股骨骨折髓内固定系统的力学可靠性分析

1

作者 黄英浩 王欣 楚海建 《上海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期233-242,共10页

髓内钉固定骨折面是治疗髋关节骨折的主要方法,髓内固定系统的力学可靠性是确保治疗成功的关键.针对股骨转子间骨折,构建了计及股骨层状结构特点和肌肉力作用的髓内固定系统有限元模型,模拟分析了缓步行走条件下固定系统的力学响应.为... 髓内钉固定骨折面是治疗髋关节骨折的主要方法,髓内固定系统的力学可靠性是确保治疗成功的关键.针对股骨转子间骨折,构建了计及股骨层状结构特点和肌肉力作用的髓内固定系统有限元模型,模拟分析了缓步行走条件下固定系统的力学响应.为定量化评估髓内固定系统的力学可靠性,提出安全因数的概念,并基于这一概念定量化考察了头钉定位参数对固定系统力学可靠性的影响.研究表明,固定系统在股骨与头钉、主钉与头钉,以及主钉与锁钉的接触区存在明显的应力集中,是评估髓内固定系统力学可靠性的关键区域.研究还表明,髓内固定系统具有良好的力学可靠性,降低头钉高度有利于提高髓内固定系统的力学可靠性,而头钉近端钉角(proximal nail angle)对固定系统可靠性的影响可以忽略. 展开更多

关键词 股骨骨折 髓内固定系统 力学可靠性 结构优化 有限元方法

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带有斜向惯容的悬挂式隔振系统动力学特性仿真研究 被引量：1

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作者 杨猛 王猛 +3 位作者 骆星九 张孝强 丁虎 陈立群 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第16期263-268,共6页

首先,将惯容器、阻尼器和弹簧进行组合,设计实现全并联隔振单元,并将其斜向布置,构成新型悬挂式隔振系统;其次,以软件ADAMS与MATLAB联合仿真的方式,构建带有斜向惯容器、阻尼器和弹簧的悬挂式隔振系统以及仅带有斜向阻尼器和弹簧的悬挂... 首先,将惯容器、阻尼器和弹簧进行组合,设计实现全并联隔振单元,并将其斜向布置,构成新型悬挂式隔振系统;其次,以软件ADAMS与MATLAB联合仿真的方式,构建带有斜向惯容器、阻尼器和弹簧的悬挂式隔振系统以及仅带有斜向阻尼器和弹簧的悬挂式隔振系统的仿真模型,并对两种隔振系统进行对比研究,探讨斜向惯容的作用;然后,针对带有斜向惯容器、阻尼器和弹簧的悬挂式隔振系统的加速度传递特性进行研究,改变隔振系统参数观察传递率曲线变化,并探讨了在ADAMS环境下以数值方法、半数值半模型方法表示惯容结构的可行性;最后,以半数值半模型的方法表示惯容,在随机激励下对带有斜向惯容器、阻尼器和弹簧的悬挂式隔振系统中的惯容施加速度与相对速度、加速度与相对速度、相对加速度与相对速度三种半主动控制方式,探讨不同控制方式对隔振性能的影响。研究结果表明,斜向惯容器可以改善悬挂式隔振系统对低频振动的隔离效果,但会增加高频部分的传递率,相对加速度与相对速度和加速度与相对速度的控制方式可以明显提高悬挂式隔振系统对随机激励的衰减效果。 展开更多

关键词 悬挂式隔振系统 惯容 加速度传递率 半主动控制

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周期纳米颗粒阵列中聚合物链扩散行为的耗散粒子动力学模拟 被引量：1

3

作者 胡江林 陆钰 胡国辉 《上海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期847-857,共11页

聚合物纳米复合材料(polymer nanocomposite,PNC)因其兼具纳米颗粒(nanoparticle,NP)和聚合物的性质而展现出较好的力学性能,目前在材料领域和软物质科学研究中广受关注.由于聚合物在多尺度动力学特征方面研究的困难性,故预测聚合物在... 聚合物纳米复合材料(polymer nanocomposite,PNC)因其兼具纳米颗粒(nanoparticle,NP)和聚合物的性质而展现出较好的力学性能,目前在材料领域和软物质科学研究中广受关注.由于聚合物在多尺度动力学特征方面研究的困难性,故预测聚合物在聚合物纳米复合材料中的扩散行为是一个亟待解决的问题.采用耗散粒子动力学(dissipative particle dynamics,DPD)方法模拟了不同链长的聚合物在聚合物纳米复合材料中的扩散过程,并用一个关键的无量纲约束系数χ,即聚合物链首末端距离Lee与有效自由扩散长度Lf的比值,对聚合物链的扩散行为进行刻画.通过分析纳米颗粒的浓度、聚合物链的长度和聚合物纳米颗粒之间的相互作用对聚合物扩散的影响,提出了聚合物链的有效扩散率关于约束系数χ的标度率,并证实该标度关系可以准确预测低约束系数χ时的模拟结果.该工作对聚合物纳米复合材料的理论发展和应用研究有着一定的指导意义. 展开更多

关键词 聚合物纳米复合材料 耗散粒子动力学 有效扩散率

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2:1内共振条件下变转速预变形叶片的非线性动力学响应 被引量：10

4

作者 顾伟 张博 +1 位作者 丁虎 陈立群 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期1131-1142,共12页

在工程实际中,涡轮机叶片的转速在很多应用场景下不是一个定常值,比如发动机在启动、变速、停机等工况下,转子输入与输出功率失衡,伴随产生扭振,产生速度脉冲.另外,由于服役环境、安装误差等因素会引起叶片在所难免的预变形.本文主要研... 在工程实际中,涡轮机叶片的转速在很多应用场景下不是一个定常值,比如发动机在启动、变速、停机等工况下,转子输入与输出功率失衡,伴随产生扭振,产生速度脉冲.另外,由于服役环境、安装误差等因素会引起叶片在所难免的预变形.本文主要研究预变形叶片,在变转速条件下的非线性动力学行为.考虑叶片转速由一定常转速和一简谐变化的微小扰动叠加而成.应用拉格朗日原理得到变转速叶片的动力学控制方程,并采用假设模态法将偏微分方程转为常微分方程,通过引入无量纲,使方程更具有一般性.运用多尺度方法求解了该参激振动系统,得到了在2:1内共振情形下的平均方程,进而获得系统的稳态响应.详细研究温度梯度、阻尼以及转速扰动幅值等系统参数对叶片动力学响应的影响规律,同时考察了立方项在2:1内共振下对方程的影响.对原动力方程进行正向、反向扫频积分来观察其跳跃现象,并对解析解进行验证.结果发现参数的变化对叶片均有不同程度影响,在2:1内共振下立方项对系统响应的影响很小,解析解与数值解吻合很好. 展开更多

关键词 预变形叶片 变转速 多尺度方法 内共振 参激振动

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基于状态依赖时滞的钻柱动力学稳定性分析 被引量：3

5

作者 张鹤 狄勤丰 +2 位作者 王文昌 陈锋 段浩宇 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第22期233-240,283,共9页

在石油深井钻探中,钻头与岩石相互作用诱发钻柱系统的自激振动,严重时导致钻头磨损和钻柱疲劳失效,影响钻井效率。钻柱动力系统不稳定的主要原因是钻头与岩石的相互作用引起钻柱动力系统中出现了状态依赖时滞变量,该研究考虑钻井液阻尼... 在石油深井钻探中,钻头与岩石相互作用诱发钻柱系统的自激振动,严重时导致钻头磨损和钻柱疲劳失效,影响钻井效率。钻柱动力系统不稳定的主要原因是钻头与岩石的相互作用引起钻柱动力系统中出现了状态依赖时滞变量,该研究考虑钻井液阻尼的影响,给出了控制钻头轴向和扭转运动的状态依赖时滞微分方程(state-dependent delay differential equation, SDDDE),引入钻头运动轨迹函数对状态依赖时滞变量进行描述,将状态依赖时滞微分方程转化为非线性耦合的偏微分方程(partial differential equation, PDE)和常微分方程(ordinary differential equations, ODE),并利用谱方法和伽辽金方法分析了上述耦合方程的线性稳定性,给出了钻柱动力学系统随钻井参数变化的稳定性图谱,对多自由度钻柱动力学系统的稳定性进行了分析。最后,与相关文献中的结果及数值模拟结果进行对比,验证了该研究稳定性数值分析方法的准确性,并研究了阻尼对钻柱动力学系统稳定性的影响。通过基于状态依赖时滞的钻柱动力学稳定性分析,有助于控制或避免钻柱的自激振动,进而延长钻头使用寿命,提高机械钻速。 展开更多

关键词 钻头-岩石相互作用 状态依赖时滞 稳定性分析 黏滑振动 钻柱

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粗糙床面物质交换特性及其主导机制实验研究 被引量：1

6

作者 樊靖郁 陈春燕 +1 位作者 赵亮 王道增 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期673-679,共7页

粗糙底床泥-水界面区域的物质交换过程不仅与水动力作用有关,还涉及到底床物理特性和床面形态的影响.为研究粗糙底床渗透率和床面微地形对泥-水界面物质交换过程的综合影响,通过实验室环形水槽实验,测量得到不同砂质平整底床和存在离散... 粗糙底床泥-水界面区域的物质交换过程不仅与水动力作用有关,还涉及到底床物理特性和床面形态的影响.为研究粗糙底床渗透率和床面微地形对泥-水界面物质交换过程的综合影响,通过实验室环形水槽实验,测量得到不同砂质平整底床和存在离散粗糙元床面条件下,泥-水界面物质交换通量和有效扩散系数的定量数据和变化特征,并采用参数化方法分析无量纲控制参数变化范围内界面物质交换特性的主导机制.实验结果表明,粗糙底床渗透率和床面微地形共同对泥-水界面物质交换过程起重要作用.与平整底床相比,离散粗糙元局部绕流结构驱动的附加泵吸交换不同程度增大了界面物质交换通量,其增强效应与底床渗透率和床面粗糙度的变化密切相关.随底床渗透率和床面粗糙度的增大,有效扩散系数总体呈增大趋势,湍流渗透对界面物质交换的影响趋于增强,而泵吸交换的相对贡献趋于减弱.因此,分析存在床面微地形粗糙底床的主导界面物质交换机制,需要考虑底床渗透率和床面粗糙度的综合影响. 展开更多

关键词 泥-水界面 粗糙底床 微地形 物质交换 有效扩散系数

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干燥对复合负极力学行为的影响

7

作者 江登峰 陈亚君 +2 位作者 贺耀龙 卞炟 胡宏玖 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期957-963,共7页

本工作在不同干燥温度下分别制备了以聚偏二氟乙烯(PVDF)、丁苯橡胶/羧甲基纤维素钠(SBR/CMC)和海藻酸钠(SA)为黏结剂的碳包覆氧化亚硅多孔复合负极,并对其进行了系统的准静态拉伸和界面拉剪测试,以考察干燥温度对不同体系复合电极力学... 本工作在不同干燥温度下分别制备了以聚偏二氟乙烯(PVDF)、丁苯橡胶/羧甲基纤维素钠(SBR/CMC)和海藻酸钠(SA)为黏结剂的碳包覆氧化亚硅多孔复合负极,并对其进行了系统的准静态拉伸和界面拉剪测试,以考察干燥温度对不同体系复合电极力学行为的影响。结果表明,提高干燥温度虽会提升电极干燥效率,但受高温下电极黏结剂厚向迁移的影响,各粘接体系下电极的拉伸性能和电极/集流体界面粘接性能都会随之削弱。干燥温度越高,力学性能削弱幅度越大。三种粘接体系相比,SBR/CMC体系在高温干燥后仍能保持较高的拉伸强度/模量比,以及相对较高的界面拉剪强度,因而较之SA和PVDF体系更适宜于高温干燥。 展开更多

关键词 干燥 温度 复合电极 力学行为 锂离子电池

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多孔介质传热模型在多孔壁湍流中的适用性 被引量：2

8

作者 赵泽灏 张金龙 董宇红 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期45-54,I0001,共11页

为了考查不同的多孔介质传热模型在不同工况下的适用性,对带有高孔隙率多孔介质壁面槽道湍流及其传热进行了直接数值模拟研究。在多孔介质层外流体区域,通过有限差分方法求解不可压缩Navier-Stokes方程和温度对流扩散方程;在多孔介质层... 为了考查不同的多孔介质传热模型在不同工况下的适用性,对带有高孔隙率多孔介质壁面槽道湍流及其传热进行了直接数值模拟研究。在多孔介质层外流体区域,通过有限差分方法求解不可压缩Navier-Stokes方程和温度对流扩散方程;在多孔介质层内,使用修正的Darcy-Brinkman-Forchheimer模型描述高孔隙率多孔介质阻力,以及分别采用局部热平衡(local thermal equilibrium,LTE)模型、局部非热平衡(local thermal non-equilibrium,LTNE)模型、理想金属(ideal metal foams,IMF)模型计算温度分布。通过对所得热场的统计特性的分析比较,探究了不同Biot数下水和空气两类流体介质的多孔介质传热模型的有效性。研究表明:LTE模型不足以准确预测金属泡沫多孔介质内传热问题,其等效导热系数因仅考虑孔隙率因素而低估了多孔介质层的传热能力;IMF模型在小比热容流体介质的算例中表现良好,可以代替LTNE描述多孔介质层内的传热,而在大比热容流体介质的算例中表现不佳,需要考虑比热容以及流固两相间的传热能力对预估的固体相温度分布进行修正。 展开更多

关键词 传热 多孔介质壁面 槽道湍流 直接数值模拟 局部热平衡模型

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冰层覆盖海洋中脉动源生成水声波的传播特性

9

作者 严相毅 卢东强 《上海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期938-950,共13页

考虑用弹性板来模拟海洋表面冰盖,将海水视为具有刚性底部的可压缩无黏流体,在线性势流理论基础上研究了此环境下水声波(声重力波)的传播特性.推导了在质量点源的脉动作用下冰水交界面位移和冰层覆盖水域声压的近似解,探讨了弹性冰层的... 考虑用弹性板来模拟海洋表面冰盖,将海水视为具有刚性底部的可压缩无黏流体,在线性势流理论基础上研究了此环境下水声波(声重力波)的传播特性.推导了在质量点源的脉动作用下冰水交界面位移和冰层覆盖水域声压的近似解,探讨了弹性冰层的厚度、弹性冰层的侧向应力以及流体深度等物理量对水声波传播的影响.研究结果发现:随着弹性冰层厚度的逐渐增加,冰水交界面位移会先增大后减小,然后逐渐趋近于0,而冰层覆盖水域声压先保持不变,而后逐渐减小;弹性冰层的侧向应力对冰水交界面位移和冰层覆盖水域声压的影响并不明显;流体深度的增加会导致冰水交界面位移和冰层覆盖水域声压均呈减小趋势. 展开更多

关键词 水声波 线性势流理论 弹性冰层 冰水交界面 声压

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氦泡对Cu/Nb层状材料界面拉伸屈服强度影响的分子模拟

10

作者 张雅宁 吕陈扬韬 楚海建 《上海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期904-912,共9页

基于分子动力学方法模拟研究了含氦泡Cu/Nb层状材料的界面拉伸屈服强度,考察了氦泡内压、氦泡尺寸和层厚对界面拉伸屈服强度及其变形机理的影响.研究结果发现,界面氦泡可以诱导界面位错成核,改变层状材料微观演化过程,显著降低了Cu/Nb... 基于分子动力学方法模拟研究了含氦泡Cu/Nb层状材料的界面拉伸屈服强度,考察了氦泡内压、氦泡尺寸和层厚对界面拉伸屈服强度及其变形机理的影响.研究结果发现,界面氦泡可以诱导界面位错成核,改变层状材料微观演化过程,显著降低了Cu/Nb层状材料的界面拉伸屈服强度.界面拉伸屈服强度随氦泡直径增大而减小,表现出明显的尺寸效应.典型的3 nm直径的平衡氦泡使得界面拉伸屈服强度(上屈服极限)相对于无氦泡情况降低约12%,而直径为6 nm的平衡氦泡使得界面拉伸屈服强度下降约33%.研究还发现,层厚对Cu/Nb层状材料的上屈服极限影响甚微,而对下屈服极限影响显著.前者归因于Cu/Nb界面的结构对称性和加载方式的对称性,使得界面应力及位错成核应力对层厚不敏感;后者则归因于层厚的增加给位错运动和演化提供了更大的空间,导致应力在屈服阶段的快速下降. 展开更多

关键词 氦泡 界面拉伸屈服强度 Cu/Nb层状材料 分子动力学方法

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任意方向可弯的锂离子电池压印柔性厚电极

11

作者 张博畅 高化东 +2 位作者 徐沈鑫 鲍垠桦 吕浡 《上海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期980-988,共9页

提出半固化电极的机械压印方法制备锂离子电池压印柔性厚电极,兼顾了厚电极的高储能性能和高柔性.在基本不改变锂离子电池电极传统湿法制备工艺的前提下,在电极干燥阶段引入机械压印步骤,从而在数百微米厚的电极中构建网络通道结构,使... 提出半固化电极的机械压印方法制备锂离子电池压印柔性厚电极,兼顾了厚电极的高储能性能和高柔性.在基本不改变锂离子电池电极传统湿法制备工艺的前提下,在电极干燥阶段引入机械压印步骤,从而在数百微米厚的电极中构建网络通道结构,使电极获得了任意方向可弯的能力.进一步,基于有限元分析给出压印厚电极在不同弯曲方向下的临界弯曲半径.此外,压印引入的网络通道结构提升电极内的离子传输效率,使全电池实验中压印厚电极在高倍率下的电化学性能显著优于常规厚电极,且电池在弯曲状态下拥有良好且稳定的电化学性能.研究结果为高性能多功能储能电池的研发提供了基于电极结构设计的新思路. 展开更多

关键词 压印 厚电极 柔性 离子通道 锂离子电池

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带附加质量块的压电圆板能量采集器振动分析 被引量：8

12

作者 孟莹 丁虎 陈立群 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期2950-2960,共11页

基于圆板的压电能量采集技术在取代化学电池为低功耗电子器件提供能源方面具有巨大的潜能.本文通过理论建模和数值仿真研究了考虑附加质量接触面积的压电圆板能量采集器的采集性能.首先,基于基尔霍夫薄板理论,用广义哈密顿原理推导了带... 基于圆板的压电能量采集技术在取代化学电池为低功耗电子器件提供能源方面具有巨大的潜能.本文通过理论建模和数值仿真研究了考虑附加质量接触面积的压电圆板能量采集器的采集性能.首先,基于基尔霍夫薄板理论,用广义哈密顿原理推导了带附加质量块的压电圆板能量采集器的机电耦合方程,并用伽辽金法对方程近似离散,通过离散方程得到电压、功率输出和最优负载阻抗的闭合解.用有限元仿真对所提出的理论模型进行了验证,结果表明该理论模型可以成功地预测压电圆板能量采集器输出电压和功率.最后,基于闭合解探讨了负载阻抗、附加质量块、压电圆板的内外半径等相关参数对压电圆板能量采集器固有频率、输出电压和功率的影响.结果表明,当质量块与复合板的接触半径足够小(本文中接触半径小于板半径的1/14)时,质量块与复合圆板的接触面积可以忽略;相较于无孔的压电片,内径位于2.5~4 mm范围内的压电片可以提高能量采集器的采集性能;附加质量、压电片外径和负载阻抗的合理选择既可以降低压电圆板的固有频率,还可以提高其采集性能. 展开更多

关键词 能量采集 压电复合圆板 附加质量 广义哈密顿原理 有限元仿真

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床面粗糙度和底床渗透率对泥-水界面物质交换特性的影响 被引量：5

13

作者 樊靖郁 陈春燕 +2 位作者 赵亮 王岱峰 王道增 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期232-239,共8页

泥-水界面物质交换过程对自然水体中污染物的迁移转化起重要作用,粗糙底床界面物质交换过程涉及到床面粗糙度和底床渗透率的影响。通过实验室环形水槽实验测量得到水力粗糙砂质底床条件下界面物质交换通量的定量数据和变化特征,采用参... 泥-水界面物质交换过程对自然水体中污染物的迁移转化起重要作用,粗糙底床界面物质交换过程涉及到床面粗糙度和底床渗透率的影响。通过实验室环形水槽实验测量得到水力粗糙砂质底床条件下界面物质交换通量的定量数据和变化特征,采用参数化方法分析有效扩散系数与其主要影响参数之间的依赖关系。实验结果表明,在实验参数变化范围内,受上覆水平均流速、床面粗糙度和底床渗透率的共同作用,有效扩散系数从水力光滑区、过渡粗糙区至完全粗糙区呈现较为明显的分段变化特征,采用渗透率雷诺数可将有效扩散系数与其主要影响参数的依赖关系进行较为一致的描述。基于双参数(粗糙雷诺数和渗透率雷诺数)分析,确定了不同流动区域的相应阈值以合理表征床面粗糙度和底床渗透率对界面物质交换特性的综合影响。 展开更多

关键词 泥-水界面 物质交换 粗糙底床 渗透率 有效扩散系数

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基于减阻纳米流体岩心的润湿性反转表征 被引量：6

14

作者 顾春元 徐冬星 +3 位作者 刘松林 庞东山 薛佩雨 潘谦宏 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期87-94,共8页

岩心润湿性反转是纳米流体减阻的关键机制之一,快速、可靠地表征这一变化特征十分重要。基于核磁共振技术探索针对同一岩心快速测试润湿性反转的T_(2)截止值方法,研究T2截止值与润湿性的关系,纳米流体HNFⅡ对岩心润湿性的影响规律,以及... 岩心润湿性反转是纳米流体减阻的关键机制之一,快速、可靠地表征这一变化特征十分重要。基于核磁共振技术探索针对同一岩心快速测试润湿性反转的T_(2)截止值方法,研究T2截止值与润湿性的关系,纳米流体HNFⅡ对岩心润湿性的影响规律,以及纳米流体的减阻效果与机制。结果表明:T_(2)截止值与岩心片接触角基本成线性递增关系,随亲水性减弱而增大;纳米流体驱替后的岩心,水相渗透率提高33%~72%,表面接触角增幅分别为79%、103%、110%和114%,对应的T_(2)截止值增幅分别为17%、33%、54%和116%;岩心的T_(2)截止值与润湿性、渗透率三者的变化趋势一致,且接触角增幅与T2截止值增幅为强相关(相关系数为0.94);纳米流体HNFⅡ使岩心由亲水性向疏水性反转,弛豫时间延长,T_(2)截止值变长,孔壁对水的引力减弱,从而水流阻力下降;T_(2)截止值与润湿性具有内在的一致性,可为岩心润湿性反转的快速测试方法提供理论依据。 展开更多

关键词 纳米流体HNFⅡ 减阻 岩心润湿性 核磁共振技术 T_(2)截止值

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由《郭永怀文集》识郭永怀 被引量：1

15

作者 黄虎 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2018年第12期1323-1330,共8页

一本《郭永怀文集》历历再现了郭永怀的"应用数学、流体力学、气体动力学"之"PLK方法、上临界Mach(马赫)数、激波"的学术特征和"治学严谨、胆识超凡、呕心沥血"之"冷与热结合、敢为天下先、精益求精... 一本《郭永怀文集》历历再现了郭永怀的"应用数学、流体力学、气体动力学"之"PLK方法、上临界Mach(马赫)数、激波"的学术特征和"治学严谨、胆识超凡、呕心沥血"之"冷与热结合、敢为天下先、精益求精"的精神风貌.距其壮烈殉国50载,再读其文尤为可感可触当该永远怀念郭永怀. 展开更多

关键词 《郭永怀文集》 治学特征 精神风貌 应用数学 流体力学 气体动力学

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低频振动隔离和能量采集双功能超材料 被引量：7

16

作者 赵龙 陆泽琦 +1 位作者 丁虎 陈立群 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期2972-2983,共12页

振动隔离和能量采集一体化是一种能够将有害振动隔离并转化为电能收集利用的动力学机制.本文从局域共振超材料存在低频带隙特性出发,研究了振动隔离和能量采集双功能超材料的动力学行为.通过在球型磁腔内放置固接了感应线圈的球摆构成... 振动隔离和能量采集一体化是一种能够将有害振动隔离并转化为电能收集利用的动力学机制.本文从局域共振超材料存在低频带隙特性出发,研究了振动隔离和能量采集双功能超材料的动力学行为.通过在球型磁腔内放置固接了感应线圈的球摆构成具有能量采集功能的球摆型谐振器,并将其周期性的放置在基体梁中,可以将带隙频率范围内的振动聚集在谐振器内,以实现振动隔离和能量采集双功能.建立了横向激励下双功能超材料梁的动力学方程,应用Bloch’s定理得到超材料的能带结构,通过有限元仿真验证了理论模型和研究方法.研究了不同参数下超材料梁的带隙特性.进一步将一维拓展到二维,研究了二维双功能超材料板的振动隔离和能量采集性能.最后,设计并建造了振动隔离和能量采集一体化双功能超材料动力学实验平台,解析、数值和实验结果表明,在局域共振带隙的频率范围内,超材料梁主体的振动明显被抑制,与此同时,振动被局限在谐振器中,使采集到的电压达到了最大值.通过对附加谐振器和没有附加谐振器的能带结构和幅频响应的对比,发现球摆型谐振器的加入可以在低频范围内形成了一个局域共振带隙,有效提高了超材料梁在低频处的振动隔离和能量采集性能. 展开更多

关键词 球摆型谐振器 振动隔离 能量采集 双功能超材料

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新型三角形结构电磁式振动能量采集器的设计与分析 被引量：7

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作者 陈春明 袁天辰 陈立群 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第22期52-59,共8页

从环境普遍存在的振动中采集能量是目前研究的重点和热点。该研究提出了一种基于三角形位移放大结构的电磁式振动能量采集器,通过杠杆结构放大磁铁和线圈之间的相对位移,提高振动能量转换效果。通过在轻杆末端设置弹簧,形成三自由度非... 从环境普遍存在的振动中采集能量是目前研究的重点和热点。该研究提出了一种基于三角形位移放大结构的电磁式振动能量采集器,通过杠杆结构放大磁铁和线圈之间的相对位移,提高振动能量转换效果。通过在轻杆末端设置弹簧,形成三自由度非线性动力系统,拓宽了系统的能量采集频带。利用龙格库塔方法,数值分析了系统的动力学响应,结果表明所设计的采集器具有两个能量采集频段,其中一个覆盖5~10 Hz以下的低频范围,另一个覆盖20~45 Hz频段。通过分析不同采集器设计参数对振动能量采集效果的影响,发现增加杠杆结构的装配角、下部滑块质量以及弹簧刚度有利于低频范围的能量采集,而减小装配角和滑块质量则能够提高第二个采集频段的输出电压。通过构造等效的线性振动能量采集器进行对比发现,得益于轻杆的位移放大作用,相同激励下三角形振动能量采集器的最大输出电压是对比线性竖直振动能量采集系统的1.76倍,这些特性使这种新型采集器能够针对低频、宽域的环境振动取得良好的能量采集效果。 展开更多

关键词 环境振动 能量采集 电磁感应 非线性

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负电容压电分流的圆环超构材料隔振 被引量：2

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作者 林丽芳 陆泽琦 +1 位作者 丁虎 陈立群 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1320-1327,共8页

针对共振结构宽频振动控制不足,本文研究了力电耦合超构材料的振动隔离特性。以超构材料存在带隙特性为出发点,设计了一种周期性铺设有压电纤维片的圆环超构材料,外接负电容分流电路以实现振动衰减作用。建立了超材料圆环的动力学方程,... 针对共振结构宽频振动控制不足,本文研究了力电耦合超构材料的振动隔离特性。以超构材料存在带隙特性为出发点,设计了一种周期性铺设有压电纤维片的圆环超构材料,外接负电容分流电路以实现振动衰减作用。建立了超材料圆环的动力学方程,并通过有限元仿真软件验证了其衰减特性。发现圆环超构材料出现局域共振带隙,负电容分流电路的加入不仅在一定程度上拓宽带隙,且其减振效果十分显著。 展开更多

关键词 隔振 超材料 圆环结构 负电容 压电分流电路 局域共振 频响函数 带隙

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不同渗透率砂岩岩心在纳米流体中的渗吸特征 被引量：5

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作者 邱润东 顾春元 +2 位作者 薛佩雨 徐冬星 谷铭 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期330-337,共8页

针对目前渗吸岩心移位核磁成像实验存在表面油相损耗与空气吸附,进而影响实验结果精度的问题,改进设计出原位核磁成像渗吸实验方法,采用该方法开展砂岩岩心在纳米流体中的渗吸实验,记录了整个纳米流体渗吸过程中原油的实际运移图像,同... 针对目前渗吸岩心移位核磁成像实验存在表面油相损耗与空气吸附,进而影响实验结果精度的问题,改进设计出原位核磁成像渗吸实验方法,采用该方法开展砂岩岩心在纳米流体中的渗吸实验,记录了整个纳米流体渗吸过程中原油的实际运移图像,同时结合砂岩岩心的物性、渗吸过程中的驱动力变化,分析了不同渗透率砂岩岩心在纳米流体中的渗吸特征。研究表明:纳米流体能大幅降低油相的界面张力,改善渗吸排油效率,浓度越高,界面张力越低,渗吸排油效率越高,但浓度达到一定值后,渗吸排油效率增速趋缓;温度升高,有利于降低原油黏滞阻力和界面张力,提高渗吸排油率;岩心渗透率相对较高,渗吸时底部原油向上运移排出,且岩心渗透率越高,该现象越明显,表现为顶部排油特征;岩心渗透率相对较低,渗吸时岩心四周原油先排出,然后内部原油向四周扩散排出,表现为四周排油特征,但在纳米流体长时间作用下,岩心亲水性不断增强,油水界面张力不断降低,渗吸后期也会出现顶部排油特征。 展开更多

关键词 纳米流体 砂岩岩心 核磁成像 渗吸特征 排油效率

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非均匀路段交通流的元胞自动机模拟 被引量：4

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作者 周文海 李舒健 董力耘 《上海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期594-607,共14页

基于细化的VDR(velocity-dependent-randomization)模型研究了交通灯控制下非均匀路段道路交通流的演化特征,并在周期边界下讨论了同相、反相和自组织3种交通灯策略对道路通行效率的影响.模拟结果表明:对于均匀路段,低密度下采用同相和... 基于细化的VDR(velocity-dependent-randomization)模型研究了交通灯控制下非均匀路段道路交通流的演化特征,并在周期边界下讨论了同相、反相和自组织3种交通灯策略对道路通行效率的影响.模拟结果表明:对于均匀路段,低密度下采用同相和反相策略都会出现绿波现象.同相策略时交通流对路段长度变化不敏感,而反相时则影响明显,尤其是存在明显小于平均路长的短路段,绿波现象也会受到抑制.在自组织交通灯策略下,路段交通流对于路段长度变化不敏感,道路通行效率明显提高,并在一定密度范围内再现绿波现象. 展开更多

关键词 元胞自动机 VDR(velocity-dependent-randomization)模型 自组织交通灯 绿波

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