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弹性/弹塑性纤维束扭转试验与数值模拟研究
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作者 李艳洁 孙雪 +1 位作者 杨鸿彬 郭宇 《计算力学学报》 北大核心 2025年第1期75-82,共8页
采用离散单元法(DEM)建立了节点球连接球柱纤维模型,进行了弹性和弹塑性纤维束的数值仿真,模拟了单股、7股和19股纤维束扭转过程。还进行单股和7股纤维束扭转试验,并与离散单元法仿真进行对比,验证了模型的准确性。结果表明,大扭转刚度... 采用离散单元法(DEM)建立了节点球连接球柱纤维模型,进行了弹性和弹塑性纤维束的数值仿真,模拟了单股、7股和19股纤维束扭转过程。还进行单股和7股纤维束扭转试验,并与离散单元法仿真进行对比,验证了模型的准确性。结果表明,大扭转刚度纤维构成的纤维束能够承受更大的外部荷载;相同等效横截面积的纤维束,在扭转角度相同的情况下,19股纤维束能承受的扭矩大于7股纤维束。 展开更多
关键词 离散单元法 纤维束扭转 弹性材料 弹塑性材料
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CFRP加固废弃纤维再生混凝土柱偏心受压力学性能
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作者 康天蓓 朱龙狄 +2 位作者 周家归 张佳昕 周静海 《沈阳建筑大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期485-494,共10页
研究CFRP加固废弃纤维再生混凝土柱偏心受压力学性能,提出适用于废弃纤维再生混凝土柱的加固方案。基于有限元软件ABAQUS,分析加固方式和初始偏心距对CFRP加固废弃纤维再生混凝土柱的偏心受压力学性能的影响,并采用BPNN、PSO-BPNN、SVM... 研究CFRP加固废弃纤维再生混凝土柱偏心受压力学性能,提出适用于废弃纤维再生混凝土柱的加固方案。基于有限元软件ABAQUS,分析加固方式和初始偏心距对CFRP加固废弃纤维再生混凝土柱的偏心受压力学性能的影响,并采用BPNN、PSO-BPNN、SVM和RFR四种机器学习模型对其受压承载力进行预测。研究得出,当偏心距为30mm和60mm时,CFRP全包裹加固试件承载力较未加固试件分别提升了43.1%和34%;不同形式条幅包裹加固试件承载力提升幅度在20%~30%。随着CFRP条幅宽度、层数的增加,减小CFRP条幅间距可以有效地提升CFRP加固效果,减小加固柱的侧向变形。不同加固方式下废弃纤维再生混凝土柱承载力、侧向变形都得到了有效提升。机器学习模型PSO-BNPP的预测结果可为CFRP加固废弃纤维再生混凝土偏心受压柱的工程设计提供较优的CFRP配纤率、CFRP加固方式等技术指标。 展开更多
关键词 碳纤维布 偏心受压 有限元 机器学习
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1.55μm波段处高灵敏度光子晶体光纤设计
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作者 马依拉木·木斯得克 阿布都克力木·阿布力孜 +1 位作者 任艳 姚建铨 《光通信技术》 北大核心 2025年第3期47-52,共6页
为了进一步提高光子晶体光纤(PCF)的灵敏度,设计了一种由圆形与矩形空气孔复合构成的PCF。该光纤由4层圆形空气孔包层和纤芯区5个矩形空气孔组成。基于全矢量有限元法设置完美匹配层边界条件,系统模拟分析了水、乙醇、苯3种分析物填充时... 为了进一步提高光子晶体光纤(PCF)的灵敏度,设计了一种由圆形与矩形空气孔复合构成的PCF。该光纤由4层圆形空气孔包层和纤芯区5个矩形空气孔组成。基于全矢量有限元法设置完美匹配层边界条件,系统模拟分析了水、乙醇、苯3种分析物填充时PCF的光学特性。研究结果表明,在1.55μm波长下,该PCF对3种分析物的灵敏度分别达到71.8%、74.5%、75.6%,较现有PCF提升了1.26~7.97倍、1.24~6.2倍、1.2~5.6倍,同时实现了10-3量级的高双折射和低于10-5dB/cm的低损耗特性。 展开更多
关键词 光子晶体光纤 有限元法 灵敏度 双折射 限制损耗
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芯轴光纤水听器加速度灵敏度有限元仿真
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作者 徐宗贤 王力求 +3 位作者 倪程辉 金梦群 张达 陈小军 《声学技术》 北大核心 2025年第3期469-474,共6页
加速度相移灵敏度是拖线阵用光纤水听器的一个重要参数。结合有限元谐响应仿真分析和弹光效应相关理论,建立了不同频率加速度环境下光纤水听器加速度相移灵敏度仿真设计方法,分析了不同激励位置和不同支撑壳体材料参数对加速度相移灵敏... 加速度相移灵敏度是拖线阵用光纤水听器的一个重要参数。结合有限元谐响应仿真分析和弹光效应相关理论,建立了不同频率加速度环境下光纤水听器加速度相移灵敏度仿真设计方法,分析了不同激励位置和不同支撑壳体材料参数对加速度相移灵敏度的影响。结果显示,激励位置相对水听器中心的轻微偏离会使加速度相移灵敏度急剧增大,而提高支撑壳体材料弹性模量、壁厚或减小密度则使水听器在同样的安装条件下加速度灵敏度更低,该研究对降低芯轴光纤水听器加速度灵敏度设计具有重要的理论指导意义。 展开更多
关键词 光纤水听器 有限元法 相移灵敏度
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大型风力机叶片碳-玻纤维混掺设计及结构性能分析
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作者 范士杰 缪维跑 +3 位作者 李春 王海生 朱海波 岳敏楠 《机械强度》 北大核心 2025年第2期111-119,共9页
为提高大型风力机叶片结构强度,已逐渐使用碳纤维材料替代传统玻璃钢纤维应用于铺层设计中,但碳纤维高昂的制造成本使其难以覆盖叶片整体区域。因此,研究叶片碳-玻纤维铺层材料混掺比例及相对位置对结构性能的影响有助于获得高性能、低... 为提高大型风力机叶片结构强度,已逐渐使用碳纤维材料替代传统玻璃钢纤维应用于铺层设计中,但碳纤维高昂的制造成本使其难以覆盖叶片整体区域。因此,研究叶片碳-玻纤维铺层材料混掺比例及相对位置对结构性能的影响有助于获得高性能、低成本的风力机叶片。通过Ansys软件调整叶片主梁对应位置的碳纤维和玻璃钢材料比例与铺设相对位置,并采用计算流体力学方法与有限元方法相结合的方式对其进行结构静力学、模态及屈曲分析。结果表明,叶片主梁使用碳纤维与玻璃钢纤维混掺铺层可获得与纯碳纤维叶片相近的性能表现;当碳纤维接近叶尖时,可提高叶片1阶模态和屈曲因子;而当碳纤维接近叶根时,对叶片最大应力应变方面的影响较小;在确保叶片稳定及抗共振性能的前提下,当碳纤维与玻璃钢纤维铺层比例为3∶1且碳纤维接近叶根时,叶片综合性能最佳。 展开更多
关键词 风力机叶片 碳纤维 玻璃钢 主梁 有限元方法
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钢纤维混凝土冲击破坏特性GDEM软件模拟
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作者 张金 戚志刚 张磊 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第5期621-632,共12页
钢纤维混凝土(steel fiber reinforced concrete, SFRC)是防护工程中最常用的结构材料,在爆炸、侵彻等强动载作用下,其往往处于高应变率的复杂应力状态.目前,关于SFRC的动态力学性能的研究大多局限于一维应力和一维应变加载条件下,而关... 钢纤维混凝土(steel fiber reinforced concrete, SFRC)是防护工程中最常用的结构材料,在爆炸、侵彻等强动载作用下,其往往处于高应变率的复杂应力状态.目前,关于SFRC的动态力学性能的研究大多局限于一维应力和一维应变加载条件下,而关于三向应力状态下的冲击压缩特性研究较少.该文采用基于连续-非连续介质力学的数值仿真软件GDEM-BlockDyna,模拟了围压对SFRC动态力学性能和破坏模式的影响.结果表明:围压下SFRC的峰值应力和峰值应变均随着应变率的提高有不同程度的增大,但围压会抑制SFRC冲击压缩强度的率效应.GDEM能较逼真地模拟应变率和围压对材料动态力学的影响,与有限元方法相比,GDEM能够更好地模拟SFRC从完整到破坏的过程及特征,且对SFRC峰值应力后的破坏阶段的描述模拟更加准确. 展开更多
关键词 钢纤维混凝土 主动围压 GDEM 有限元方法 HJC模型
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基于布里渊动态光栅的高灵敏度保偏光纤多参量同时解调 被引量:1
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作者 赵丽娟 黄梓朦 徐志钮 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期51-60,共10页
为了实现基于保偏光纤在布里渊动态光栅的温度、快轴压力和慢轴压力同时解调,并克服传统压力传感灵敏度不足的缺点,提出了一种边孔型高灵敏度光子晶体光纤。利用有限元方法,研究了温度、快轴压力和慢轴压力与双折射频移、布里渊频移和... 为了实现基于保偏光纤在布里渊动态光栅的温度、快轴压力和慢轴压力同时解调,并克服传统压力传感灵敏度不足的缺点,提出了一种边孔型高灵敏度光子晶体光纤。利用有限元方法,研究了温度、快轴压力和慢轴压力与双折射频移、布里渊频移和布里渊线宽之间的关系,据此可实现多参量的同时解调。结果表明,该光子晶体光纤可以实现三参量的同时解调,且解调误差在1 MPa和1℃以内。快轴压力、慢轴压力和温度的误差均值分别为0.21 MPa、0.31 MPa和0.30℃,误差的标准差分别为0.15 MPa、0.21 MPa和0.21℃。在施加0~30 MPa的横向压力和0~100℃的温度时,该光子晶体光纤快轴方向上的压力灵敏度为-1.961 GHz/MPa,光纤慢轴方向上的压力灵敏度为1.356 GHz/MPa,其温度灵敏度为0.105MHz/℃。相较于目前最优结构的光子晶体光纤压力灵敏度提升了-957MHz/MPa。该传感器及解调方法适用于土木结构和大型机械在建造和使用过程中监测其内部所受温度和不同方向压力的变化。 展开更多
关键词 光纤传感 布里渊动态光栅 有限元法 光子晶体光纤 同时解调
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考虑变墩高效应的小半径曲线梁桥地震易损性研究 被引量:4
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作者 焦驰宇 马辉 +1 位作者 刘洋 林监 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期69-76,共8页
为分析墩高变化形式对小半径曲线梁桥地震易损性的影响,以某互通式立交匝道桥第2联为背景,设计渐变型、凹岛型、凸岛型3种墩高变化形式曲线梁桥进行地震易损性研究。在提出的压弯剪扭耦合作用破坏的基础上,采用集中铰-纤维模型的桥墩建... 为分析墩高变化形式对小半径曲线梁桥地震易损性的影响,以某互通式立交匝道桥第2联为背景,设计渐变型、凹岛型、凸岛型3种墩高变化形式曲线梁桥进行地震易损性研究。在提出的压弯剪扭耦合作用破坏的基础上,采用集中铰-纤维模型的桥墩建模方法,通过SeismoStruct有限元软件建立3种墩高变化形式曲线梁桥模型;选取符合Ⅲ类场地特性的50条地震波,利用能力需求比法,以位移延性比为损伤指标,研究不同变墩高形式下桥墩与支座的地震易损性。结果表明:当小半径曲线梁桥采用3种墩高变化形式时,以弯曲受力为主的中、高墩在地震作用下发生完全破坏概率较低,以弯剪或剪切受力为主的矮墩在强震作用下发生完全破坏概率较大,变墩高曲线梁桥可以适当提高矮墩的抗震能力;凹岛型墩高变化形式会增加矮墩的损伤概率,在抗震设计中应避免选择该墩高变化形式或尽可能优化墩梁连接方式;墩高变化形式对于支座的易损性影响小于对桥墩的影响。 展开更多
关键词 小半径曲线梁桥 墩高变化形式 压弯剪扭耦合作用 集中铰-纤维模型 地震易损性 有限元法
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高阶轨道角动量传输光纤设计及传输特性研究(内封底文章)
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作者 赵丽娟 吴雨静 徐志钮 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期162-174,共13页
为解决一般轨道角动量传输光纤传输轨道角动量模式数量少、质量差的问题,提出了一种基于正六边形空气孔排列的新型光子晶体光纤结构。该光纤引入了空气填充率高的矩形空气孔以及采用高折射率材料填充环形传输区域,能够有效提高环形传输... 为解决一般轨道角动量传输光纤传输轨道角动量模式数量少、质量差的问题,提出了一种基于正六边形空气孔排列的新型光子晶体光纤结构。该光纤引入了空气填充率高的矩形空气孔以及采用高折射率材料填充环形传输区域,能够有效提高环形传输区域和包层间的折射率差,且正六边形排列空气孔有利于提高模间有效折射率差。经过结构优化得到最优光纤结构,有限元法的分析结果表明,最优结构下,该光纤在常用波段S+C+L+U波段上能够支持142种轨道角动量模式的传输,最高阶数达到36阶。且所提出光纤具有良好的传输特性,本征模式的最高限制性损耗为10−9 dB/m量级,与典型轨道角动量传输光子晶体光纤相比至少降低了一个数量级;最大有效模场面积能够达到206.18μm^(2),最小非线性系数低至0.397 W^(−1)∙km^(−1);色散平坦且最小色散变化低至1.4578 ps/(nm∙km);所有本征模式纯度均在93.4%~96.8%范围内。且该光纤具有较好的制备可行性,对制造精度要求不高。因此,该光纤在基于轨道角动量光纤的复用系统中具有广阔的应用前景,为提高通信容量提供了一种有效手段。 展开更多
关键词 光纤光学 轨道角动量 有限元法 限制性损耗 通信容量
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新型高双折射率高灵敏度光子晶体光纤设计 被引量:1
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作者 马依拉木·木斯得克 薛煜阳 +1 位作者 哈里旦木·阿布都克里木 姚建铨 《光通信技术》 北大核心 2024年第5期67-72,共6页
针对现有光子晶体光纤(PCF)结构复杂、不易制造且灵敏度低的问题,设计了一种用于液体传感的新型高双折射率高灵敏度PCF。这种光纤的纤芯中引入了2种尺寸不同的椭圆形空气孔,而包层则是由相同尺寸的圆形空气孔按四边形排列组成的。利用... 针对现有光子晶体光纤(PCF)结构复杂、不易制造且灵敏度低的问题,设计了一种用于液体传感的新型高双折射率高灵敏度PCF。这种光纤的纤芯中引入了2种尺寸不同的椭圆形空气孔,而包层则是由相同尺寸的圆形空气孔按四边形排列组成的。利用有限元法结合完美匹配层边界条件,借助COMSOL Multiphysics模拟软件对该PCF进行了数值模拟。将水作为传感液体注入纤芯,在1.3~1.8μm的波段范围内对光纤的双折射、限制损耗以及灵敏度进行了详细的分析。研究结果表明:随着波长的增加,新型PCF的双折射率达到了10-2数量级;在波长为1.3μm时,其灵敏度高达54.4%,相较于已有PCF,提升幅度高达1.1~2.5倍。 展开更多
关键词 光子晶体光纤 有限元法 双折射 灵敏度
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某在建商业建筑满足承载力要求的消能减震加固设计与分析 被引量:1
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作者 郑锦涛 张先昱 王玉山 《工程抗震与加固改造》 北大核心 2024年第5期98-107,共10页
本文以新疆某商业楼加固工程为背景,针对该建筑工程施工时一、二层梁柱纵向钢筋等级选择与设计要求不符,造成多数框架梁、柱配筋不满足抗震承载力要求的问题,提出了传统加固技术与消能减震技术相结合的加固方案。基于PKPM和ETABS软件,... 本文以新疆某商业楼加固工程为背景,针对该建筑工程施工时一、二层梁柱纵向钢筋等级选择与设计要求不符,造成多数框架梁、柱配筋不满足抗震承载力要求的问题,提出了传统加固技术与消能减震技术相结合的加固方案。基于PKPM和ETABS软件,通过大量数据分析对加固方案进行了优化和调整,同时采用PERFORM-3D软件分析了罕遇地震作用下结构的时程响应。得到结论:(1)减震加固后,结构满足“小震不坏、大震不倒”的设防目标;(2)通过合理布置黏滞阻尼墙,降低了地震作用,大幅度减小了传统加固的用量。 展开更多
关键词 碳纤维布 外包钢法 增大截面法 黏滞阻尼墙 有限元分析
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先驱体转化法制备含异质元素碳化硅纤维的研究进展 被引量:2
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作者 吴爽 苟燕子 +4 位作者 王永寿 宋曲之 徐娜娜 韩成 王应德 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1-11,共11页
连续SiC纤维及其复合材料以其优异的耐高温、抗氧化以及机械性能在航空航天以及核领域有着广泛的应用前景。先驱体转化法已成为制备连续SiC纤维最重要的方法。特定异质元素的引入可以有效改善SiC纤维的性能。本文结合我们团队近40年在... 连续SiC纤维及其复合材料以其优异的耐高温、抗氧化以及机械性能在航空航天以及核领域有着广泛的应用前景。先驱体转化法已成为制备连续SiC纤维最重要的方法。特定异质元素的引入可以有效改善SiC纤维的性能。本文结合我们团队近40年在先驱体转化法制备高性能SiC纤维领域的相关工作,首先综述了异质元素的引入方式,主要包括物理共混和化学改性;从提高先驱体的陶瓷产率、促进纤维烧结致密化,提高SiC纤维的耐高温性能以及拓展SiC纤维的功能化应用等方面阐述了异质元素的作用和机理;然后分别介绍了国内外含Ti、Al、Zr、Fe、B以及难熔金属(Hf、Ta、Nb)等含异质元素SiC纤维的组成、结构与性能以及发展现状,最后对陶瓷先驱体体系构建、异质元素种类含量与纤维性能构效关系研究、以及纤维工程化应用等研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 先驱体转化法 碳化硅纤维 异质元素 作用机理
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跑鞋碳板结构设计对前掌跑落地冲击阶段足部力学响应特征的影响 被引量:1
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作者 宋杨 岑炫震 +1 位作者 孙冬 顾耀东 《上海体育大学学报》 CSSCI 北大核心 2024年第10期29-37,共9页
目的探究跑鞋碳板(carbon-fiber plate,CFP)结构设计对前足足底和足底筋膜力学响应的影响,为预防跑步时的足部损伤和跑鞋结构优化提供参考。方法基于已搭建的足-鞋三维有限元模型,对比不同位置(鞋垫底部,HL;中底中部,ML;外底上部,LL)以... 目的探究跑鞋碳板(carbon-fiber plate,CFP)结构设计对前足足底和足底筋膜力学响应的影响,为预防跑步时的足部损伤和跑鞋结构优化提供参考。方法基于已搭建的足-鞋三维有限元模型,对比不同位置(鞋垫底部,HL;中底中部,ML;外底上部,LL)以及不同厚度(1 mm、2 mm、3 mm)的CFP结构设计对前掌跑(FFS)落地冲击阶段前足足底压力和足底筋膜应力、应变的影响。结果当CFP厚度较小(1mm)时,其嵌入位置对前足足底和足底筋膜力学响应特征的影响有所不同。与对照跑鞋(No CFP,NC)相比,HL和ML情况下足底压力峰值分别增加了3.84%和4.31%,而LL情况下近端足底筋膜的应力与应变峰值分别增加了2.67%和3.19%。随着CFP厚度增加至3mm,足底压力、足底筋膜应力与应变均明显减小,其中:足底压力峰值以LL3(3 mm,LL)情况下降低最为明显,较NC降低了29.56%;足底筋膜应力与应变峰值也均明显低于NC,且3种位置CFP的效果基本一致。结论当CFP厚度较小时,其嵌入位置的不同或将对足部组织力学产生相异的作用,但随着CFP厚度增加,足底压力、足底筋膜受力程度均明显减小,且嵌入LL的CFP整体效果更好。 展开更多
关键词 跑鞋 碳板结构 足底筋膜 足底压力 有限元法
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一种检测弱磁场的光纤传感器的研究与仿真 被引量:1
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作者 赵欣瑜 江兴方 +1 位作者 阮志强 张磊 《应用光学》 CAS 北大核心 2024年第4期873-878,共6页
提出一种基于表面等离子共振的光子晶体光纤传感器,用于实时检测弱磁场强度变化。光子晶体光纤表面覆盖氮化硅和银薄膜,实现表面等离子共振,传感器外侧的磁流体用于感知磁场变化。针对磁场强度检测,基于折射率性能指标归纳了磁场与传感... 提出一种基于表面等离子共振的光子晶体光纤传感器,用于实时检测弱磁场强度变化。光子晶体光纤表面覆盖氮化硅和银薄膜,实现表面等离子共振,传感器外侧的磁流体用于感知磁场变化。针对磁场强度检测,基于折射率性能指标归纳了磁场与传感器性能指标。有限元方法的仿真结果表明,在80 Oe~1000 Oe磁场强度范围内,传感器波长灵敏度可达0.55 nm·Oe^(-1);此外,幅度灵敏度、分辨力、检测限、品质因数和拟合度分别达到了-0.107 Oe^(-1)、1.8×10^(-2)Oe、3.3×10^(-2)Oe~2·nm^(-1)、6.73×10^(-2)Oe^(-1)和0.99117。该传感器具备制作工艺简单、易于制造的特点,可以预见其在磁场检测的广阔前景。 展开更多
关键词 传感器 光子晶体光纤 表面等离子共振 磁场检测 有限元方法
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基于离散元-有限元联合算法的纤维流场变形行为
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作者 董关震 姜茜 +1 位作者 钱晓明 吴利伟 《毛纺科技》 CAS 北大核心 2024年第3期14-21,共8页
纤维在气流中的动态特性对织物的结构和性能有着决定性的影响。为研究柔性纤维在纺织各环节不同流场下的转移变形演化过程,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法构建了在空间各向位置存在速度差异的特征流场分布,并在此基础上构建了离... 纤维在气流中的动态特性对织物的结构和性能有着决定性的影响。为研究柔性纤维在纺织各环节不同流场下的转移变形演化过程,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法构建了在空间各向位置存在速度差异的特征流场分布,并在此基础上构建了离散元多球链柔性纤维模型,利用欧拉-拉格朗日法耦合求解自由纤维的运动轨迹,并讨论了其在差异流场中的受力情况与转移变形行为。结果表明:纤维初始取向角度会影响弯曲效果,随着纤维主体与气流方向的夹角增加,纤维越容易呈现弯曲形态;不同的纤维喂入位置会影响气流累积作用,纤维端之间所受气流力的差值越大,累积作用时间越长,纤维的弯曲效果越显著;纤维间的交互作用会使纤维簇发生分层现象,不利于多数纤维的混杂与弯曲变形。该研究揭示了单根柔性纤维和纤维簇在流场中的弯曲变形机制,提供了研究纤维在复杂流场中运动和变形的有效方法,可以为改善纺织工艺提供指导。 展开更多
关键词 有限元 离散元 空气流场 柔性纤维 转移变形
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基于逆有限元法的结构位移与应变场反演方法 被引量:1
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作者 岳应萍 吴国庆 +3 位作者 蒋镇涛 曾捷 朱清峰 陈国材 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第7期114-117,共4页
舰船梯形结构作为封盖船体或将其分隔成层的平面板状结构,对于保证船体强度及不沉性具有重要作用。梯形结构受力不均匀会产生巨大拉扯力,易造成梯形结构变形与疲劳应力集中。基于此,本文提出研究一种基于逆有限元法(iFEM)和光纤应变感... 舰船梯形结构作为封盖船体或将其分隔成层的平面板状结构,对于保证船体强度及不沉性具有重要作用。梯形结构受力不均匀会产生巨大拉扯力,易造成梯形结构变形与疲劳应力集中。基于此,本文提出研究一种基于逆有限元法(iFEM)和光纤应变感知的舰船梯形结构位移与应变场反演方法,并给出了相应光纤Bragg光栅(FBG)传感器布局形式。利用Ansys有限元分析方法,开展了基于仿真结果的相关反演方法验证。在此基础上,构建了基于光纤传感器的梯形结构位移、应变分布监测与反演实验系统。研究表明,双端固支梯形结构的位移重构均方根误差(RMSE)为0.076,应变场重构平均相对误差为6.59%。本文所提方法突破了iFEM因形函数阶次低而无法直接求解结构应变场的难题,能够为舰船梯形结构健康监测与舰载武器基座位姿精度提升提供技术支撑。 展开更多
关键词 逆有限元法 梯形结构 光纤BRAGG光栅传感器 位移 应变场反演
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复材风扇叶片榫头元件低周疲劳和损伤模式
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作者 肖贾光毅 唐旭 +1 位作者 张煜坤 陈勇 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期486-493,共8页
为考核层合结构复材风扇叶片在1.5倍离心载荷下的低周疲劳寿命,制备一批风扇叶片,在薄弱部位取样。通过建立层合结构风扇叶片有限元模型,模拟榫头的应力状态,从而确定拉伸载荷水平,开展拉-拉载荷低周疲劳测试。在相邻铺层间引入内聚力单... 为考核层合结构复材风扇叶片在1.5倍离心载荷下的低周疲劳寿命,制备一批风扇叶片,在薄弱部位取样。通过建立层合结构风扇叶片有限元模型,模拟榫头的应力状态,从而确定拉伸载荷水平,开展拉-拉载荷低周疲劳测试。在相邻铺层间引入内聚力单元,并考虑榫头试样单向带面内损伤,模拟损伤变量随循环数累积的过程,增加虚拟拉伸载荷,得到榫头低周疲劳失效时刻的损伤状态。试验结果说明榫头元件形成分层裂纹的平均寿命为17207次循环,首次出现分层裂纹的位置基本一致。数值仿真结果表明榫头单向带基体和层间损伤累积引起裂纹扩展,导致低周疲劳失效。本研究可为建立层合结构复材风扇叶片低周疲劳寿命试验流程和疲劳失效判据提供支撑。 展开更多
关键词 低周疲劳寿命 风扇叶片 复合材料 有限元法 渐进损伤分析
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具有高双折射特性的空芯反谐振光纤
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作者 丁金龙 丁丽莎 +1 位作者 戴子杰 陈明阳 《光通信技术》 北大核心 2024年第4期73-76,共4页
为了解决现有提高光纤双折射率方法中光纤结构复杂、制造难度大的问题,设计了一种具有高双折射特性的空芯反谐振光纤。光纤的包层由包层环、4个半管及半管内嵌套的1对小圆组成。采用有限元法分析了光纤的结构参数对其双折射、传输损耗... 为了解决现有提高光纤双折射率方法中光纤结构复杂、制造难度大的问题,设计了一种具有高双折射特性的空芯反谐振光纤。光纤的包层由包层环、4个半管及半管内嵌套的1对小圆组成。采用有限元法分析了光纤的结构参数对其双折射、传输损耗、限制损耗及吸收损耗的影响。仿真结果表明:改变半管直径对双折射的影响较小;通过调整光纤中水平方向与垂直方向半管的厚度差异,可以使光纤获得高双折射,在0.25 THz的宽频率范围内,双折射率大于1.5×10^(-4),同时保持传输损耗小于10 dB/m。 展开更多
关键词 高双折射 反谐振光纤 空芯光纤 太赫兹传输 有限元法
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纤维取向和混凝土层间界面对层布式钢纤维混凝土力学性能的影响研究
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作者 陈璇 冀永安 +2 位作者 欧亚斌 李猛深 况栋梁 《空军工程大学学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期119-127,共9页
为研究纤维取向和混凝土层间界面对层布式钢纤维混凝土(LSFRC)力学性能的影响,首先进行了0.5%~1.5%3种纤维掺量的层布式钢纤维混凝土抗压、剪切和弯拉强度实验,接着建立了LSFRC立方体试件和棱柱体试件的精细有限元模型,分析了钢纤维数... 为研究纤维取向和混凝土层间界面对层布式钢纤维混凝土(LSFRC)力学性能的影响,首先进行了0.5%~1.5%3种纤维掺量的层布式钢纤维混凝土抗压、剪切和弯拉强度实验,接着建立了LSFRC立方体试件和棱柱体试件的精细有限元模型,分析了钢纤维数量、纤维取向和水泥混凝土层间界面结合方式对构件强度和变形能力的影响。实验表明,层布式钢纤维混凝土弯拉强度较素混凝土最大可提高58%。数值分析显示LSFRC棱柱试件层间最大剪应力可降低10.8%,底部跨中挠度可减小17.3%。研究表明,混凝土层间界面结合方式对试件受力有显著影响。钢纤维的掺入会导致试件中产生局部应力集中和整体应力分散两种作用机制,钢纤维抑制了混凝土受拉区的变形,提高了混凝土的抗折能力。 展开更多
关键词 层布式钢纤维混凝土 力学响应 有限元法
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锪窝圆角半径对CFRP/Al机械连接结构力学性能影响
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作者 王贤锋 邹凡 +2 位作者 刘畅 安庆龙 陈明 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期342-351,共10页
碳纤维增强复合材料(CFRP)和铝合金(Al)因其优异的机械/物理性能,广泛应用于新一代商用飞机.CFRP/Al沉头螺栓连接结构是重要的连接形式,其中锪窝圆角半径影响了机械连接性能.研究中设计制造不同锪窝圆角的钻锪一体刀具对锪窝圆角尺寸进... 碳纤维增强复合材料(CFRP)和铝合金(Al)因其优异的机械/物理性能,广泛应用于新一代商用飞机.CFRP/Al沉头螺栓连接结构是重要的连接形式,其中锪窝圆角半径影响了机械连接性能.研究中设计制造不同锪窝圆角的钻锪一体刀具对锪窝圆角尺寸进行控制,并采用基于复合材料渐进损伤模型的有限元仿真方法对不同锪窝圆角半径连接结构力学性能进行仿真和试验研究,分析了CFRP/Al叠层机械连接失效机理.结果表明,利用钻锪一体锪窝钻头可以有效控制锪窝圆角;锪窝位于CFRP层相比于位于铝合金层有着更大的极限强度;CFRP和铝合金材料均在锪窝圆角半径为1.0 mm时具有最大的极限载荷,即锪窝圆角略大于螺栓圆角有利于获得更好的机械连接性能. 展开更多
关键词 碳纤维增强复合材料 锪窝 圆角半径 机械连接 有限元仿真
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