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超短半径水平井铰接式柔性钻具耦合振动特性研究
1
作者 罗敏 莫亚虎 +2 位作者 李巧珍 徐亭亭 林志强 应用数学和力学 北大核心 2025年第3期298-309,共12页
在超短半径水平井侧钻技术中,柔性钻杆与导向筛管、钻头与岩石之间频繁地摩擦碰撞,可能导致柔性钻具因发生耦合振动而失效破坏,直接影响钻井安全和钻井效率.选取造斜段铰接式柔性钻具为研究对象,考虑柔性钻杆与导向筛管之间的接触非线... 在超短半径水平井侧钻技术中,柔性钻杆与导向筛管、钻头与岩石之间频繁地摩擦碰撞,可能导致柔性钻具因发生耦合振动而失效破坏,直接影响钻井安全和钻井效率.选取造斜段铰接式柔性钻具为研究对象,考虑柔性钻杆与导向筛管之间的接触非线性以及井底岩石对钻头的作用力影响,建立了造斜段铰接式柔性钻具耦合振动力学及有限元模型.通过对铰接式柔性钻具进行耦合振动动力响应分析,得到铰接式柔性钻具各方向的变形图以及不同位置柔性钻杆的横纵扭振动加速度响应曲线,然后讨论了钻压、转速对铰接式柔性钻具耦合振动特性的影响.结果表明:越靠近钻头处,柔性钻杆横向振动越剧烈,而扭转振动随井深呈周期性递减;钻压越大,柔性钻杆横向和扭转振动越大;转速越大,柔性钻杆横向振动越小,而纵向振动和扭转振动的变化受转速影响较小. 展开更多
关键词 柔性钻具 钻头-岩石 耦合振动 动力学 接触非线性
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前言
2
作者 曲嘉 陈荣 +1 位作者 张磊 雷红帅 应用数学和力学 北大核心 2025年第5期I0001-I0002,共2页
冲击动力学专门研究短暂而强烈载荷作用下材料的力学行为与结构的动态响应.冲击载荷作用下,材料或结构具备特殊的力学性质,在日常生活、体育运动、交通运输等过程中广泛涉及摔倒跌落、冲击碰撞乃至爆炸侵彻等力学现象,又与航空航天、汽... 冲击动力学专门研究短暂而强烈载荷作用下材料的力学行为与结构的动态响应.冲击载荷作用下,材料或结构具备特殊的力学性质,在日常生活、体育运动、交通运输等过程中广泛涉及摔倒跌落、冲击碰撞乃至爆炸侵彻等力学现象,又与航空航天、汽车船舶、海洋平台、核能结构、防护装备乃至国防工程息息相关.大至载人探月舱的着陆、飞机与鸟或冰雹撞击防护、防弹装甲结构设计、汽车与桥梁的安全防护,小至电子产品的跌落、运动防护装备的设计、爆炸焊接与零件冲压成型,都需要对冲击动力学有足够的理解和科学的认知. 展开更多
关键词 力学行为 交通运输 冲击动力学
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引入非线性恢复力的涡激振动发电系统动力学行为研究
3
作者 刘丽兰 任航 +3 位作者 李佳佳 王甲一 汪甡 吴子英 应用数学和力学 北大核心 2025年第4期465-482,共18页
利用线性弹簧斜向布置的几何非线性产生非线性恢复力,提出了引入非线性恢复力的水下涡激振动(VIV)发电系统.该系统通过单向轴承、齿轮齿条机构、增速箱和转子发电机,将钝体横向往复运动转变为发电机的单向旋转运动.建立了综合考虑流-固... 利用线性弹簧斜向布置的几何非线性产生非线性恢复力,提出了引入非线性恢复力的水下涡激振动(VIV)发电系统.该系统通过单向轴承、齿轮齿条机构、增速箱和转子发电机,将钝体横向往复运动转变为发电机的单向旋转运动.建立了综合考虑流-固-电耦合的水下涡激振动发电系统动力学方程,利用非线性振动理论,获得了钝体非线性振动的静态平衡点分岔和不同稳态运动的区间,重点研究了PF-2SN和2PF-2SN两种静态分岔情况下钝体的非线性动力学行为,获得了不同流速下钝体振动的Poincaré映射、相图和幅频图,分析了钝体在单周期小幅运动、大幅混沌运动和准周期大幅运动等运动模式下的振动行为及运动规律,并计算了在钝体处于不同稳态运动时的发电机功率.结果表明:在PF-2SN分岔方式中,系统处于二稳态运动时的振动和发电具有明显优势,平均振幅比为2.18、发电功率最大值为24.45 W.而在2PF-2SN分岔方式中,系统处于三稳态运动时的振动和发电更具优势,平均振幅比为1.98、发电功率最大值为18.32 W. 展开更多
关键词 非线性恢复力 静态/动态分岔 涡激振动 俘获 发电
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地震激励下等横截面无限水库频域和时域响应的FEM-SBFEM计算方法
4
作者 李上明 肖世富 应用数学和力学 北大核心 2025年第4期425-437,共13页
坝体抗震设计和评估需要准确计算无限水库动力响应.基于比例边界有限元法(scaled boundary finite element method,SBFEM)力学推导技术,推导了顺河向地震激励下等横截面无限水域频域响应计算公式,利用Fourier逆变换建立了时域响应控制方... 坝体抗震设计和评估需要准确计算无限水库动力响应.基于比例边界有限元法(scaled boundary finite element method,SBFEM)力学推导技术,推导了顺河向地震激励下等横截面无限水域频域响应计算公式,利用Fourier逆变换建立了时域响应控制方程,通过线性叠加推导了顺河、横河、竖直三向组合地震激励下的无限水域频域和时域响应的SBFEM计算公式.结合有限元法,建立了无限水库频域和时域响应的FEM-SBFEM耦合方程.分析了地震激励下的二维、三维等横截面无限水库频域、时域响应,数值验证了所建立计算公式的正确性.所发展的FEM-SBFEM公式体系可推广应用于库底库岸具有吸收性的、横截面有任意几何形状的无限水库谐响应及瞬态响应分析. 展开更多
关键词 无限水库 瞬态分析 谐响应分析 比例边界有限元 有限元
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基于广义Udwadia-Kalaba方法的下肢康复机器人鲁棒约束跟随控制
5
作者 孙浩 汪新 +1 位作者 胡澳华 马超 应用数学和力学 北大核心 2025年第4期451-464,共14页
针对下肢康复机器人系统中同时存在的等式约束和不等式约束问题,提出了一种基于广义Udwadia-Kalaba(U-K)方程的鲁棒约束跟随控制器,能够使系统同时满足等式约束和不等式约束,并解决系统中存在的不确定性,使得机器人达到很好的约束跟随效... 针对下肢康复机器人系统中同时存在的等式约束和不等式约束问题,提出了一种基于广义Udwadia-Kalaba(U-K)方程的鲁棒约束跟随控制器,能够使系统同时满足等式约束和不等式约束,并解决系统中存在的不确定性,使得机器人达到很好的约束跟随效果.在机器人工作的过程中,传统的控制方法难以保证机器人的运动范围在边界条件内,可能导致患者在使用时受到二次伤害.为解决边界问题带来的影响,提出了一种控制方法,该方法利用微分同胚变换,将等式约束和不等式约束系统地纳入到U-K方程中,从数学上建立了广义U-K方程.在此基础上,提出了一种鲁棒约束跟踪策略,以确保系统在存在不确定性和各种约束的情况下,仍具有满意的性能.此外,利用Lyapunov函数对该鲁棒控制方法的稳定性进行了理论证明,并且通过仿真实验,验证了该鲁棒控制方法能够在非理想条件下实现给定轨迹的高精度跟踪控制. 展开更多
关键词 广义Udwadia-Kalaba方程 不等式约束 鲁棒控制 下肢康复机器人
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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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苹果为什么不往天上飞?
7
作者 熊克 应用数学和力学 北大核心 2025年第1期I0001-I0002,共2页
中国人但凡去剑桥,大都会做两件事:一是默诵徐志摩的《再别康桥》,体会自然的纯美,聆听虔诚学子寻找理想之梦的足音;另一个就是看看三一学院门前的苹果树,感悟科学的崇高,缅怀科学巨匠促进人类文明的伟绩.这就是人类的精神家园和文明堡... 中国人但凡去剑桥,大都会做两件事:一是默诵徐志摩的《再别康桥》,体会自然的纯美,聆听虔诚学子寻找理想之梦的足音;另一个就是看看三一学院门前的苹果树,感悟科学的崇高,缅怀科学巨匠促进人类文明的伟绩.这就是人类的精神家园和文明堡垒的魅力所在. 展开更多
关键词 《再别康桥》 科学巨匠 徐志摩 精神家园 人类文明 大都会
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混联Ⅱ型惯容耗能减震结构响应及减震性能研究
8
作者 李创第 柴一格 +2 位作者 樊新宇 王瑞勃 葛新广 应用数学和力学 北大核心 2025年第2期208-222,共15页
针对多自由度混联Ⅱ型惯容对结构减震效果和可靠度的影响较为复杂的问题,运用功率谱二次分解法对该耗能结构的动力响应进行了研究.通过复模态法将重构后的运动方程进行解耦,获得了结构位移及速度、结构层间位移及速度、层间剪力、层间... 针对多自由度混联Ⅱ型惯容对结构减震效果和可靠度的影响较为复杂的问题,运用功率谱二次分解法对该耗能结构的动力响应进行了研究.通过复模态法将重构后的运动方程进行解耦,获得了结构位移及速度、结构层间位移及速度、层间剪力、层间位移角和惯容力等响应的频域统一解表达式.运用功率谱二次分解法,获得了上述响应量的功率谱及谱矩的解析解.以一栋16层的实际结构为例,验证了功率谱及谱矩的正确性.最后,基于位移标准差和谱矩解析解探究了惯容系统参数对减震效果的影响,并对动力可靠度进行了分析.验证了布置混联Ⅱ型惯容耗能结构具有良好的减震效果及可靠度. 展开更多
关键词 混联Ⅱ型惯容系统 随机地震响应 复模态法 0~2阶谱矩 Clough-Penzien谱
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变形模式假定对冲击加载下圆板最终塑性变形的影响规律研究
9
作者 徐维铮 黄宇 +4 位作者 李彤 李业勋 傅华 王彦平 郑贤旭 应用数学和力学 北大核心 2025年第5期591-599,共9页
为了找到一种适用于冲击加载条件下可靠普适的圆板塑性变形模式,首先基于能量法建立了冲击加载下可考虑不同变形模式及材料应变率效应的圆板塑性变形计算模型,然后利用计算模型与试验结果对比分析了不同变形模式假定对圆板最终塑性变形... 为了找到一种适用于冲击加载条件下可靠普适的圆板塑性变形模式,首先基于能量法建立了冲击加载下可考虑不同变形模式及材料应变率效应的圆板塑性变形计算模型,然后利用计算模型与试验结果对比分析了不同变形模式假定对圆板最终塑性变形的影响规律.研究表明:不同的变形模式假定给出了不同的膜拉伸应变空间分布以及膜拉伸平均应变率效应,改变了塑性变形吸能特性,最终影响圆板的塑性变形值;抛物线型变形模式具有误差小、材料适用范围广的优势,建议在后续的评估中采用. 展开更多
关键词 圆板 冲击加载 变形模式 膜拉伸应变 应变率效应 塑性变形
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基于SABRE软件的大规模RBE3单元快速求解方法及程序开发
10
作者 张长兴 王立凯 +1 位作者 常亮 聂小华 应用数学和力学 北大核心 2025年第4期483-494,共12页
随着复杂结构仿真建模的精细化程度越来越高,应用到零部件连接和载荷分配的RBE3单元数量急剧增加,由此引起了自主结构分析软件的数值求解困难.该文首先建立了RBE3单元主、从节点之间的位移约束关系,剖析了线性消去理论引起求解困难的原... 随着复杂结构仿真建模的精细化程度越来越高,应用到零部件连接和载荷分配的RBE3单元数量急剧增加,由此引起了自主结构分析软件的数值求解困难.该文首先建立了RBE3单元主、从节点之间的位移约束关系,剖析了线性消去理论引起求解困难的原因.然后,采用增广Lagrange理论将位移约束关系引入到有限元问题的泛函中,并利用泛函的变分推导出了RBE3单元的刚度矩阵显式表达形式,从而将约束处理问题转化为单元求解问题.最后,在上述理论基础上,结合自主结构分析软件SABRE进行了相关功能模块的设计与开发,并通过工程算例验证.结果表明,该文改进后的SABRE软件在求解含大规模RBE3单元的分析模型时求解精度与NASTRAN基本一致,求解效率提升明显. 展开更多
关键词 有限元法 增广Lagrange理论 RBE3单元快速求解方法 SABRE软件
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高阶等参元在薄膜结构自由振动中的应用
11
作者 乔海青 鲍四元 +1 位作者 邓子辰 王博 应用数学和力学 北大核心 2025年第2期187-198,共12页
薄膜结构是工程中广泛应用的结构之一,其自振特性的理论解与三角函数族有关,采用常规低阶单元分析时,有限元解精度不高.虽然h型有限元法将结构的网格细化后可提高有限元解的精度,但是其前处理相对困难,如果细化网格时出现畸变网格,那么... 薄膜结构是工程中广泛应用的结构之一,其自振特性的理论解与三角函数族有关,采用常规低阶单元分析时,有限元解精度不高.虽然h型有限元法将结构的网格细化后可提高有限元解的精度,但是其前处理相对困难,如果细化网格时出现畸变网格,那么有限元解的精度可能降低.基于p型有限元法构造两种用于研究薄膜结构自由振动特性的四边形高阶等参元,即节点数为16的Q16等参元和节点数为13的Q13等参元.不同形状和不同边界条件的薄膜结构算例表明,所提单元较常规低阶等参元有较快的收敛速率和较高的精度及计算效率. 展开更多
关键词 薄膜自由振动 p型有限元 自振特性
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熔盐单罐蓄热过程流动及换热特性数值研究
12
作者 梁五洲 武宾 +3 位作者 刘众元 李勇 张嘉杰 马素霞 应用数学和力学 北大核心 2025年第3期340-352,共13页
针对储热技术在新能源消纳领域的应用背景,该文设计了一种储换热一体式熔盐单罐,通过数值模拟研究了单罐蓄热特性及熔盐在蓄热过程中的传热规律,探讨了螺旋管间距、布置位置等对蓄热过程的影响规律.研究结果表明:熔盐温度在蓄热过程中... 针对储热技术在新能源消纳领域的应用背景,该文设计了一种储换热一体式熔盐单罐,通过数值模拟研究了单罐蓄热特性及熔盐在蓄热过程中的传热规律,探讨了螺旋管间距、布置位置等对蓄热过程的影响规律.研究结果表明:熔盐温度在蓄热过程中逐渐上升,密度减小,使得熔盐在罐内形成自然对流,螺旋管结构的布置形式使得罐内熔盐流场呈现三处旋涡;当螺旋管布置位置接近罐内底部时,由于底部熔盐密度较小,自然对流更为强烈,蓄热完成时间相对于布置在罐内中上部时可缩短34.1%;螺旋管内径的增大使得换热面积增加,加快了熔盐升温速率;螺旋管间距的增大会使熔盐加热范围变大,小幅度缩短蓄热完成时间;下进上出的进汽方式由于进口位置更靠近底部,使得罐内熔盐自然对流更强. 展开更多
关键词 熔盐单罐 蓄热完成时间 熔盐温度 自然对流 螺旋管
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含多通道不同流向旋转输流管动力学特性分析
13
作者 张博 王毅琛 +2 位作者 蔡承宇 丁虎 陈立群 应用数学和力学 北大核心 2025年第4期438-450,共13页
涡轮叶片是燃气轮机输出动力的关键部件,为了叶片在高温环境下可以正常工作,需要在内部设置冷却管通道.叶片在内部流体和自身旋转的共同作用下,有着复杂的动力学行为.将叶片简化为多通道不同流向的旋转输流管的开放模型,使用能量法推导... 涡轮叶片是燃气轮机输出动力的关键部件,为了叶片在高温环境下可以正常工作,需要在内部设置冷却管通道.叶片在内部流体和自身旋转的共同作用下,有着复杂的动力学行为.将叶片简化为多通道不同流向的旋转输流管的开放模型,使用能量法推导动力学方程,并进行复模态分析.通过算例研究,揭示了流向、流速和转速对系统稳定性和模态转迁的影响. 展开更多
关键词 旋转输流管 假设模态法 失稳临界流速 模态转迁 稳定性
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柔性电子器件元件阵列的热脉冲响应分析
14
作者 卞纯燕 杨文成 缪馥星 应用数学和力学 北大核心 2025年第5期676-686,共11页
柔性电子器件在工作时产生的热量,导致元件发生变形,极易影响其功能性.本研究建立了柔性电子器件元件阵列热脉冲响应的有限元分析模型,探讨了柔性电子器件元件封装层与基底层的层厚比对整体结构热稳定性的影响,以及柔性电子器件元件的... 柔性电子器件在工作时产生的热量,导致元件发生变形,极易影响其功能性.本研究建立了柔性电子器件元件阵列热脉冲响应的有限元分析模型,探讨了柔性电子器件元件封装层与基底层的层厚比对整体结构热稳定性的影响,以及柔性电子器件元件的热脉冲响应.初步得到:当热脉冲载荷从50 W/m~2增大至150 W/m~2时,功能层中心单元温度上升约0.47%,热应力增大约25.87%;若封装层与基底层的层厚比从0.2增大到5.0,功能层中心单元的热应力降低约92%,热应变降低约99%,沿层厚方向的位移降低约86%.初步结果可为柔性电子器件元件热脉冲载荷的优化设计和防护提供基础数据. 展开更多
关键词 柔性电子器件元件阵列 热脉冲响应 温度场 热应力 有限元分析
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考虑湿热老化的复合材料机匣包容性试验与数值分析
15
作者 郑竟波 张颖 +5 位作者 姜文龙 韦林 迟雪 伊文昭 刘璐璐 陈伟 应用数学和力学 北大核心 2025年第5期661-675,共15页
为获得碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)机匣在服役环境下的包容特性,对其分别进行了湿热老化前后的两次高速冲击弹道试验,并建立了对应的机匣吸湿率分区湿热试验仿真模型与有限元高速冲击数值仿真分析模型.结果表明:湿热老化作用对于CFR... 为获得碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)机匣在服役环境下的包容特性,对其分别进行了湿热老化前后的两次高速冲击弹道试验,并建立了对应的机匣吸湿率分区湿热试验仿真模型与有限元高速冲击数值仿真分析模型.结果表明:湿热老化作用对于CFRP机匣的抗冲击能力及能量吸收能力均有显著影响.在高速冲击下,未湿热老化机匣的抗冲击能力及能量吸收能力优于湿热老化机匣.高速冲击下,CFRP机匣的损伤形式主要以纤维和基体的拉伸失效为主,伴随着一定数量的纤维压溃和面内剪切失效,压缩失效基本没有出现,损伤出现在冲击区域附近,并沿机匣轴向与周向扩展.此外,吸湿层的基体拉伸失效面积显著大于未老化层的基体拉伸失效面积,验证了湿热老化作用下基体力学性能的退化. 展开更多
关键词 航空发动机 抗冲击特性 复合材料机匣 湿热老化 弹道试验
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基于多录井参数特征同步的溢流事故监测研究
16
作者 陈青 黄志强 +3 位作者 孔祥伟 何弦桀 徐洲 安果涛 应用数学和力学 北大核心 2025年第2期241-253,共13页
依据录井参数进行溢流事故的判断十分依赖坐岗人员的经验,且现场采集的综合录井参数信噪严重,参数变化特征不明显,溢流监测准确率低.通过低通滤波处理和局部加权线性回归,去除现场综合录井参数曲线的高频信号和低频信噪,经归一化处理,... 依据录井参数进行溢流事故的判断十分依赖坐岗人员的经验,且现场采集的综合录井参数信噪严重,参数变化特征不明显,溢流监测准确率低.通过低通滤波处理和局部加权线性回归,去除现场综合录井参数曲线的高频信号和低频信噪,经归一化处理,得到了多参数同步的溢流识别方法,并结合GCN图形匹配和BRNN双向传递的特点,建立了GCN-BRNN相融合的模型,提高了溢流事故监测的准确率.结果表明,通过局部加权线性回归处理后能够使曲线变化特征更加明显,且归一化后的多参数同步监测比单一参数监测的准确率更高;以川西某井的综合录井数据为例进行溢流识别测试,与原先模型相比,结合后的模型溢流识别准确率更高,可达到85%;储层特征会影响录井参数的采集精度,储层分布结构越均匀、性质越稳定,溢流监测的准确率越高.经JT井现场应用,溢流事故识别准确率≥89%,实际溢流风险与模型识别结果一致.该方法能有效处理多源信息间的冲突,提高溢流监测的识别精度,对现场结合录井参数的溢流事故监测方法具有指导意义. 展开更多
关键词 钻井溢流监测 参数特征 滤波去噪 局部加权线性回归 神经网络
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钢化玻璃的动态力学性能及抗爆性能研究
17
作者 刘浩 贾彬 +1 位作者 孔德锋 张磊 应用数学和力学 北大核心 2025年第5期600-610,共11页
钢化玻璃作为一种重要的建筑材料,对其在意外爆炸、地震、碰撞和台风等偶发强动载作用下的破坏规律及防护性能研究具有重要的学术价值和工程应用背景.利用材料试验机(MTS)和分离式Hopkinson压杆(SHPB)开展了钢化玻璃准静态和高应变率力... 钢化玻璃作为一种重要的建筑材料,对其在意外爆炸、地震、碰撞和台风等偶发强动载作用下的破坏规律及防护性能研究具有重要的学术价值和工程应用背景.利用材料试验机(MTS)和分离式Hopkinson压杆(SHPB)开展了钢化玻璃准静态和高应变率力学性能试验,标定了其JH-2本构模型参数并验证了模型的准确性.利用LS-DYNA软件完成了不同超压峰值、不同冲量空气冲击波对板状钢化玻璃破坏过程的仿真研究,研究表明,该钢化玻璃板件破坏比例距离大约为Z=4 m·kg~(-1/3),在保持比例距离不变时,爆心距减小板件偏于安全,随着爆心距增大破坏程度有明显增加,表明钢化玻璃板件破坏不仅受超压峰值影响,同时也受冲量影响. 展开更多
关键词 钢化玻璃 抗爆性能 JH-2本构模型 数值模拟
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铸态TiZNbVr晶体塑性本构模型的参数分析与参数反演
18
作者 马培源 林玉亮 陈荣 应用数学和力学 北大核心 2025年第5期563-581,共19页
难熔高熵合金因其卓越的力学性能而备受关注,但其细观特征行为对其宏观力学行为的影响尚未被充分理解.随着对材料细观力学行为研究需求的增加,晶体塑性有限元方法已成为揭示晶体材料细观机制的关键工具.由于晶体塑性本构模型包含众多复... 难熔高熵合金因其卓越的力学性能而备受关注,但其细观特征行为对其宏观力学行为的影响尚未被充分理解.随着对材料细观力学行为研究需求的增加,晶体塑性有限元方法已成为揭示晶体材料细观机制的关键工具.由于晶体塑性本构模型包含众多复杂参数,深入分析这些参数对于理解合金的细观力学行为至关重要.研究中采用的晶体塑性本构模型考虑了Peierls应力,这一因素能够反映材料的短程势垒,从而更准确地模拟材料的应变率行为.通过试验设计和极差分析,识别了影响合金力学性能的关键本构参数.单因素分析明确了关键参数对材料力学特性的具体影响.在参数反演方面,提出了一种基于优化设计的参数反演方法,该方法结合支持向量回归法和优化算法,能够有效地从宏观力学测试数据中反演出晶体塑性本构参数.针对铸态TiZrNbV合金,成功反演出一组最优参数,仿真与试验的一致性验证了该方法的有效性.研究为难熔高熵合金的力学行为预测、材料设计以及性能优化提供了有力的支撑. 展开更多
关键词 难熔高熵合金 晶体塑性理论 参数反演 优化设计
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一维有限元的EEP单元及其自适应分析
19
作者 杨帅 袁驷 应用数学和力学 北大核心 2025年第1期1-11,共11页
对m(>1)次单元,基于单元能量投影(element energy projection,简称EEP)法提出的简约格式位移解u∗具有比常规有限元解uh至少高一阶的精度,据此提出了EEP单元概念,并给出以EEP单元作为最终解的自适应有限元求解策略.通过编制相应的计... 对m(>1)次单元,基于单元能量投影(element energy projection,简称EEP)法提出的简约格式位移解u∗具有比常规有限元解uh至少高一阶的精度,据此提出了EEP单元概念,并给出以EEP单元作为最终解的自适应有限元求解策略.通过编制相应的计算程序分析了一维非自伴随问题,计算结果与理论预期吻合较好,验证了自适应求解策略的有效性和可靠性.研究结果表明:该法可以给出按最大模度量、逐点满足误差限的解答,相较于常规单元,最终的求解单元数更少. 展开更多
关键词 一维有限元 单元能量投影(EEP) EEP单元 自适应有限元法
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非线性时间分布阶双曲波动方程的广义BDF2⁃θ有限元方法
20
作者 侯雅馨 刘洋 李宏 应用数学和力学 北大核心 2025年第1期114-128,共15页
构造了一种基于带有位移参数θ的广义向后差分公式(广义BDF2-θ)的有限元(FE)方法,用于求解非线性时间分布阶双曲波动方程.时间方向由广义BDF2-θ近似进一步得到FE全离散格式.将具有高阶时间导数的模型转化为包括两个低阶方程的耦合系统... 构造了一种基于带有位移参数θ的广义向后差分公式(广义BDF2-θ)的有限元(FE)方法,用于求解非线性时间分布阶双曲波动方程.时间方向由广义BDF2-θ近似进一步得到FE全离散格式.将具有高阶时间导数的模型转化为包括两个低阶方程的耦合系统.证明了格式的稳定性以及两个函数u和p的最优误差估计结果.最后,通过数值算例验证了格式的可行性和有效性. 展开更多
关键词 非线性时间分布阶双曲波动方程 有限元方法 广义BDF2⁃θ 稳定性 误差估计 数值模拟
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