取转子危险点温度数据,为后续建模提供可靠的数据基础。为了提高数据质量和预测精度,采用数据降噪和特征筛选算法对运行数据进行预处理。然后设计了9种不同的机器学习模型,包括卷积神经网络(CNN)、长短期记忆网络(LSTM)、双向LSTM(BiLSTM)及其结合注意力机制的变体模型,以及Transformer和时间卷积网络(TCN)。最后,通过实验对比分析,评估模型的预测性能。结果表明,CNN-BiLSTM-Attention模型和TCN模型在预测精度上表现最佳,能够较好地适应高压转子复杂运行工况的需求。所提方法为高压转子的温度预测和安全管理提供了有效的预测工具,有助于保障机组安全稳定、经济高效地运行。 展开更多
关键词 汽轮机转子 特征筛选 机器学习 温度预测
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2D-C/SiC复合材料的偏轴压缩力学行为 被引量:2
17
作者 宋远翔 杨成鹏 +1 位作者 李俊 贾斐 《力学学报》 北大核心 2025年第3期644-657,共14页
陶瓷基复合材料的面内本构关系对于热结构的设计与评价具有重要参考意义.对2D-C/SiC复合材料的轴向压缩、面内剪切和偏轴压缩力学行为进行了实验和模拟研究.通过单调压缩和循环加卸载实验,研究了不同加载角度(0°,15°,30°... 陶瓷基复合材料的面内本构关系对于热结构的设计与评价具有重要参考意义.对2D-C/SiC复合材料的轴向压缩、面内剪切和偏轴压缩力学行为进行了实验和模拟研究.通过单调压缩和循环加卸载实验,研究了不同加载角度(0°,15°,30°和45°)下材料的应力应变行为以及卸载模量与残余应变随卸载应力的演变规律;并表征了面内剪切应变响应行为以及剪切卸载模量和残余应变随卸载应力的演化行为.在理论层面,考虑材料的正交各向异性、非线性和细观损伤机理,应用连续介质损伤力学方法对材料的压缩、剪切和压-剪耦合损伤演化行为进行了描述,且提出了面内剪切和偏轴压缩力学行为表征模型;并基于损伤演化实验数据确定了损伤解耦模型中的压-剪损伤耦合系数和损伤钝化系数,对材料的偏轴压缩应力应变行为进行了模拟.结果表明:该材料的轴向压缩本构关系为线弹性;而面内剪切本构关系为非线性,且卸载模量随卸载应力的增大而减小,残余应变随卸载应力的增大而增大;偏轴压缩载荷下,轴向压缩应力对材料的剪切损伤具有抑制作用,而面内剪切应力对材料的轴向压缩损伤起到了促进作用,且材料的应力-应变响应行为呈现出了相当的复杂性.但模拟结果与实验数据的一致性表明,基于损伤解耦的本构模型可以较为准确地预测材料的偏轴压缩应力-应变行为. 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 正交各向异性 本构模型 损伤耦合 偏轴压缩
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基于相场法的固态电解质内锂枝晶生长的形貌调控及抑制策略 被引量:2
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作者 杨佳悦 赵莹 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第3期324-339,共16页
传统液态电解质的易燃易爆性带来的安全隐患,推动了基于固态电解质系统的全固态锂电池开发.然而,锂枝晶生长问题仍然是阻碍固态锂电池商业化应用的一个亟待解决的关键难题.因此,深入探究固态电解质内锂枝晶生长的形貌调控机制及抑制策略... 传统液态电解质的易燃易爆性带来的安全隐患,推动了基于固态电解质系统的全固态锂电池开发.然而,锂枝晶生长问题仍然是阻碍固态锂电池商业化应用的一个亟待解决的关键难题.因此,深入探究固态电解质内锂枝晶生长的形貌调控机制及抑制策略,对于提高固态锂电池的循环寿命并推动其广泛应用至关重要.该工作基于相场法,通过构建力-电化学的多场耦合模型,动态地演示了锂枝晶生长形貌及其力学行为,并探讨了模型参数/条件对锂枝晶形貌的调控和抑制作用.结果表明:低水平的界面反应率系数能有效减缓锂枝晶的生长速度,同时还极大地降低了其根部承受大机械应力的范围;通过改变固态电解质材料内锂离子的各向异性扩散程度,可以实现枝晶形貌从纤维状到扁平状的转变;多晶成核对于晶间相互靠近的侧枝具有抑制作用,最高应力为单晶成核的3~5倍;高弹性模量的固态电解质对于锂枝晶生长有显著的力学抑制作用.该研究有望为固态电解质的优化设计以抑制固态锂金属电池的枝晶生长提供参考. 展开更多
关键词 力-化-电耦合 枝晶生长与抑制 全固态电池 相场法
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拿什么奉献给你,大学课堂 被引量:1
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作者 周宏伟 《中国大学教学》 北大核心 2025年第3期83-86,96,F0002,共6页
以建设国家级一流本科课程和教育部课程思政示范课程为背景,结合笔者课程建设和讲授的经验,从呈现学科发展简史、厘清知识来龙去脉、契合国家重大需求、增强文化自信、正身律己恪守师德、自身建设进阶发展六个方面,以基础力学课程为例,... 以建设国家级一流本科课程和教育部课程思政示范课程为背景,结合笔者课程建设和讲授的经验,从呈现学科发展简史、厘清知识来龙去脉、契合国家重大需求、增强文化自信、正身律己恪守师德、自身建设进阶发展六个方面,以基础力学课程为例,论述加强课程建设、充实课程内涵、营造精品课堂的理念、方式与方法。 展开更多
关键词 课堂 课程 人文 素养 基础力学
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考虑施扰山体影响的耐张型悬索支撑输电结构风振疲劳损伤分析 被引量:1
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作者 李正良 王邦杰 王涛 《振动工程学报》 北大核心 2025年第2期279-291,共13页
由于受扰山体风场会受到附近其他山体的影响,处于受扰山体风场中的耐张型悬索支撑输电结构风振疲劳损伤需要考虑施扰山体的影响。为了分析施扰山体对耐张型悬索支撑输电结构风振疲劳损伤的影响,本文进行了复杂山地风场特性风洞试验,讨... 由于受扰山体风场会受到附近其他山体的影响,处于受扰山体风场中的耐张型悬索支撑输电结构风振疲劳损伤需要考虑施扰山体的影响。为了分析施扰山体对耐张型悬索支撑输电结构风振疲劳损伤的影响,本文进行了复杂山地风场特性风洞试验,讨论了受扰山体风场平均风修正系数和脉动风修正系数随施扰山体坡度、高度和间距的变化规律,并提出了相应的分布模型;基于非线性有限元理论,建立了考虑施扰山体影响的耐张型悬索支撑输电结构风振非线性有限元模型;采用雨流计数法和Miner线性疲劳累积损伤准则进行疲劳损伤分析;通过本文提出的框架研究了施扰山体对某两跨耐张型悬索支撑输电结构风振疲劳损伤的影响。结果表明:随着施扰山体坡度的增大,耐张型悬索支撑输电结构各部位疲劳损伤呈先减小后增大的变化趋势;施扰山体高度对各部位疲劳损伤的影响较小,无明显变化规律;当施扰山体间距为0~600 m时,各部位疲劳损伤随着间距的增大而逐渐减小,当施扰山体间距为600~800 m时,各部位疲劳损伤随着间距的增大而陡然增大;在同一施扰山体影响下,支撑导线悬索和导线的端部疲劳损伤均较跨中更大。 展开更多
关键词 悬索支撑输电结构 风振疲劳损伤 Miner线性疲劳累积损伤准则 复杂山地风场 施扰山体
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